机械原理习题及答案

1、兰州2022年7月4日于家属院复习资料第2章平面机构的结构分析1.组成机构的要素是和；构件是机构中的单元体.2 .具有、等三个特征的构件组合体称为机器.3.从机构结构观点来看,任何机构是由三局部组成.4 .运动副元素是指.5.构件的自由度是指;机构的自由度是指.6 .两构件之间以线接触所组成的平面运动副,称为副,W 产生个约束,而保存个自由度.7 .机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度.8 .在平面机构中假设引入一个高副将引入个约束,而引入一个低副将引入个约束,构件数、约束数与机构自由度的关系是.9 .平面运动副的最大约束数为,最小约束数为.10 .当两构件构成运动副后,仍需葆瓦能

2、产生一定的相对西故在平面机构中,每个运动副引入的约束至多为,至少为.11 .计算机机构自由度丽丽是T12 .在平面机构中,具有两个约束的运动副是副,具有一个约束的运动昌U是昌I.13 .计算平面机构自由度的公式为F=,应用此公式时应注意判断：(A)钱链,(B)自由度,(C)约束.14.机构中的复合较链是指;局部自由度是指;虚约束是指15.划分机构的杆组时应先按一的杆组级别考虑,机构的级别按杆组中的级别确定.16 .图示为一机构的初拟设计方案.试：17计算其自由度,分析其设计是否合理如有复合校链,局部自由度和虚约束需说明.17.在图示机构中,假设以构件 1 1 为主动件,试：(1)计算自由度,说

3、明是否有确定运动.(2)如要使构件6 6有确定运动,并作连续转动,那么可如何修改说明修改的要点,并用简图表示.18.计算图示机构的自由度,将高副用低副代替,并选择原动件.19 .试画出图示机构的运动简图,并计算其自由度.对图示机构作出仅含低副的替代机构,进行结构分析并确定机构的级别.题17图(2)如此初拟方案不合理,请修改并用简图表示.题19图20.画出图示机构的运动简图.21 .画出图示机构简图,并计算该机构的自由整体构件,构件 2 2 在构件 3 3 的导轨中滑移,圆盘22 .对图示机构进行高副低代,并作结构分析,时,凸轮廓线在接触点处的曲率中央.第3章平面机构的运动分析1 .图示机构中尺

4、寸(L=mm机构 1 1 沿构件 4 4 作纯滚动,其上 S S 点的速度为Vs(v=S/mm)o(1)在图上作出所有瞬心；(2)用瞬心法求出 K K 点的速度VK.题1图题2图2.画出图示机构的指定瞬心.(1)全部瞬心.(2)瞬心P24,心6.3.在机构图示位置时(ABBC)有无哥氏加速度akc2c3为什么题3图题4图4.图示机构中1=100rad/s,a1=0,试分析3及a3为多大.5.图本机构有无哥氏加速度2卜8283为什么题5图题6图题8图6.图示为曲柄导杆机构,滑块 2 2 在导杆 3 3(CDCD 中作相对滑动,ABAB 为曲柄.当在图示位置时,即曲柄 ABAB(构件 1 1)和导

5、杆 CDCD(构件 3 3)重合时,有无哥氏加速度akB2B3为什么7.什么叫机构运动线图8.六杆机构各构件的尺寸、位置及原动件的角速度 31常数,欲求 35,a50如采用相对运动图解法时,此题的解题顺序应如何9.图示机构的运动简图取长度比例尺(1L=mm其中lAB=,lBD=,lAC=,构件 1 1 以 31=20rad/s等角速度顺时针方向转动,试用相对运动图解法求图示位置：(1)32,CO3,34和 35的大小和方向；(2)a2,a3,a4和a5的大小和方向；(3)在机构运动简图上标注出构件 2 2 上速度为零的点I2,在加速度多边形图上标注出构件 2 2 上点I2的加速度矢量兀i2,并

6、算出点I2的加速度a12的大小.在画速度图及加速度图时的比例尺分别为：v=s/mm,a=s2/mmo(要列出相应的矢量方程式和计算关系式.)题9图题10图10.试按给定的机构运动简图绘制速度多边形、加速度多边形.：i=10rad/s,题20图度.构件 3 3 为在机器的导轨中作滑移的 1 1的固定轴位于偏心处.题22图确定机构级别.点Pl,P2为在图示位置题21图l_AB=100mnplBM=1CM=1MD=200mr;i科L=mm试求：(1)32,34,a2,a4大小和方向；(2)v5,a5大小和方向.第4章平面机构的力分析第五章机械的效率和自锁1 .举出在工程实际中驱动力的一个例子.2 .

