机械原理练习题答案

一、填空题和填空题。1．在平面机构中若引入PH个高副将引入PH个拘束，而引入PL个低副将引入2PL个拘束，则活动构件数n、拘束数与机构自由度F的关系是F=3n-2PL-PH。2．机构拥有确立运动的条件是：机构的自由度大于零，且机构自由度数等于原动件数；若机构自由度Ｆ>0，而原动件数<F，则构件间的运动是不确定的；若机构自由度Ｆ>０，而原动件数>F，则各构件之间运动关系发生矛盾，将惹起构件损坏。以以下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机架，则该机构转变为定块机构；若以构件2为机架，则该机构转变为摇块机构。4．挪动副的自锁条件是驱动力在摩擦角以内；转动副的自锁条件是驱动力在摩擦圆之内。5．在凸轮机构的各样常用从动件运动规律中，等速运动规律拥有刚性冲击；等加快等减速、间谐运动规律拥有柔性冲击；而正弦加快度、五次多项式运动规律无冲击。6．内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是模数相等，；压力角相等；螺旋角相等。7．等效质量和等效转动惯量可依据等效原则：等效构件所拥有的动能等于整个机械系统的动能来确立。8．刚性转子静均衡条件是散布于转子上的各个偏爱质量的离心惯性力的协力为零或许质径积的向量和为零；而动均衡条件是当转子转动时，转子上散布在不同样平面内的各个质量所产生的空间隔心惯性力系的协力及协力矩为零。9．用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀具的中线与轮坯的分度圆之间作纯转动；加工变位齿轮时，其刀具的节线与轮坯的分度圆之间作纯转动。10．平面四杆机构中，能否存在死点，取决于_B能否与连杆共线。A．主动件B.从动件C.机架D.摇杆11．在平面连杆机构中，欲使作来往运动的输出构件拥有急回特色，则输出构件的行程速比系数K____A____。A．大于1B．小于1C．等于1D．等于12．_____C___盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。A．摇动尖顶推杆B．直动滚子推杆C．直动平底推杆D．摇动滚子推杆13．为使凸轮机构的滚子从动件实现预期的运动规律，设计时必然保证关系式C。A．滚子半径rr≤凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径ρminB．滚子半径rr≥凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径ρminC．滚子半径rr<凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径ρminD．滚子半径rr不受任何限制当凸轮基圆半径同样时，从动件导路向推程中从动件与凸轮的相对速度瞬心一侧偏置，能够___A_____凸轮机构推程的压力角。（A）减小（B）增添（C）保持本来为了减少飞轮尺寸和重量，飞轮平常应装在__A_______。（A）高速轴上（B）低速轴上（C）机架上蜗杆蜗轮传动中，模数为m，蜗杆头数为z1，蜗杆直径系数为q，蜗轮齿数为z2，则蜗杆直径d1=___C。A）mz1（B）mz2（C）mq在铰链四杆机构ABCD中，已知AB=25mm，BC=0mm，CD=65mm，AD=95mm，当AD为机架时，是__B____机构；当AB为机架时，是____A_____机构。A）双曲柄机构；（B）曲柄摇杆机构；（C）双摇杆机构0,0.0,00若机构正反行程效率分别用和表示，则设计自锁机构时应知足要____B_____。(A)(B)(C)机构拥有确立运动的条件是__机构的自由度大于零，且机构自由度数等于原动件数____。高副低代必然知足的条件是_取代前后机构的自由度不变_，_取代前后机构的刹时速度和刹时加快度不变_____-______。21．在曲柄摇杆机构中，当__C____，将出现死点。A）曲柄为原动件且曲柄与连杆共线；B）曲柄为原动件且曲柄与机架共线时；C）摇杆为原动件且曲柄与连杆共线时；（D）摇杆为原动件且摇杆与机架共线时。22．在以曲柄为主动件的曲柄摇杆机构中，最小传动角出现在_B_____。（A）曲柄与连杆两次共线地址之一；（B）曲柄与机架两次共线地址之一；（C）曲柄与连杆共线时；架共线时

（D）曲柄与机23．在以下四杆机构中，不可以够实现急回运动的机构是-_C_____。（A）曲柄摇杆机构；（B）导杆机构；（C）对心曲柄滑块机构；（D）偏置曲柄滑块机构24．下述几种运动规律中，___B___既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击。（A）等速运动规律；（B）摆线运动规律；（C）等加快等减速运动规律；动规律

