华北理工大学机械原理复习资料

1、机械原理1机构的级别就是机构中含有的杆组总数。机构的级别就是机构中含有的杆组总数。2两个直齿圆柱齿轮要实现连续传动，只要满足两个齿轮的模数相等、两个直齿圆柱齿轮要实现连续传动，只要满足两个齿轮的模数相等、压力角相等即可。压力角相等即可。3齿轮上齿厚等于齿槽宽的圆称为分度圆。齿轮上齿厚等于齿槽宽的圆称为分度圆。4直齿圆柱齿轮传动中，节圆总是大于分度圆。直齿圆柱齿轮传动中，节圆总是大于分度圆。5一对等变位齿轮传动中，一定存在负变位齿轮。一对等变位齿轮传动中，一定存在负变位齿轮。6. 组成正传动的齿轮应是正变位齿轮组成正传动的齿轮应是正变位齿轮 。7. 一对渐开线直齿圆柱齿轮，在无侧隙啮合传动时，当

2、中心距一对渐开线直齿圆柱齿轮，在无侧隙啮合传动时，当中心距a=1/2m(z1+z2)时，一定是一对标准齿轮传动。时，一定是一对标准齿轮传动。8. 速度瞬心的绝对速度一定为零。速度瞬心的绝对速度一定为零。答案：答案：1 1（错），（错），2（错），（错），3（错），（错），4（错），（错），5（对）（对）,6(错）错）, 7(错），错）， 8(错）错）. 。 1.一对心曲柄滑块机构，已知滑块的行程一对心曲柄滑块机构，已知滑块的行程H=400mm，最小传动角为，最小传动角为60 ，则连杆长度为（则连杆长度为（ ） A. 200mm B. 230mm C. 346mm D. 400mm2.一模数为一

3、模数为m的正变位渐开线直齿圆柱齿轮，其分度圆齿距的正变位渐开线直齿圆柱齿轮，其分度圆齿距P（ ） A.等于等于 B.大于大于 C.小于小于3.一对标准安装的渐开线直齿圆柱齿轮，其分度圆齿距、基圆齿距分别为一对标准安装的渐开线直齿圆柱齿轮，其分度圆齿距、基圆齿距分别为P、Pb，若已知重合度为，若已知重合度为 ，则实际啮合线上单齿啮合区的长度为，则实际啮合线上单齿啮合区的长度为（ ）。）。 A. 0.7 Pb B. 0.7 P C. 0.6 Pb D. 0.3Pb4.设计盘形凸轮廓线时，若从动件采用（设计盘形凸轮廓线时，若从动件采用（ ）运动规律，则不产生刚性、）运动规律，则不产生刚性、柔性冲击。

4、柔性冲击。A. 等速等速 B. 摆线（正弦加速度）摆线（正弦加速度） C.等加速等减速等加速等减速 D. 简谐（余弦加速度）简谐（余弦加速度）m1.35对于反行程自锁的机械，一般其正行程的机械效率（对于反行程自锁的机械，一般其正行程的机械效率（ ）A. B. C. D.6双摇杆机构中，最短杆与最长杆的长度之和（双摇杆机构中，最短杆与最长杆的长度之和（ ）大于其余两杆的）大于其余两杆的长度之和。长度之和。 A.一定一定 B.不一定不一定 C.一定不一定不7渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是（渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是（ ）的比值。）的比值。A. 理论啮合线段与齿距理论啮合线段与齿距 B.实际

5、啮合线段与齿距实际啮合线段与齿距C.理论啮合线段与法向齿距理论啮合线段与法向齿距 D.实际啮合线段与法向齿距实际啮合线段与法向齿距8一对平行轴斜齿圆柱齿轮传动，其传动比一对平行轴斜齿圆柱齿轮传动，其传动比i12 的大小为（的大小为（ ） A. B. C. D.000.5112112zz21vvzz21aarr9采用范成法加工正变位齿轮时，应使齿条刀具中线（分度线）与轮坯采用范成法加工正变位齿轮时，应使齿条刀具中线（分度线）与轮坯分度圆（分度圆（ ） A.相切相切 B.相割相割 C.相离相离10两渐开线直齿圆柱齿轮啮合时，啮合角恒等于（两渐开线直齿圆柱齿轮啮合时，啮合角恒等于（ ）上的压力角。）

