机械设计基础练习题

1、一、 填充题1平面运动副的最大约束数为 ，最小约束为 。2平面机构中若引入一个高副将带入 个约束，而引入一个低副将带入 个约束。约束数与自由度数的关系是 。3构件的自由度为 ，运动链的自由度为 ，机构的自由度为 。4机构具有确定运动的条件是 。5铰链四杆机构的压力角是指在不计摩擦情况下连杆作用于 上的力与该力作用点速度间所夹的锐角。6平面四杆机构中，是否存在死点，取决于 是否与连杆共线。7曲柄滑块机构中，当 与 处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。8平面连杆机构由一些刚性构件用_副和_副相互联接而组成。9. 在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的构件称为_，只能来回摇摆某一角度的构件称为

2、_，直接与连架杆相联接，借以传动和动力的构件称为_。10为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件：（1）_。（2）以_为机架，则_为曲柄。11设上图已构成曲柄摇杆机构。当摇杆cd为主动件，机构处于bc与从动曲柄ab共线的两个极限位置，称为机构的两个_位置。12平面连杆机急回运动特性可用以缩短_。从而提高工作效率。13在条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。14机构中传动角和压力角之和等于 。15在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时， 只能获得机构。16平面连杆机构的急回特性系数k_。17凸轮常用运动规律中， 运动规律既不会

3、产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。18滚子推杆盘形凸轮的基圆半径是从 到 的最短距离。19平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于 。20凸轮的轮廓曲线取决 。21平底从动件盘形凸轮机构中基圆半径应由 条件来确定。22设计滚子推杆盘形凸轮机构时，若发现工作廓线有变尖现象，则在尺寸参数改变上应采用的措施是 ， 。23在设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的工作廓线时发现压力角超过了许用值，且廓线出现变尖现象，此时应采用的措施是 。24设计凸轮机构时，若量得其中某点的压力角超过许用值，可以用 使压力角减小。25凸轮机构主要是由_、_和固定机架三个基本构件所组成。26按凸轮的外形，

4、凸轮机构主要分为_凸轮和_凸轮两种基本类型。27从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_、_和平底三种。28以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_。29凸轮理论轮廓曲线上的点的某点的法线方向(即从动杆的受力方向）与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的_。30随着凸轮压力角增大，有害分力f2将会_而使从动杆自锁“卡死”，通常对移动式从动杆，推程时限制压力角_。 .31渐开线标准齿轮是指、均为标准值，且分度圆齿厚 齿槽宽的齿轮。32渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿轮 上的压力角。33用标准齿条型刀具加工标准齿轮时，刀具的 线与轮坯的 圆之间作纯滚动。34一对渐开线圆

5、柱齿轮传动，其 圆总是相切并作纯滚动，而两轮的中心距不一定等于两轮的 圆半径之和。35一对渐开线标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装时，两轮的节圆分别与其 圆重合。36用同一把刀具加工、均相同的标准齿轮和变位齿轮，它们的分度圆、基因和齿距均 。37正变位齿轮与标准齿轮比较其齿顶高 齿根高。38要求一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动的中心距略小于标准中心距，并保持无侧隙啮合，此时应采用 传动。39斜齿圆柱齿轮的齿顶高和齿根高，无论从法面或端面来看都是 的。40一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件为 。41蜗杆的标准模数和标准压力角在 面，蜗轮的标准模数和标准压力角在 面。42直齿锥齿轮的几何尺寸通常都

6、以 作为基准。43平面四杆机构中各构件以_运动副相联接。44铰链四杆机构中，若最长杆与最短杆之和大于其他两杆之和，则机构有最多可以有_个曲柄。45要使常用凸轮机构正常工作，必须以_为原动件。46使用滚子式从动杆的凸轮机构，为避免运动规律失真，滚子半径r与凸轮理论轮廓曲线外凸部分最小曲率半径最小之间应满足_。47一标准直齿圆柱齿轮的周节pt=15.7mm,齿顶圆直径d400mm,则该齿轮的齿数为_。48家用缝纫机踏板机构属于四杆机构中的 。49内燃机中的曲柄滑块机构工作时是以_为主动件。50从动杆的端部形状有_、_和平底三种。二、简答题1机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。2机器具有哪些