（D）简谐运25．对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超出许用值时，可采纳__A____举措来解决。（A）增大基圆半径；（B）改为滚子推杆；（C）改变凸轮转向26．正变位齿轮与标准齿轮比较较，其分度圆齿厚__B____，齿根高__A____。（A）减小（B）增大（C）不变27．机构处于死点地址时，其传动角γ为0度，压力角α为90度。28．滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实质廓线之间的关系为（D）a)

两条廓

线

相似

b)两条廓线同样c)两条廓线之间的径向距离相等d)两条廓线之间的法向距离相等29．铰链四杆机构的压力角是指在不计摩擦力的状况下连杆作用于_从动件______上的力与该力作用点速度所夹的锐角。30．渐开线斜齿轮的_法面______参数为标准值；而尺寸计算应按___端面____上的参数代入直齿轮的计算公式。31．速度瞬心是两刚体上_相对速度______为零的重合点32．为减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮安装在_高速______轴上。33．渐开线的形状取决于_基圆______的大小。34．拥有同样理论廓线，只有滚子半径不同样的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律1

，凸轮的实质廓线2。①同样

②不同样

③不用然35．用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀具的中线与轮坯分度圆之间作纯转动。36．关于挪动平底从动件凸轮机构，选择适合的偏距，平常是为了减少从动件过大的曲折应力。37．平行轴外啮合直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是摸数和压力角分别相等且两齿轮的螺旋角的大小同样_，旋向相反___。38．周期性速度颠簸的调理方法是_安装飞轮______，非周期性速度颠簸调理方法是_安装调速器______。二、判断题。1．凡是以最短杆为机架的铰链四杆机构，都是双曲柄机构。（错）2．在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对）3．假如机构的自由度数F=2则机构作无确立性运动。（错）4．两个理论廓线同样、滚子半径不同样的凸轮机构，从动件运动规律不同样。（错）5．假如连杆机构的极位夹角不为零，则说明该机构拥有急回特色。（对）6．因为平行轴斜齿圆柱齿轮机构的几何尺寸在端面计算，所以基本参数的标准值规定在端面。（错）7．周期性速度颠簸的调理方法是加调速器。（错）8．在曲柄滑块机构中，只有当滑块为原动件时，才会出现死点。（对）9．在凸轮从动件常用的运动规律中，等速运动规律会产生柔性冲击。（错）10．在挪动滚子从动件的凸轮机构中，可经过采纳从动件适当的偏置方素来获取较小的推程压力角。（对）11．只有一对标准齿轮在标准中心距状况下啮合传动时，啮合角的大小才等于分度圆上的压力角。（错）12．飞轮一般安装在高速轴上的原由是速度变化小。（错）13．若机构正反行程效率分别为和表示，则设计自锁机构是应知足0，0。（错）14．在机械系统中，其运行不均匀程度可用最大角速度和最小角速度之差表示。（错）15．在铰链四杆机构中，因为连杆作的是平面运动，所以连杆跟其余构件不可以能存在绝对瞬心。（错）16．构成正传动的齿轮应是正变位齿轮。（错）17．飞轮一般安装在高速轴上的原由是速度变化小。（错）18．作用于等效构件上等效劳等于作用在机械中全部外力的协力。（错）19．对渐开线直齿圆柱齿轮，可用改变螺旋角的方法调整中心距。（错）20．轴承对轴颈的总反力素来与摩擦圆相切。（对）21．在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对）22．把若干个自由度为零的基本杆组挨次连结到原动件和机架上，就能够构成一个新的机构。（对）23．动均衡的刚性转子必然静均衡，静均衡的转子不用然动均衡。(对)24．为了防范滚子从动件凸轮机构中凸轮实质廓线产生过分切割，应选择较大的滚子半径。（错）25．导杆机构传动性能最差。（错）26．一个正在运行的展转副，只需外力的协力切于摩擦圆，这个展转副将渐渐停止展转。（错）27．在曲柄摇杆机构中，摇杆位于两极限地址时曲柄两地址所夹的锐角，称为极位夹角。（对）28．在设计用于传达平行轴运动的斜齿圆柱齿轮机构时，若中心距不等于标准中心距，则只好采纳变位齿轮以配凑实质中心距。(错)三、机构自由度的计算及拆杆组。1．计算图示机构的自由度，用低副取代高副，并确立机构所含杆组的数量和级别以及机构的级别。解（1）计算机构的自由度。滚子处有局部自由度。F=3n－2p5－p4=3×6－2×8－1=12）高副低代。以以下图3）该机构是由原动件1、三个Ⅱ级杆组（2-3和6-7、4-5）2．计算图示机构的自由度，用低副取代高副，并确立机构所含杆组的数量和级别以及机构的级别。解（1）计算机构的自由度。A处有局部自由度，G处有虚拘束，F=3n－2p5－p4=3×6－2×8－1=1（2）高副低代。如图（b）所示（3）该机构是由原动件2、机架1、1个Ⅱ级杆组（7-8）和一个Ⅲ级杆组（3-4-5-6）构成的，故该机构为Ⅲ级机构。计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚拘束。拆杆组。试计算图示机构的自由度，并分析此机构的构成状况。已知DE=FG，DF=EG，DH=EI。4D6EB582FG311KJA1C7910HI解（1）自由度计算D和E为复合铰链，B点处有局部自由度，FG杆及其两头的转动副所引入的拘束为虚拘束，应予去除。将凸轮与滚子构成的高副以一个虚假构件和两个转动副做高副低代，以以下图。计算自由度：（2）分析机构的构成状况以以下图，此机构由四个Ⅱ级杆组和一个Ⅰ级机构组成。所以是一个Ⅱ级机构。计算图示机构的自由度，用低副取代高副，并确立机构所含杆组的数量和级别以及机构的级别。（1）计算机构的自由度。B处有局部自由度，G处有复合铰链，2）高副低代。如图（b）所示3）该机构是由原动件1、机架9、两个Ⅱ级杆组（2'-3和6-7）和一个Ⅲ级杆组（4-5-6-8）构成的，故该机构为Ⅲ级机构。三、连杆机构的计算题。在图示铰链四杆机构中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架，若将此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。解：图示机构要称为双摇杆机构，必然知足最短杆与最长杆之和大于其余两杆之和。1）AB为最短杆，lAB30,lAB503035,lAB15,所以15lAB302）AB是最长杆，lAB50,30lAB5035,lAB553）AB既不是最长也不是最短30lAB50，3050lAB35，lAB45,30lAB45以以下图曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周展转。1）设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确立曲柄的合理转向；2）设曲柄为主动件，画出急位夹角