6、上的压力角。 A.基圆基圆 B.分度圆分度圆 C.节圆节圆 D.齿顶圆齿顶圆11设计对心尖顶推杆盘形凸轮机构时，发现其推程压力角超过许用值，设计对心尖顶推杆盘形凸轮机构时，发现其推程压力角超过许用值，可采用（可采用（ ）的措施来解决。）的措施来解决。 A.增大基圆半径增大基圆半径 B.改用滚子推杆改用滚子推杆 C.改变凸轮转向改变凸轮转向 D.改为偏置改为偏置直动推杆直动推杆12机构中只有一个（机构中只有一个（ ） A原动件原动件 B. 从动件从动件 C. 机架机架 D. 杆组杆组13某平面机构共有某平面机构共有5个低副，个低副，1个高副，机构的自由度为个高副，机构的自由度为1，则该机构具，则

7、该机构具有（有（ ）个活动构件。）个活动构件。 A、3 B、4 C、5 D、6解：解：1.1.（1 1） a=m/2(z1+z2)=4/2(23+37)=120(mm) (2) rb2=m/2 z2 cos =4/2 37 cos20 =69.537(mm) ra2= r2+ha*m=4/2 37+1 4=78(mm) r2 = r2 =4/2 37=74(mm) S2= m /2 =6.283(mm) ， p2= m=12.566(mm) 2.应采用正传动类型。应采用正传动类型。 理由是：安装中心距大于标准中心距，根据理由是：安装中心距大于标准中心距，根据a cos =a cos知知，由，由

8、无侧隙啮合方程式知无侧隙啮合方程式知X1X2 ，即该对齿轮为正传动类型。，即该对齿轮为正传动类型。 3. 122=4 （23+37）/(2 COS )得：得： COS =120/122=0.9836, =10.3889 提示：提示：A点应在点应在B1B2的垂直平分线上，的垂直平分线上， D点应在点应在C1C2的垂直平的垂直平分线上，显然答案不唯一，仍需给定其他条件。分线上，显然答案不唯一，仍需给定其他条件。 已知铰链四杆机构已知铰链四杆机构ABCD中，连杆中，连杆BC的长度及两个位置，求铰链的长度及两个位置，求铰链A、D的位置，进而确定其余各构件的尺寸。的位置，进而确定其余各构件的尺寸。b12

9、c12虚虚约约束束复合铰链复合铰链局部自由局部自由度度M、N之一为虚约束，之一为虚约束，K、L应算两个移动副应算两个移动副LH323921221FnPP43 035 1 .9 6lm m1/lm mm m0cvm in 在行程速比变化系数在行程速比变化系数K=1的曲柄摇杆机构中，设构件的曲柄摇杆机构中，设构件1为曲柄，构件为曲柄，构件2为连杆，为连杆，构件构件3为摇杆，构件为摇杆，构件4为机架。已知：为机架。已知：l3=30mm，摇杆，摇杆CD的两个极限位置如图所示。的两个极限位置如图所示。（3）求出摇杆处于右极限位置）求出摇杆处于右极限位置AB2C2D时的全部瞬心，并用瞬心法证明机构在此时的