7、共同的特征？如何理解这些特征？3零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。4机械设计的基本要求是什么？为什么要确定机器的预定使用期限？5机械设计的一般过程是什么？6什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个约束？7什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的目的和意义？绘制机构运动简图的步骤？8什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？9机构具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出现什么情况？10平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪些演化形式？演化的方式有哪些？11什么是曲柄？平面四杆机构曲柄存在的条件是什么？曲柄是否就是最短杆？12什么是行程速比

8、系数？极位夹角？急回特性？三者之间关系如何？13什么是平面连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点进行工作的例子。14平面铰链四杆机构的主要演化形式有哪几种？它们是如何演化来的？15平面四杆机构的设计方法有哪几种？它们的特点是什么？16凸轮机构的应用场合是什么？凸轮机构的组成是什么？通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触？17凸轮机构分成哪几类？凸轮机构有什么特点？18为什么滚子从动件是最常用的从动件型式？19凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？各有什么特点？20图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么？为什么要采用这种原理？21什么情况下要用解析法设计凸轮的轮廓？22设计凸轮应注意那些问题？23从现有

9、的机器上找出两个凸轮机构应用实例，分析其类型和运动规律。24什么是齿廓啮合的基本定律？25 渐开线的性质有哪些？26 标准齿轮应具备哪些条件？27 齿轮正确啮合的条件是什么？28重合度的基本概念是什么？29常见的渐开线齿廓的切齿方法有两种？其特点是什么？30什么是最少齿数？有何对策？31变位齿轮的基本概念是什么？32什么是斜齿轮的当量齿数？如何计算？33什么是圆锥齿轮的背锥？当量齿数如何计算？34定轴轮系与周转轮系的主要区别是什么？行星轮系和差动轮系有何区别？35定轴轮系中传动比大小和转向的关系？36什么是惰轮？它有何用途？37什么是转化轮系？如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比？38如何区

10、别转化轮系的转向和周转轮系的实际转向？39怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？40观察日常生活周围的机器，各举出一个定轴轮系和周转轮系，并计算出传动和转向。三、计算题1 在图示机构中试分析计算该机构的自由度数，并判断该机构运动是否确定；若有复合铰链与局部自由度，虚约束则在图上明确指示（打箭头的为原动件）。（a）（b）（c）题1图2 在图示机构中，试计算其自由度。解题要点：此机构为一平面机构，由已知条件知为一平行四边形机构。ef杆引入后为虚约束，应去掉。处构成复合铰链，滚子为局部自由度。题2图3已知机构的尺寸和位置如图所示，试求：（1）计算机构的自由度f。是否存在复合铰链

11、，局部自由度和虚约束？若存在，指出其位置；（2）画出高副低代的机构运动简图。题3图4计算图示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。题4图5计算图示机构的自由度，并画出高副低代的机构简图。题5图6分析图示机构的杆组（凡是高副，应先进行高副低代），并确定杆组及机构的级别（图中有箭头的为原动件）。题6图7试计算图示机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出）。并判断该机构的运动是否确定（标有箭头的构件为原动件）。若其运动是确定的，要进行杆组分析，并显示出拆组过程，指出各级杆组的级别、数目以及机构的级别。题7图8设计一平面连杆机构，给定条件为：主动曲柄绕轴心作等速回转，从动件滑

12、块作往复移动，其动程，行程速比系数，其他参数如例12-9图所示。（）拟定该平面连杆机构的运动简图；（）确定该机构的几何尺寸。题8图9在图示铰链四杆机构中，其杆长为，而另两个杆的长度之和为：，要求构成一曲柄摇杆机构，c、d 的长度应为多少？题9图10图示铰链四杆机构中，问：为何值时（给出一取值范围），该机构成为曲柄摇杆机构。题10图11设计平面六杆机构（如图）。已知构件长度，滑块行程，要求滑块在极限位置e1、e2时的机构压力角。计算各构件长度、和。12已知凸轮逆时针方向转动，其运动线图如图示。要求：(1)求解回程段的值；(2)若推程段许用压力角为，推导出最小基圆半径和导路偏距之间的关系式。题12