，最小传动角

min出现的地址；3）此机构在什么状况下，出现死点地址，指出死点地址。BAeC解：1）曲柄逆时针转动。3）当以滑块为原动件且曲柄与连杆共线的两个地址时，机构出现死点地址。设计一曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件，从摇动杆处于两极限地址时，连杆的两铰链点的连线正利处于图示之C11和C22地址，且连杆处于极限地址C11时机构的传动角为40。若连杆与摇杆的铰接点取在C点（即图中之C1点或C2点），试用图解法求曲柄AB和摇杆CD之长。（直接在图上作图，保存做图线，不用写作图步骤，l=）在图示导杆机构中，已知LAB40mm，试问：欲使其为曲柄摇动导杆机构，LAC的最小值为多少；该曲柄摇动导杆机构的传动角为多大。解：(1)LAC40mm,LACmin40mm。(2)传动角恒为90四、凸轮机构的计算及分析题。以以下图，偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知凸轮实质轮廓线为一圆心在O点的偏爱圆，其半径为R.从动件的偏距为e，试用作图法：确立凸轮的合理转向；顺时针画出该机构的凸轮理论廓线及基圆；标出当从动件从图示地址升到位移s时,对应凸轮的转角及凸轮机构的压力角；sBAOR2．试在图上标出从C点接触到D点接触时，凸轮转过的转角φ，及在D点接触时凸轮机构的压力角α。以以下图为一偏置摇动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏爱轮，转向如图。试在图上：（1）画出该凸轮的基圆和理论廓线；（2）标出该地址时从动件摆角和压力角，并求出该地址时从动件的角速度；五、齿轮机构计算题。一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z1=18，z2=41，m=4mm，=20，ha=1，c=。（14分）1）分别计算两轮的分度圆半径、基圆半径、节圆半径、顶圆半径、标准中心距、分度圆齿距；若中心距加大，回答以下问题（把不对的划去））节圆半径r’（变大，变小，不变））分度圆半径r（变大，变小，不变））啮合角（变大，变小，不变）4）传动比i12（变大，变小，不变））齿侧空隙（有，没有）6）节圆压力角（等于，大于，小于）啮合角。解：分度圆半径：小齿轮：r11mz136mm2大齿轮：r21mz282mm2基圆半径:小齿轮:rb1r1cos2034.2mm大齿轮:rb2r2cos2077.05mm节圆半径：小齿轮：r1'r136mm大齿轮：r‘2r282mm齿顶圆半径：小齿轮：ra1r1ha*m40mm大齿轮：ra2r2ha*m86mm中心距:ar1r2118mm分度圆齿距:p1p2m12.56mm（2）1)增大2）不变3）变大4）不变5）有6）等于2．一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z1=19，z2=41，m=3mm，=20，ha=1，c=。1）分别计算两轮的分度圆直径、基圆直径、顶圆直径、根圆直径、标准中心距、齿距、基圆齿距；（7分）用作图法确立实质啮合线长，由此计算重合度。（5分）解：(1)d1=19×3=57

