机械原理(哈)课后习题

机械原理习题

第二章习题

2-1解释下列概念

1.运动副；2.机构自由度;3.机构运动简图；4.机构结构分析;

5.高副低代。

2-2验算下列机构能否运动,看运动是否具有确定性，并给出具有确

定运动的修改方法。

题2-2

2-3绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度，并说明注意事项。

2-4计算下列机构自由度，并说明其自由度（其中构件1均为机架）。

D

BD

题2-4

2-5计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别（如图所示机

构分别以构件2、4、8为原动件）。

题2-5

第三章习题

3-3在图示较链四杆机构中，已知：lBC=50mm,ICD=35mm，lAD-30mm,

AD为机架，并且1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求加

的最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求3的最小值；3）若此机

构为双摇杆机构，求加的数值。

3-5在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的

传动比例/g。

6

题3-5

3-6在图示凸轮机构中，已知厂=5Qmm,lOA-22mm,lAC-80mm,%=90。，

凸轮，凸轮1以角速度例=l（k〃/s逆时针方向转动。试用瞬心法求从

动件2的角速度g。

题3-6

3-7在的四杆机构ABCD中，lAB-60mm,lCD=90mm,lAD-lBC=120/n/n,

a>2=Wrad/s,试用瞬心法求：1）当°=165。时，点C的速度匕；2）

当夕=165。时，构件3的BC线上（或其延长线上）速度最小的一点E

的位置及其速度的大小；3）当匕=0时，e角的值（有两个解）。

3-8在转动导杆机构机构中，已知lAC=50/wn,联=lOOzn/n,

g=20r〃/s,求在一个运动循环中，构件3的角位移、角速度和角加

速度。

3-11已知lAB=150mm,lBC=600/?Z//J»lCE=120mm,lCD=500/nm,

lEF=600mm,xD-400mm,yD-500mm,yF=600mm,曲柄1作等速转

动，其转速〃।=5"min。求在一个运动循环中活塞5的位移、速度和

加速度变化曲线。

3-20设计一校链四杆机构，已知其摇杆CD的长度％=75,即，行程

速比系数K=L5,机架AD的长度兀=100〃〃“，摇杆的一个极限位置

与机架间的夹角=45。，求曲柄的长度3和连杆的长度曝。

R

题3-20

3-21设计一曲柄摇杆机构，已知其摇杆CD的长度G=290mm,摇杆

两极限位置间的夹角〃=32。，行程速比系数K=L25,若曲柄的长度

lAB=75〃加，求连杆的长度加和机架的长度兀。并校验最小传动角/min

是否在允许值范围内。

题3-21

3-22设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数K=L5,滑

块的冲程1CIC2=50mm,导路的偏距e=20〃〃〃,求曲柄长度/相和连杆长

度噎。

3-24试设计一校链四杆机构，近似实现函数y=logx,1）设x的变化

区间为1WXV2,先用解析法求出此机构，再用数值比较法的程序计

算，并比较其结果。2）多次改变x的变化区间，用数值比较法求出

结果，分析其变化情况。

3-25如图所示，当连架杆处于4/8八%殳和A383位置，另一连

架杆CD上的某一标线DE对应处于位置DE1、。氏和DE3时，两连

架杆所对应的角位置分别为：例=550,必=60。；必=万，%=85。；%=105°,

“3=100°。若给定〃o=300mm,试设计此较链四杆机构，并讨论是否还

可以再给定其它杆长限制，如再给定LAB=iOQmm是否可以设计出该

机构。

3-26已知颗式破碎机的行程速比系数K=1.2,颗板长度”=350〃〃”，

其摆角材=35。，曲柄长度LAB=80mm,试确定该机构的连杆BC和机

架AD的长度，并验算其最小传动角/n是否在允许范围之内。

3-28用钱链四杆机构作电炉炉门的启闭机构，若已知其两活动较链

中心3、。的位置及炉门的两个位置尺寸如图示，试确定固定较链中

心4、。位置及AB、BC、CD各杆杆长。

3-33为什么机器人操作机多选用开式链机构的型式，其主要优点是什

么？

3-34什么是机器人运动学正问题？试举一个二自由度或三自由度机

器人的例子来进行运动学正问题求解练习。

第四章习题

4-1在摆动从动件盘形凸轮机构中，从动件行程角〃2=3。°，

①“=120。，①，=120。，①[=120。，从动件推程、回程分别采用等加速

等减速和正弦加速度运动规律；试写出摆动从动件在各行程的位移方

程式。

4-3在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作轮廓

为圆，其圆心和半径分别为C和R,凸轮1沿逆时针方向转动，推动

从动件往复移动。已知:R=100mm,OC=20mm＞偏距e=10机山,滚子

半径/7=10〃加，试回答：1）绘出凸轮的理论轮廓；2）凸轮基圆半径

r0=?从动件行程〃=?3）推程运动角中。=?回程运动角叱=?远休止角

中,=?近休止角叫=?4）从动件推程、回程位移方程式；5）凸轮机构

的最大压力角anwt=?最小压力角。汨=?又分别在工作轮廓上哪点出

现？6）行程速比系数K=?

4-4在图示滚子摆动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作轮廓为圆

其圆心和半径分别为C和R,凸轮1沿顺时针方向转动，推动从动件

往复摆动。已知：R=100/nw,OC=30mm,摆杆长度/=90加中心距

«-125mm,滚子半径r,=10〃〃〃，试回答：1）绘出凸轮的理论轮廓；2）

该机构为推摆式还是拉摆式？3）推程运动角中。=?回程运动角n=?

远休止角①、=?近休止角叫=?4）凸轮基圆半径“=?从动件形成角

匕而=?5）凸轮机构的最大压力角=?最小压力角%加=?又分别在

工作轮廓上那点出现？6）行程速比系数K=?

B

题4-4

4-6设计偏置滚子直动从动件盘形凸轮。已知：凸轮1沿瞬时针方向

等速转动，凸轮基圆半径=40〃〃〃，偏距e=10%机，从动件行程

h=30mm,滚子半径r,=10mm,①0=150°,①,=30。，①；=120%①:=60°;