13、图13设；求证：（1）类速度；（2）类加速度。式中t为时间，s为位移，h为行程，t0为从动件完成一个推程所用时间，为推程 运动角，为凸轮转角，凸轮以等角速度转动。14已知渐开线基圆半径rb = 35mm，求向径为rk = 55mm处渐开线的压力角k和曲率半径k各为多少？15已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a =160mm，齿数z1 = 20，z2 = 60，求模数和分度圆直径d1、d2。16已知一正常齿制直齿圆柱齿轮，m = 3mm，z = 25，试分别求出分度圆直径、基圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径，并求出齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。17一对正确安装的标准齿轮和齿条啮合，

14、齿轮的齿数z = 25，模数m = 5，若齿轮的转速n=50r/min，试求齿条的移动速度。18已知一正常齿标准外啮合直齿圆柱齿轮传动：，mm，。试求其重合度，并绘出单齿及双齿啮合区；如果将其中心距加大直至刚好连续传动，试求：（l）啮合角；（2）两轮的节圆半径及；（3）两分度圆之间的距离；（4）顶隙和侧隙。19标准渐开线直齿圆柱齿轮与齿条相啮合。已知它们的参数为：，,mm，。由于安装误差，齿条的分度线与齿轮的分度圆分离0.lmm。（1）试求有安装误差时下列参数：l）齿轮与齿条啮合时的节圆半径和啮合角；2）沿啮合线方向的法向间隙。（2）推导出计算重合度的公式，并计算有安装误差时的重合度。20 一

15、对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知：100mm，20，30，20°，88mm。（）试计算下列几何尺寸：齿轮的模数；两轮的分度圆直径，；两轮的齿根圆直径，；两轮的基圆直径，；顶隙。（）若安装中心距增至102mm，试问：上述各值有无变化，如有应为多少？两轮的节圆半径、和啮合角为多少？21 用齿条刀具加工一直齿圆柱齿轮。设已知被加工齿轮轮坯的角速度rads，刀具移动速度为0.375ms，刀具的模数mm，压力角。（1）求被加工齿轮的齿数；（2）若齿条分度线与被加工齿轮中心的距离为77mm，求被加工齿轮的分度圆齿厚；（3）若已知该齿轮与大齿轮2相啮合时的传动比，当无齿侧间隙的准

16、确安装时，中心距mm，求这两个齿轮的节圆半径,及其啮合角。22 一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，已知：mm，安装中心距比标准中心距大2mm。试求：（1）中心距；（2）啮合角；（3）有无齿侧间隙？（4）径向间隙；（5）实际啮合线长度。23 已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，按标准中心距安装，齿轮的齿数，模数mm，分度圆压力角，齿顶高系数（l）作示意图算出理论啮合线，实际啮合线；（2）导出重合度计算公式，并按所给参数计算重合度的值；（3）说明重合度的物理意义，并根据计算结果，注明单对齿啮合区和双对齿啮合区。24 一对mm，的标准渐开线直齿圆柱齿轮，在正确安装情况下，它们的齿顶正好通过对方的极限啮合点，且

17、重合度为1.39，试求这对齿轮的齿数及齿顶圆直径。25 用直线齿廓齿条刀具以范成法加工渐开线齿轮。今已知刀具的模数mm，并已知毛坯齿轮中心离刀具中心线（即分度线）的距离为21.7mm，且刀具线速度mm/s，毛坯齿轮角速度rad/s。试求：（1）毛坯齿轮齿数；（2）变位系数；（3）判别齿轮是否根切。26 一标准齿轮需要修复，其基本参数为：mm，,，。现要求中心距不变，而大齿轮的外径要减小6mm。试问：（1）能否来用等移距变位齿轮传动进行修复？（2）计算修复后该对齿轮的几何尺寸及重叠系数。27 如图所示轮系，已知各齿轮齿数分别为,，各齿轮模数和压力角均为mm，。试问：（1）为使各齿轮加工时不产生根