mm

d2=41×3=123mmha=1×3=3

mm

hf=×3=

mmc=－3=mma=×(57+123)=90mmda1=57+2×3=63mmda2=123+2×3=129mmdf1=57－2×=mmdf2=123－2×=mmdb1=57×cos20°=mmdb2=123×cos20°mmp=3×π

=mm

p

b=3×π

×cos20°=mm

（7

分）以以下图实质啮合线长B1B2=重合度ε==3.两个同样的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其20，ha*1,在标准安装下传动。若两轮齿顶圆正好经过对方的极限啮合点N，试求两轮理论上的齿数z应为多少解:以以下图，实质啮合线段B1B2即为理论啮合线段N1N2，此时正好不发生根切。因为N1N22NP2rsin所以tgN1N22rsin2rsinaO1N1rb2tg2tg200.72794rcos363'9"rbrcosmZcos/2Zcos又因为cosarhaZ*ra*Z2hamha2所以*2hacosZcoscos

aa

21cos363'9"12.323cos20cos363'9"当两轮齿数z12.323时，正好B1B2N1N2，而不发生根切，但齿轮齿数只好取整数，则两轮齿数时，其最少齿数为13。已知某对渐开线直齿圆柱齿轮传动，中心距a=350mm传动比i=，=20，ha=1，c=，依据强度等要求模数m必然在5、6、7mm三者中选择，试设计此对齿轮的以下参数和尺寸。（1）齿轮的齿数z1、z2，模数m，传动种类；（2）分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，根圆直径df1、df2，节圆直径d1、d2，啮合角；（3）若实质安装中心距a=351mm，上述哪些参数变化数值为多少解:（1）am(z1z2)mz1(1i)350mm22m5mmz140所以z135026mmz133.333.5mmm7mmz128.57所以z140z2402.5100m5mm（2）分度圆直径：小齿轮：d1mz1200mm大齿轮：d2mz2500mm齿根圆直径:小齿轮:df1m(z12ha*2c*)187.5mm大齿轮:df2m(z22ha*2c*)487.5mm节圆直径：小齿轮：d1'd1200mm大齿轮：d‘2d2500mm啮合角：'20（3）'、d1'、d2'发生变化acosa'cos'所以'acos（arccosa'20.4438d1'd1cos200.57mmcos'（分）d2'd2cos501.43mmcos'用齿条形刀具加工素来齿圆柱齿轮，设已知被加工齿轮轮坯的角速度15rad/s，刀具挪动的速度v0.375m/s，刀具的模数m10mm,压力角20。求被加工齿轮的齿数z1。解：vr1mz1所以z12v20.375152m101035六、轮系的计算题。1．在图示组合机床分度工作台驱动系统的轮系中，已知各轮齿数为：z1=2（右旋），z2=46，z3=18，z4=28，z5=18，z6=28。1）试分析该轮系由哪些基本轮系构成。（2分）2）试求i16及齿轮6方向。（10分）解：该轮系是一个带有蜗轮蜗杆传动的混淆行星轮系n1z223i12z1n2n2n123蜗轮2的转动方向为逆时针方向（从左向右看）在由2、3、4、5、6构成的行星轮系中2n6n2z5z31818i63n3n2z6z42828因n30，故n611818n2282823n611818n12828i16n12339.2n61811828齿轮6的转向与蜗轮2的转向同样。n1156