7、举出在工程实际中生产阻力的一个例子.3 .以转动副联接的两构件,当外力(驱动力)分别作用在摩擦圆之内、之外,或与该摩擦圆相切时,两构件将各呈何种相对运动状态4.图示轴颈1在轴承2中沿 3 方向转动,Q为驱动力,P为摩擦圆半径.(1)试判断图AB、C中哪个图的总反力R21是正确的(2)针对正确图形,说明轴颈是匀速、加速、减速运动还是自锁题4图题5图5.图a、b给出运转着轴颈受力的两种情况,Q为外力,p为摩擦圆半径.试画出轴承对轴颈的总反力R21,并说明在此两种情况下该轴的运动状态(匀速、加速或减速转动).6.假设机器的输出功为A,损耗功为A,试写出用Ar,Af表达的机器输入功A,并给出机器效率刀

8、的公式.7 .何谓机械自锁举出两种工程中利用机械自锁完成工作要求的实例.8.图示滑块1受到驱动力P的作用,移动副间的摩擦系数为f.试：(1)在图上标出压力角a；(2)写出自锁条件.题8图题11图9 .具有自锁性的蜗杆蜗轮传动,工作时应以哪个构件为主动件自锁的几何条件是什么10 .具有自锁性的机构其正、反行程的机械效率是否相等为什么11.图示钱链四杆机构,在钱链B,C处的细线大圆为该处之摩擦圆.Md为驱动力矩,Q为生产阻力.试画出在图示位置时,连杆2所受力的作用线及方向.12 .在图示的曲柄滑块机构中,细线小圆表示转动副处的摩擦圆.试在图上画出图示瞬时作用在连杆BC上的运动副总反力的方向.题12

9、图题13图13.图示杠杆起重机构中,A,B,C处的细实线圆为摩擦圆,驱动力P作用于杆1上以提起重物Q.试求：(1)用图解法求驱动力P(由力多边形表示).(2)写出瞬时机械效率刀计算式.第6章机械的平衡1 .为什么说经过静平衡的转子不一定是动平衡的,而经过动平衡的转子必定是静平衡的2 .举出工程中需满足静平衡条件的转子的两个实例,需满足动平衡条件的转子的三个实例.3 .何谓转子的静平衡及动平衡对于任何不平衡转子,采用在转子上加平衡质量使其达到静平衡的方法是否对改善支承反力总是有利的为什么4.图示刚性转子是否符合动平衡条件,为什么5.在图示曲轴上,四个曲拐位于同一平面内,假设质径积mri=mr2=

10、mr3=mr4,li=l3l2,试判断该曲轴是否符合动平衡条件为什么6.图示盘状转子上有两个不平衡质量：m=1,5kg,m=,ri=140mmr2=180mrp相位如图.现用去重法来平衡,求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量处的半径r=140mm).题6图题7图题8图7.如下图一单缸卧式煤气机,在曲柄轴的两端装有两个飞轮A和R曲柄半径R=250mmSi换算到曲柄销 S S 的不平衡质量为50kg.欲在两飞轮上各装一平衡质量RA,m?,其回转半径r=600mm试求nA,RB的大小和位置.8.图示为绕O O点回转的薄片圆盘,在位置1 1、 2 2处钻孔,r尸,=,孔局部材料质量分别为m=1kg

11、,m=o为进行静平衡,欲在半径rb=的圆周上钻一孔.试表示出孔的方向rJ,并求出钻去材料的质量mo第7章机械的运转和速度波动的调节1.试述机器运转过程中产生周期性速度波动及非周期性速度波动的原因,以及它们各自的调节方法.2.分别写出机器在起动阶段、 稳定运转阶段和停车阶段的功能关系的表达式,并说明原动件角速度的变化情况.3 .何谓机器的周期性速度波动波动幅度大小应如何调节能否完全消除周期性速度波动为什么4 .何谓机器运转的周期性速度波动及非周期性速度波动两者的性质有何不同各用什么方法加以调节5 .机器等效动力学模型中,等效质量的等效条件是什么试写出求等效质量的一般表达式.不知道机构的真实的运动