从动件在推程、回程皆采用简谐运动规律，试求凸轮理论轮廓和工作

轮廓上各点的坐标值，并绘出凸轮的理论轮廓与工作轮廓。

第五章习题

5-2在图示的渐开线齿阔中，基圆半径5=100〃^,试求出：1）当

9=135〃?〃？时，渐开线的展角，…渐开线压力角斯和渐开线在K点

的曲率半径0。2）/=20°、25。和30。，渐开线的压力角％和向径O。

题5-2

5-4今测得一渐开线直齿标准齿轮齿顶圆直径乙=110,所，齿根圆直径

df=87.5mm>齿数z=20,试确定该齿轮的模数机，齿顶IWJ系数〃；和

顶隙系数c*。

5-5已知一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，齿数曷=20,马=41,模

数m=2mm,h*-1>c-0.25,a-20°,求：1）当该对齿轮为标准齿

轮时，试计算齿轮的分度圆直径4、d2,基圆直径%、dh2,齿顶圆

直径%、da2,齿根圆直径d/］、df2,分度圆上齿距°、齿厚S和齿槽

宽e。2）当该对齿轮为标准齿轮且为正确安装时的中心距a,齿轮1

的齿顶压力角%,齿顶处齿阔的曲率半径

5-6渐开线标准齿轮的基圆和齿根圆重合时的齿数为多少（考虑正常

齿和短齿两种情况）？齿数为多少时基圆大于齿根圆？

5-7已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，其传动比%2=24,模

数〃?=5机机，压力角a=20°,h：=1,c*=0.25,中心距a=170〃?〃z,试

求该对齿轮的齿数号，Z2,分度圆直径4、d2,齿顶圆直径%、da2,

基圆直径%、dh2O

5-8试指出题5-7的一对齿轮中，哪一个齿轮的基圆齿厚基圆直径.大

一些？计算出该对齿轮的公法线长度和相应的跨齿数。

5-11设有一对外啮合直齿圆柱齿轮Z|=20,七=31，模数％=5〃加，压

力角a=20。齿顶高系数%=1,试求出其标准中心距a,当实际中心距

a'=130/wn时,其啮合角优为多少？当取啮合角，=25。时，试计算出

该对齿轮的实际中心距优。

5-12对5-11中的一对齿轮,当给定中心距屋=130〃加和给定啮合角

，=25。的两种情况，试选择合适的变位系数占、々以满足这两种传动

要求。

5-13在回归轮系中，已知Z|=15,z2=53,2=2mm；=21,z4=32,

%4=2.5m加，各齿轮的压力角均为20。，试问：这两对齿轮能否均用

标准齿轮传动？若用变位齿轮传动，可能有几种传动方案？用哪一种

方案比较好？

5-15已知一对外啮合变位齿轮，&=15,Z2=42,若取用=±1.0,

x2=-1.0,tn=2mm,h：=1,c*=0.25,a=20。,试计算该对齿轮传动

的中心距，，啮合角优，齿顶圆直径右、42,齿顶厚0、S〃2,试判

断该对齿轮能否正常啮合传动？为什么？

5-16设有一对平行轴外啮合齿轮传动，Z]=18,J=35,m=2mm,中

心距a=54m加时，若不用变位直齿轮而用斜齿圆柱齿轮来配凑此中心

距，其螺旋角应为多少？