18、切，应如何选择该轮系中三对齿轮1与2，3与4和5与6的传动类型？（2）该轮系的传动比=？题27图28 用齿条刀具加工齿轮，刀具的参数如下：mm，刀具移动的速度mm/s，齿轮毛坯的角速度rad/s，毛坯中心到刀具中线的距离mm。试求：（）被加工齿轮的齿数；（）变位系数；（）齿根圆半径；（）基圆半径。29 已知渐开线直齿圆柱齿轮，mm，齿轮和是一对标准齿轮。今以齿轮为公共滑移齿轮（如题29图所示），试计算齿轮的变位系数。（注意：inv）题29图30某机器上有一对标准安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构，已知：， ，mm，。为了提高传动的平稳性，用一对标准斜齿圆柱齿轮来替代，并保持原中心距、模数（

19、法面）、传动比不变，要求螺旋角。试设计这对斜齿圆柱齿轮的齿数、和螺旋角，并计算小齿轮的齿顶圆直径和当量齿数。31一对外啮合的斜齿圆柱齿轮传动（正常齿制），已知：mm， ， mm。试求：（）螺旋角（）两轮的分度圆直径、；（）两轮的齿顶圆直径、；（）若改用mm，的外啮合直齿圆柱齿轮传动，要求中心距和齿数均不变，试问采用何种类型的变位齿轮传动？并计算变位系数之和（）。32在图示的定轴轮系中，已知各齿轮的齿数分别为z1、z2 、z2、z3 、z4 、z4'、z5 、z5'、z6，求传动比i16。 题32图33在图示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为z1=18、z2=20、z'2=

20、25，z'3=2(右旋)、z4=40，且已知n1=100转分(a向看为逆时针)，求轮4的转速及其转向。 题33图34已知轮系中各齿轮的齿数分别为z1=20、z2=18、 z3=56。求传动比i1h。 题34图35某主轴箱中，已知各齿轮齿数分别为z1=18、z2=20，z3=18、z4=19、z5=20、z6=20、z7=21，z8=22、z9=22、z10= 18、z11=30、z12=26。且已知1轴的转速为n1=446.7转分。求带轮轴的转速(六挡转速)。 题35图36 在图示的轮系中，已知各轮齿数为，已知齿轮1、4、5、7为同轴线，试求该轮系的传动比。题36图37 在如图所示的电

21、动三爪卡盘传动轮系中，已知各轮齿数为，试求传动比。题37 图38在图示轮系中，已知各轮齿数为，。试求传动比。题38图39图示为一电动卷扬机简图，所有齿轮均为标准齿轮，模数（mm），各轮齿数为，。试求：（）齿数（）传动比题39图40在图示的轮系中，齿轮均是标准齿轮正确安装，轮顺时针转动，已知各轮齿数为，试求传动比和轴的转向。题40 图41在图示的轮系中，已知各轮齿数为，试求传动比。题41图42在图示的轮系中，各齿轮均为标准齿轮，并已知其齿数分别为，。试求齿数及，并计算传动比题42图43求图示卷扬机减速器的传动比。若各轮的齿数为，。题43图44在图示轮系中，已知各齿轮的齿数分别为，若已知r/min

22、。当分别将轮3或轮6刹住时，试求行星架的转速。题44图45在图示的轮系中，已知各轮齿数：，蜗杆左旋，转向如图示。求轮系的传动比，并确定输出杆h的转向。题 45 图46在图示轮系中，各轮模数相同，均为标准齿轮，各轮齿数如下，。试求轴、之间的传动比。题 46 图47在图示的轮系中，轮与电动机轴相联r/min，求题47图48某设备上有一对斜齿轮传动。已知z1 = 18，z2 = 36，mn = 2.5，中心距a = 68mm，n = 20°,han*=1，cn*=0.25，求这对斜齿轮的螺旋角应为多少？49图示是由圆锥齿轮组成的行星轮系。已知z1=60,z2=40,z'2=z3=2