12、,能否求得其等效质量为什么6.机器等效动力学模型中,等效力的等效条件是什么试写出求等效力的一般表达式.不知道机器的真实运动,能否求出等效力为什么7.在图示曲柄滑块机构中,设各构件的尺寸、质量m质心位置S、转动惯量JS,构件1的角速度 31.又设该机构上作用有常量外力(矩)Mi,R,F2试：(1)写出在图示位置时,以构件 1 1 为等效构件的等效力矩和等效转动惯量的计算式.(2)等效力矩和等效转动惯量是常量还是变量假设是变量那么需指出是机构什么参数的函数,为什么题7图题8图8.图示车床主轴箱系统中,带轮半径R=40mmR=120mm各齿轮齿数为Z1=Z2=20,Z2=Z3=40,各轮转动惯量为J

13、1=J2=,J2=J3=,J0=,J1=,作用在主轴田上的阻力矩M3=60Nm当取轴I为等效构件时,试求机构的等效转动惯量J和阻力矩的等效力矩M.9.如下图,ABAB 为一机器的主轴,在机器稳定运转时,一个运动循环对应的转角.d=2兀,等效驱动力矩M以及转化转动惯量J均为常数,等效阻力矩M的变化如图 b b 所示.试求：(1)Md的大小.(2)当主轴由.0=0转至.1=7兀/8时,Md与M所作的盈亏功(剩余功)W=(3)假设co0=20rad/s,J=,当主轴由.0.1时主轴角速度产(4)在一个运动循环中,主轴最大和最小角速度发生在哪些位置(在图 b b 中标出.)题9图题10图10.图示机构

14、中,齿轮 1 1、2 2 的齿数Zi=20,Z2=40,lAB=,lB(=,(f)=90,滑块的质量m=50kg,齿轮 2 2 绕轴线 A A 的转动惯量Js2=1kgm：忽略其他构件的质量和转动惯量.又知作用在轮 1 1 上的驱动力矩M=50Nm滑块上作用有力F5=500NO设机构在图示位置起动,求起动时轮 1 1 的角加速度a1.第8章连杆机构及其设计1. 钱 链 四 杆 机 构 的 根 本 形 式 有 哪 几 种 钱 链 四 杆 机 构 各 构 件 的 长 度 分 别 为a=240mmb=600mmc=400mmd=500mm试问当分别取 a a、b b、c c、d d 为机架时,将各得

15、到何种机构2.钱链四杆机构各杆长如图示,分别以 1 1、2 2、3 3 构件为机架时将演化成何种机构3.图示为偏置曲柄滑块机构.问:(1)此机构有无急回运动为什么(2)其行程速度变化系数K=(需列出计算公式)4 .试问图示各机构是否均有急回运动以构件下才会有死点题5图5.写出图a、b所示机构的名称试述图b所示机构的6.指出以下机构中,哪些机构在运动学上是等价7 .在飞机起落架所用的钱链四杆机构中,连杆的两位置如下图,比例尺为科L,要求连架杆AB的钱链A位于BC的连线上,连架杆CD的钱链D位于BG的连线上.试设计此钱链四杆机构.4图所示机构是如何转化为图1 1 为原动件时,是否都有死点在什么情况

16、题7图题8图题9图8.如下图为一飞机起落架机构,实线表示放下时的死点位置,虚线表示收起时的位置.lFc=520mmlFE=340mm且FEi在垂直位置(即a=90),0=10,3=60.试用作图法求lCD,lDE9 .标出图示各机构的压力角与传动角,箭头标注的杆件是主动件.10 .如图示曲柄滑块机构的运动简图,试确定当曲柄 1 1 等速转动时,(1)机构的行程速度变化系数K.(2)最小传动角丫min的大小.(3)滑块 3 3 往复运动时向左的平均速度大还是向右的平均速度大.(4)当滑块 3 3 为主动时,机构是否出现死点,为什么题10图题11图11 .图示为偏置曲柄滑块机构ABC偏距为 e e

17、.试在图上标出滑块的压力角aC和传动角丫C,画出极位夹角0及最小传动角丫min.并求出该机构有曲柄的条件.第9章凸轮机构及其设计1 .在直动从动件盘形凸轮机构中,试问同一凸轮采用不同端部形状的从动件时,其从动件运动规律是否相同为什么2 .设计哪种类型的凸轮机构时可能出现运动失真当出现运动失真时应该考虑用哪些方法消除3.何谓凸轮机构的压力角它在凸轮机构的设计中有何重要意义4.直动从动件盘形凸轮机构压力角的大小与该机构的哪些因素有关5.图示为一凸轮机构从动件推程位移曲线,OAOA 示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的根本运动规律组合而成并指出有无冲击.如果有冲击,哪些位置上有何种冲击从动件