10、全部瞬心，并用瞬心法证明机构在此时，铰链时，铰链C的速度的速度（4） 标出机构在标出机构在AB2C2D时的传动角时的传动角（5）说明该机构的最小传动角）说明该机构的最小传动角出现的位置，并画在图上。出现的位置，并画在图上。（1）该四杆机构有无急回特性，为什么？）该四杆机构有无急回特性，为什么？（2）取）取 精确作图，画出机构的右极限位置精确作图，画出机构的右极限位置AB2C2D，并校验该机，并校验该机构是否满足曲柄存在条件？构是否满足曲柄存在条件？115lm m245lm m解：（解：（1）该四杆机构无急回特性，因为行程速比变化系数）该四杆机构无急回特性，因为行程速比变化系数K=1 （2）作图

11、如下。得）作图如下。得， 因为因为15+51.9645+30，而且以最短杆，而且以最短杆AB的邻边为机架，故满足曲柄存在条件。的邻边为机架，故满足曲柄存在条件。24p0cv（3）全部瞬心共）全部瞬心共6个，如图。个，如图。 因为因为C点是点是，为绝对瞬心，故速度，为绝对瞬心，故速度 （4）传动角）传动角 如图如图 （5）最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一，即图中）最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一，即图中AB3C3D和和AB4C4D位置时出现最小传动角，因此位置时出现最小传动角，因此m in12=习题习题2-7图图b 计算图示各机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、计算

12、图示各机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、虚约束等特殊情况时必须一一指出，并判断运动是否确定。虚约束等特殊情况时必须一一指出，并判断运动是否确定。32382 11 11LHFnPP 某机械转化到主轴上的等效阻力矩某机械转化到主轴上的等效阻力矩Mer在一个工作周期中的变化规律如图示，等效驱动在一个工作周期中的变化规律如图示，等效驱动力矩力矩Med为常数，忽略系统其他构件的转动惯量，要求速度不均匀系数为常数，忽略系统其他构件的转动惯量，要求速度不均匀系数0.01。试求：。试求：1.等效驱动力矩等效驱动力矩Med ；2最大盈亏功最大盈亏功Wmax；3最大和最小角速度出现的位置；最大和最小角速度

13、出现的位置； 4安装在主轴上的飞轮转动惯量（已知主轴的平均转速安装在主轴上的飞轮转动惯量（已知主轴的平均转速nm=750r/min）。）。3)21(800edMmNMed.4004001A2002A2003A4004A 能量指示图 230max2 FemWJJ 22.37.200)30750(01. 0400mkgA1A2A3A4习题习题3-3 图示为一导杆机构的机构运动简图，在图上标出全部瞬心，并求出当图示为一导杆机构的机构运动简图，在图上标出全部瞬心，并求出当 1=6rad/s匀速顺时针转动时，导杆匀速顺时针转动时，导杆3的角速度的角速度 3的大小和方向。的大小和方向。14P34P12P2

14、3P13P24Pllpppppv341331413113 顺时针3解二 矢量方程图解法323 B 2BBBvvvB CD E?B11ABvlpb2,b1b3B33BCvl 顺时针顺时针102313 2310 550/pppvvlmm s11060A Bl120B Cl65Dx605v5a习题习题3-9 在如图所示机构中，已知原动件在如图所示机构中，已知原动件1以等角速度以等角速度rad/s逆时针转动，逆时针转动， mm，mm，mm。求当。求当时，构件时，构件5的速度的速度和加速度CBC BvvvABC B1ABl？水平pbcd2d4,d5pbcnd2kd4, d521232 2为受压二力杆为受

15、压二力杆FR12FR32FR21FR23FR41FR431 1受三个力，应汇受三个力，应汇交，且力要平衡。交，且力要平衡。3 3受三个力，应汇受三个力，应汇交，交，且力要平衡且力要平衡习题习题4-2 如图所示为一手压机。已知如图所示为一手压机。已知作用在构件作用在构件1上的驱动力上的驱动力P，简图中各，简图中各转动副处的大圆为摩擦圆，移动副的转动副处的大圆为摩擦圆，移动副的摩擦角为摩擦角为30。试分析各运动副处的。试分析各运动副处的总反力，确定滑块所受到的工作阻力总反力，确定滑块所受到的工作阻力Q。习题习题8-10 图示为某起重设备减速装置，已知各轮的齿数分别为：图示为某起重设备减速装置，已知