23、0,n1=n3=120r/min。 设中心轮1、3的转向相反，试求nh的大小与方向。 50试求正常齿制的标准直齿圆柱齿轮，起齿根圆大于基圆时的齿数条件。三、作图题1已知图示六杆机构，原动件ab作等速回转。试用作图法确定：（1）滑块5的冲程 h；（2）滑块5往返行程的平均速度是否相同？行程速度变化系数k值；（3）滑块处的最小传动角（保留作图线）。题1图2图示为一发动机机构。现已选定，摇杆de以铅垂线为对称线左右摇摆，摆动半角，要求活塞（滑块）的行程，行程速度变化系数，并已知，试用图解法确定各杆长度。（建议取比例尺）题2图3画出图示机构的传动角，并求出有最小传动角存在时的值，图示机构中（角以连线为

24、量度的起始线）。题3图4设计一曲柄滑块机构，已知曲柄长度mm，偏距mm，要求最小传动角。（1）确定连杆的长度;（2）画出滑块的极限位置；（3）标出极位夹角及行程h;（4）确定行程速比系数k。题4图5图示为一偏心轮机构。（1）写出构件1能成为曲柄的条件；（2）在图中画出滑块3的两个极限位置；（3）当轮1主动时，画出该机构在图示位置的传动角；（4）当滑块3主动时，画出该机构出现最大压力角的位置。题5图6试在图示凸轮机构中，（1）标出从动件与凸轮从接触点c到接触点d时，该凸轮转过的转角；（2）标出从动件与凸轮在d点接触时的压力角；（3）标出在d点接触时的从动件的位移 s。题6图7凸轮机构中，已知从动

25、件的速度曲线如图所示，它由4段直线组成。试求：（1）示意画出从动件的加速度曲线；（2）判断哪几个位置有冲击存在，是柔性冲击还是刚性冲击；（3）在图上的f位置时，凸轮机构中有无惯性力作用？有无冲击存在。题7图8图为偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构，凸轮廓线为渐开线，渐开线的基圆半径40mm，凸轮以20rad/s逆时针旋转。试求：（）在b点接触时推杆的速度b；（）推杆的运动规律（推程）；（）凸轮机构在b点接触时的压力角；（）试分析该凸轮机构在推程开始时有无冲击？是哪种冲击？题8图9已知偏置式滚子推杆盘形凸轮机构，试用图解法求出推杆的运动规律曲线（要求清楚标明坐标（）与凸轮上详细对应点号位置，可不必写步

26、骤）。题9图10图示的凸轮机构，其凸轮廓线的ab段是以c为圆心的一段圆弧。（）写出基圆半径的表达式；（）在图中标出图示位置时凸轮的转角、推杆位移s、机构的压力角。题10图11在图示对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一个圆，圆心在a点，其半径mm，凸轮绕轴心线o逆时针方向转动，mm，滚子半径 rr=10mm，试 问：（1）该凸轮的理论廓线为何种廓线？（2）基圆半径r0为多少？（3）从动件的行程h为多少？（4）推程中的最大压力角为多少？（5）若把滚子半径改为rr=15mm，从动件的运动规律有无变化？为什么？题11图12图示的凸轮机构，设凸轮逆时针转动。要求：（）画出凸轮的基圆半径，

27、在图示位置时推杆的位移s，凸轮转角（设推杆开始上升时），以及传动角；（）已知推杆的运动规律为：，写出凸轮廓线的方程。题12图13在图示对心直动平底从动件盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心圆盘，其半径r=50 mm，圆心o与其转动中心a之间的距离oa=30mm，凸轮以等角速度1顺时针方向转动。试求：（1）从动件的位移方程；（2）当凸轮转速n1=240r/min时，求从动件的最大位移、最大速度和最大加速度。题13图14设计一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构。设凸轮的基圆半径为r0，且以等角速度逆时针方向转动。从动件偏距为e，且在推程中作等速运动。推程运动角为y，行程为h。（1）写出推程段的凸轮廓线的直角坐标方程，并在图上画出坐标系；（2）分析推程中最小传动角的位置；（3）如果最小传动角小于许用值，说明可采取的改进措施。题14图15在图示机构中，凸轮机构滚子从动件的b点铰接于连杆4，推动构件5往复运动。当凸 轮等角速度逆时针方向转动时，构件5实现如下运动规律：