18、运动形式为停-升-停.7 .在图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构中,凸轮转向如下图.试写出该位置时从动件压力角计算公式,并说明从动件相对凸轮轴心的配置是否合理,为什么a)b)题8图题10图a)8.有一对心直动尖顶从动件偏心圆凸轮机构,O O 为凸轮几何中央,Q为凸轮转动中央,直线AdBDOO=OA/2圆盘半径R=60mm(1)根据图a及上述条件确定基圆半径r0、行程h,C C 点压力角aC和 D D 点接触时的位移hD、压力角aDo(2)假设偏心圆凸轮几何尺寸不变,仅将从动件由尖顶改为滚子,见图b,滚子半径rr=10mm试问上述参数r,h,CC,hD,aD有否改变如认为没有改变需明确答复,但可不必

19、计算数值；如有改变也需明确答复,并计算其数值.9.有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构,为改善从动件尖端的磨损情况,将其尖端改为滚子,仍使用原来的凸轮,这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化简述理由.10.图示凸轮机构中,凸轮廓线 ABAB 段为渐开线,形成 ABAB 段渐开线的基圆圆心为O,Oa=r%试确定对应ABAB 段廓线的以下问题：(1)从动件的运动规律；(2)当凸轮为主动件时,机构的最大压力角与最小压力角；(3)当原从动件主动时,机构的最大压力角出现在哪一点(4)当以凸轮为主动件时,机构的优缺点是什么如何改良11.画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置,标出从动件行程h,说明推程运动

20、角和回程运动角的大小.题11图题12图12 .按图示的位移线图设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮的局部廓线.凸轮基圆半径r=25mm滚子半径rr=5mm偏距e=10mm凸轮以等角速度逆时针方向转动.设计时可取凸轮转角()=0,30,60,90,120,科L=mm第10章齿轮机构及其设计1.渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别在什么情况下,分度圆和节圆是相等的2.为了实现定传动比传动,对齿轮的齿廓曲线有什么要求3.一对齿顶高系数卜；=和另一对ha*=1的标准直齿圆柱齿轮假设具有相同的模数、分度圆压力角和齿数Z1,Z2,问哪一对齿轮具有较大的重合度并说明其理由.4.渐开线直齿圆柱标准齿轮的分度圆

21、具有哪些特性5 .一对渐开线直齿圆柱齿轮传动中齿廓之间是否有相对滑动一般在齿廓的什么位置相对滑动较大什么位置无相对滑动6 .一对轮齿的齿廓曲线应满足什么条件才能使其传动比为常数渐开线齿廓为什么能满足定传动比的要求7.试问以渐开线作为齿廓的齿轮副为什么能作定传动比传动8.当a=20,ha*=1,c*=时,假设渐开线直齿圆柱标准齿轮的齿根圆和基圆相重合,其齿数应为多少又当齿数大于以上求得的齿数时,试问基圆与齿根圆哪个大9.周节(齿距)为p、压力角为a1=20.的渐开线直齿圆柱齿轮能够与周节为p2=、压力角为a2=0.的直齿齿条正确啮合传动吗为什么10 .用模数,m=2mma=20的滚刀加工一直齿圆

22、柱变位外齿轮,要使该齿轮的分度圆齿厚比标准齿轮的齿厚减薄.问其变位系数x=11.变速箱中各轮的齿数、模数和中央距如下图,指出齿轮副Z1,Z2和Z3,Z4各应采用何种变位齿轮传动类型,并简述理由.12.有两个m=3mma=20,ha*=1,c*=标准齿条,其中线间的距离为52mm现欲设计一个齿轮同时带动两齿条,但需作无侧隙传动,而齿轮的轴心O1在两齿条中线间距的中点上(如图示).试问(1)齿轮是否为标准齿轮试确定其齿数Z1、分度圆直径di、齿顶圆直径dal、齿根圆直径dfi及齿厚si；(2)齿条移动的速度V2是否为(52/2)X31为什么13.(1)齿轮计算.一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮传动

23、,其户2,Zi=20,m=10mma=20,ha*=1,c*=,试求(注：计算重合度时,根据(iL=4mm/mr图,从图中量得所需尺寸计算)大齿轮齿数Z2及两轮的分度圆半径、基圆半径、顶圆半径、齿全高齿距、基圆齿距、啮合角、节圆半径、中央距、节圆处齿廓曲率半径、实际啮合线段(作图)、重合度e.14.假设一对直齿圆柱齿轮传动的重合度=,试说明假设以啮合点移动一个基圆周节pb为单位,啮合时有多少时间为一对齿,多少时间为两对齿,试作图标出单齿啮合区域,并标明区域长度与Pb的关系.15.一对正确安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮传动,中央距OQ=100mmm=4mm=20,i=31/32=,小齿轮主动,试：