16、各轮的齿数分别为：z1=2020， z2=2020， z3=6060，蜗杆，蜗杆4 4为单头（为单头（ z4=1 1 ）左旋，蜗轮）左旋，蜗轮5 5的齿数的齿数z5=4040，轮，轮1 1的转向的转向如图示。（如图示。（1 1）求传动比）求传动比i15；（2 2）说明蜗杆）说明蜗杆4 4的转动方向，此时重物是上升还的转动方向，此时重物是上升还是下降，为什么？是下降，为什么？ 3206002132441413zzzznnni4141314ii40140455445zznni160404451415iii,0414i习题习题8-6 图示车床电动三爪卡盘的减速器中，电动机带动齿轮图示车床电动三爪卡盘

17、的减速器中，电动机带动齿轮1转动，通过一个转动，通过一个3K型行星轮系带动内齿轮型行星轮系带动内齿轮4转动，从而使固结在齿轮转动，从而使固结在齿轮4右端面上的阿基米德螺旋右端面上的阿基米德螺旋槽转动，驱使槽转动，驱使3个卡爪快速径向靠近或远离，以夹紧或放松工件；已知各轮齿数，个卡爪快速径向靠近或远离，以夹紧或放松工件；已知各轮齿数，求传动比，并计算该轮系的自由度。求传动比，并计算该轮系的自由度。 133113zznnnniHHH21424114ZzZznnnniHHH1144588nin 32342431LHFnPP该题为一个该题为一个3K型的周转轮系，为行星架，型的周转轮系，为行星架，3，为

18、中，为中心轮，心轮，2、2 为行星轮。为行星轮。轮系的自由度轮系的自由度30n 1.对于轴向尺寸对于轴向尺寸b与径向尺寸与径向尺寸D之比小于之比小于0.2的刚性回转体，只需要进行的刚性回转体，只需要进行（ ）平衡；而）平衡；而b/D 0.2的刚性回转体，必须进行（的刚性回转体，必须进行（ ）平衡。）平衡。2.机器做周期性稳定运转时，在一个周期机器做周期性稳定运转时，在一个周期T内，驱动功（内，驱动功（ ）阻抗功；飞）阻抗功；飞轮调速后，机器的速度波动（轮调速后，机器的速度波动（ ）消除。）消除。3.速度影像可用于对机构中的（速度影像可用于对机构中的（ ）（一个构件，整个机构，相邻两个）（一个构

19、件，整个机构，相邻两个构件）进行运动分析；当牵连角速度和（构件）进行运动分析；当牵连角速度和（ ）都不等于零时，才存在）都不等于零时，才存在哥氏加速度。哥氏加速度。4.飞轮主要用以调节机械系统的（飞轮主要用以调节机械系统的（ ）速度波动，为减小飞轮的尺寸和质）速度波动，为减小飞轮的尺寸和质量，应将飞轮装在系统的（量，应将飞轮装在系统的（ ）轴上。）轴上。5.设某机器设某机器I轴的角速度为轴的角速度为20rad/s，II轴的角速度为轴的角速度为10rad/s，II轴绕其质轴绕其质心轴的转动惯量为心轴的转动惯量为J，II轴上作用的力矩为轴上作用的力矩为M。若以。若以I轴为等效构件，则轴为等效构件，

20、则II轴等效到轴等效到I轴的等效转动惯量是（轴的等效转动惯量是（ ）；力矩）；力矩M等效到等效到I轴的等效轴的等效力矩是（力矩是（ ）。）。30ABlmm55BClmm50ADlmm40CDlmm20DElmm60EFlmm图图示六杆机构中示六杆机构中，各构件的尺寸为：，各构件的尺寸为：，A、D、F在一条直线上，在一条直线上，AB为原动件，滑块为运动输出构件为原动件，滑块为运动输出构件。试：。试：1 1说明铰链四杆机构说明铰链四杆机构ABCD为何是曲柄摇杆机构。为何是曲柄摇杆机构。2 2按比例作图，确定摇杆按比例作图，确定摇杆CD的左右极限位置，确定滑块的左右极限位置，确定滑块F的左右极限位置