423在图示轮系中，全部齿轮均为标准齿轮，齿数z1=30，z268，试问：（1）z1=，z2=2）该轮系属于何种轮系解:（1）因为mz4mz1mz2所以z2z4z16830192222z3z219（2）差动轮系在图示轮系中，已知z1=22，z3=88，z4=z6，试求：1）传动比i16；2）该机构的自由度F，并指明虚拘束、复合铰链和局部自由度。解：（1）4-5-6n4z6（）定轴轮系i46n6z411-2-3-6差动轮系i136n1n6z34（2）n3n6z2因为n3n4n6带入（2）中得i16n19n6（2）F3n2PLPH3525414.以以下图轮系中，z5z225，z220，构成轮系的各齿轮模数同样。齿轮1和3轴线重合，且齿数同样。求轮系传动比i54125

243136解：1-2-5-4差动轮系i154n1n4z5n5n4z15-2-2’-3-4差动轮系i534n5n4z2z3n3n4z5z2'1’-6-3’定轴轮系n1'n1z3'i1'3'n3z1'n3'因为各齿轮模数同样，所以1mz5mz21mz1,z175221mz51mz21mz2'1mz3,z330因为齿轮1’和3’同轴，2222所以z1'z3'把齿数带入上边三式，并联立求解得i54n55n45.在图示轮系中，已知各轮齿数为z1=1，z2=30，z2=14，z3=18，z5=20，z6=15。主动轮1为右旋涡杆，其转向如图所示。）分析该轮系的组合方式；）求z4、z4及传动比i14;3）画出轮2和轮4的转向。解：解:1）1-2蜗杆传动2-3-4-5差动轮系4-5-6定轴轮系2）1mz2'mz31mz4z4z4'z2'2z350221-2蜗杆传动n1z230n1i12z1n2n230①4-5-6定轴轮系

n4'z520i4'5z4'50n55n5n4'②22-3-4-5差动轮系所以5n2'n5z450③i2'4n5z2'14n4因为n2n2'n4n4'④联立上式求解得i144503）齿轮2的转向是向上的，齿轮4的转向是向下的。七、飞轮转动惯量的计算题。1.已知某机械一个坚固运动循环内的等效劳矩Mr如图所示，等效驱动力矩Md为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：max200rad/s及min180rad/s。试求：1）等效驱动力矩Md的大小；2）运行的速度不均匀系数；3）当要求在范围内，其实不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量JF。MrMd1000Nm?Mr200Nm?2j4解MM

xx

:(1)驱动力矩12001600200所以22002222275Nm(2)Wmax360.609(5分)(3)2nmm104.667rad/s60JFWmax0.658kgm22m以以下图为某剪床以电动机转子为等效构件时的等效阻力矩曲线Mrj,它的循环周期为20，即电动机转10转达成一次剪切。设驱动力矩为常数及机组各构件的等效转动惯量能够忽视不计，试达成以下计算：1）求驱动力矩Md，并以图线表示在图上；2）求最大赢亏功W；3）设电动机转速为750r/min，许用的速度不均匀系数0.05，求安装在电动机轴上的飞轮转动惯量JF.解：MNm500Mr185Md80jO520(1)Md(20)5500(205)803700Md185Nm（分）5(2)W(500185)51575(Nm)（分）4(3)900W900157516.04kgm2（分）JF2n24275020.05在图（a）所示的传动系统中，齿轮1为主动轮，其上作用的主动力矩M1为常数，齿轮2上作用有阻力矩M2，其值随齿轮2的转角作周期性变化：当齿轮2由0°转至120°时，其变化关系如图（b）所示；当2轮由120°转至360°时，M2=0。齿轮1的均匀角速度ωm=50S-1,两轮的齿数为z1=20，z2=40。试求：（1）以齿轮1为等效构件时的等效阻力矩Mr；（2）在坚固运行阶段的等效驱动力矩Md；（3）为减小速度颠簸，在齿轮1的轴上装置飞轮，若要求该系统的速度不均匀系数δ=，而不计齿轮1和