24、(1)计算齿轮1和2的齿数,分度圆,基圆,齿顶圆和齿根圆半径,并在图中画出；(2)在图中标出开始啮合点B、终了啮合点B、节点P、啮合角和理论啮合线与实际啮合线.16.如下图的齿轮传动装置,其有关参数如下,Z1=19,Z2=58,Z3=17,Z4=63,a12=a34=160mmm=rn=4mmt=an=20,ha=1,c=,求(1)斜齿轮2的螺旋角方向(可在图上直接标出);(2)为了满足中央距的要求,斜齿轮的螺旋角为多少度；(3)假设两对齿轮均采用直齿圆柱齿轮传动,那么分别采用何种传动类型啮合角各为多大题317图题18图17.用a=20,ha=1,c=的标准滚刀加工一对直齿圆柱齿轮,其齿数Z1

25、=Z2=20,X1=0,其实际中央距a比标准中央距增大了a/40,试求：(1)齿轮2的变位系数X2应为假设干(2)假设不采用变位齿轮,而改用斜齿圆柱齿轮来满足中央距要求,加工齿轮的滚刀不变,齿轮齿数不变.确定两斜齿轮螺旋角3.注：inva=2(x1+X2)/(Z1+Z2)tg+inva18.在图示的回归轮系中,齿轮1,2为一对渐开线直齿圆柱齿轮,Z1=30,Z2=40,m2=,a=20,齿轮3,4为一对渐开线斜齿圆柱齿轮,Z3=37,Z4=50,m342mm现需安装成实际中央距a=88mm试求：(1)齿轮1,2的传动类型及变位系数和Xs=X1+X2；(2)齿轮3,4的螺旋角3.第11章齿轮系及

26、其设计19在图示轮系中,：蜗杆为单头且右旋,转速n1=1440r/min,转动方向如图示,其余各轮齿数为：Z2=40,Z2=20,Z3=30,Z3=18,Z4=54,试：(1)说明轮系属于何种类型；(2)计算齿轮 4 4 的转速n4；(3)在图中标出齿轮 4 4 的转动方向.20在图示轮系中,所有齿轮均为标准齿轮,又知齿数Z1=30,Z4=680试问：(1)Z2=,Z3=(2)该轮系属于何种轮系题2图题3图题4图21在图示轮系中,根据齿轮 1 1 的转动方向,在图上标出蜗轮 4 4 的转动方向.22在图示的轮系中,各轮齿数为ZI=Z2=Z3=Z5=Z6=20,齿轮 1 1、4 4、5 5、7

27、7 为同轴线,试求该轮系的传动比i17.23在图示万能刀具磨床工作台横向微动进给装置中,运动经手柄输入,由丝杆传给工作台.丝杆螺距p=50mnp且单头.ZI=Z2=19,Z3=18,Z4=20,试计算手柄转一周时工作台的进给量s.题5图题6图24在图示行星搅拌机简图中,ZI=40,Z2=40,3H=31rad/s,方向如图.试求：(1)机构自由度F;(2)搅拌轴的角速度 3F及转向.25在图示轮系中,轮 3 3 和轮 4 4 同时和轮 2 2 啮合,ZI=Z2=20,Z3=60,Z4=58,求传动比i14.题7图题8图题9图26图示轮系中,宽齿轮 1 1 同时与 2 2、3 3、4 4 齿轮啮

28、合,齿轮 3 3、4 4 及构件 A A 均空套在轴 O OO O上.ZI=20,Z2=100,Z3=101,Z4=99,nA=1000r/min,转动,其方向如图示,求齿轮 3 3、 4 4 的转速n3,n4及与nA转向的异同.27在图示轮系中,ZI=34,Z2=Z3=20,Z3为一宽齿轮,同时和 2 2 及 4 4 轮啮合,求传动比iABo第12章其他常用机构1 .将连续回转运动转换为单向间歇转动的机构七、.2 .当原动件作等速转动时,为了使从动件获得间歇的转动,那么可以采用何种机构(写出三种机构名称.)3 .欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动,采用的机构有、 、 等,其中间歇时间可调的机构是机构.4.齿式棘轮机构制动爪的作用是.5.径向槽均布的槽轮机构槽轮的最少槽数为二一6.槽数Z=4的外啮合槽轮机构,主动销数最多应为.7.不完全齿轮