21、；的左右极限位置；说明说明滑块的行程滑块的行程3 3画出机构的最小传动角画出机构的最小传动角min，此时，此时CD应处在什么位置？应处在什么位置？4.4. 机构的行程速比系数机构的行程速比系数为多少？为多少？ 某曲柄摇杆机构，曲柄等速转动，设摇杆某曲柄摇杆机构，曲柄等速转动，设摇杆CD长度为长度为70mm，图示分别为摇杆的，图示分别为摇杆的左、右两个极限位置，摇杆的摆角左、右两个极限位置，摇杆的摆角在与机架成在与机架成30到到90角之间变化，机构的角之间变化，机构的行程速比变化系数行程速比变化系数K=1，机架水平布置，试求该四杆机构其余各杆的长度；，机架水平布置，试求该四杆机构其余各杆的长度；

22、AAC2与AC1差值的一半就是曲柄的长度。提示：K=1，则极位夹角为零，即C2AC1共线。在图示机构中，已知机构比例尺在图示机构中，已知机构比例尺L，原动件以等角速度，原动件以等角速度1顺时针转动，顺时针转动，试用矢量图解法求试用矢量图解法求E点的速度点的速度vE和加速度和加速度aE的大小和方向的大小和方向习题习题7-3 齿轮加工过程中，常测量齿轮的公法线长度。试推导跨齿轮加工过程中，常测量齿轮的公法线长度。试推导跨K个齿的公法个齿的公法线长度的计算公式线长度的计算公式式中，式中，K为跨齿数，其计算公式为为跨齿数，其计算公式为Kbb(1)PS(0 5)WKmcosK.zinv0 5180KZ.

23、，取整例例6-1 用齿条插刀按展成法加工一用齿条插刀按展成法加工一 渐开线齿轮，其基本参数为渐开线齿轮，其基本参数为ha*=1, c*=0.25， =20 ，m = 4 mm 。若。若 刀具移动速度刀具移动速度v刀刀=0.001 ms ，试求：试求： 1）切制）切制 z = 12 的标准齿轮时，的标准齿轮时， 刀具分度线与轮坯中心的距离刀具分度线与轮坯中心的距离 L应为多少？应为多少？ 被切齿轮的转速被切齿轮的转速n 应为多少？应为多少？ 2）为避免根切，切制）为避免根切，切制 z =12的的 变位齿轮时，其最小变位系数变位齿轮时，其最小变位系数 x min 应为多少？此时的应为多少？此时的L

24、应为应为 多少？多少？ n 是否需要改变？是否需要改变？ 解：解：(1) 切制切制 z = 12 的标准齿轮时，的标准齿轮时， 齿轮分度圆半径：齿轮分度圆半径： n = 60 / 2 = 60 v刀刀/ 2 r = (60 0.001 / 2 24) r/min = 0.39 r/min 则被切齿轮的转速：则被切齿轮的转速：刀具分度线与轮坯分度圆作滚动刀具分度线与轮坯分度圆作滚动 ，有有v刀刀= r , = v刀刀/ r。因刀具分度线应与轮坯分度圆相因刀具分度线应与轮坯分度圆相切，切， 故刀具分度线与轮坯中心故刀具分度线与轮坯中心的距离：的距离：L =24 mm mm24mm21242mzr (2) 切制切制 z =12 的变位齿轮时，因的变位齿轮时，因ha* = 1，c*= 0.25， = 20 ， 故故 最小变位系数最小变位系数被切齿轮的转速被切齿轮的转速 n 不变。不变。此时此时 L = 24 + x min m =（24 +0.29 4）