5-17设一对斜齿圆柱齿轮，Z|=20,0=41,m=4mm,a=20。，若取

其螺旋角4=15。，在求得中心距。进行圆整后再最后确定螺旋角力值,

试计算：1）该对斜齿轮分度圆及齿顶圆直径。2）若齿宽8=30〃加，

试计算其端面重合度分、轴向重合度力和总重合度£,。3）求当量齿

数Z心心，并决定加工时的铳刀号数。

5-19已知一螺杆传动的参数为：螺杆头数芍=1,传动比％=40,蜗轮

直径4=200〃〃〃，蜗杆的导程角/=5.71。，试确定：模数〃?，传动中心

距a。

5-21已知一对直齿圆锥齿轮的基本为：Z1=15,z2=30,m-\Qmrn,

h：=l,c*=0.2,E=90。，试计算该对圆锥齿轮的基本尺寸，并判断小

齿轮芍是否会产生根切。

第六章习题

6-3在图示的蜗杆传动中，试分别在左右两图上标出蜗杆1的旋向和

转向。

6-4图示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮5相固联。

已知&=z；=20,Z2=35,z；=l（右旋），^5=40,滚刀Z6=1（左旋），

Z7=28。若要加工一个四=64的齿轮，试决定挂轮组各轮的齿数芯和

Z4。

6-6在图示轮系中，已知zi=60,Z2=15,Z3=18,各轮均为标准齿轮,

且模数相同。试决定Z4并计算传动比3的大小及系杆”的转向。

题6-6

6-8在图示的双级行星齿轮减速器中，各齿轮的齿数为：ZI=Z6=20,

Z3=Z6=40，Z2=Z5=10'试求:

1)当固定齿轮4时，传动比,•叫;

2)当固定齿轮3时，传动比，/。

题6-8

6-10在图示的脚踏车里程表的机构中，C为车轮轴，各轮齿数为

Z尸17,23=23,Z4=19,z「20,Z5=24。设轮胎受压变形后使28英寸

的车轮的有效直径为0.7m,当车行1km时，表上的指针刚好回转

一周，求齿轮2的齿数Z2。

题6-10

第七章习题

7-1偏心楔块式摩擦棘轮机构的偏心楔块是半径等于50mm的圆弧，

中心距丽=100mm,摩擦轮直径4=ioomm,摩擦系数/=01。试按

。=0即的条件确定偏心楔块的几何尺寸（转动中心与圆弧中心间偏

距e,转动中心到楔紧点距离/）。

题7-1

7-2外槽轮机构中，已知主动拨盘等速回转，槽轮槽数z=6,槽轮

运动角，与停歇角。之比，=2。试求：1）槽轮机构的运动系数7

2）圆销数股

7-3已知外槽轮机构的槽数Z=8,主动拨盘的角速度例=iorad/s。

试求：1）主动拨盘上圆柱销在什么位置时，槽轮的角加速度J最

大？

2）槽轮的最大角加速度—”。

7-4设在〃个工位的自动机中，用不完全齿轮来实现工作台的间歇

转位运动，若主、从动齿轮的假想齿数（即补全的齿数）相等，

试求从动轮运动时间，2与停歇时间6之比?为多少？

-2

7-5在单万向联轴节中，轴1以1500r/min等速转动，轴3变速转

动，其最高转速为1732r/min。

试求：1）轴3的最低转速；

2）在轴1转一转中，例为哪些角度时，两轴的转速相等？

第九章习题

9-1在图示减速器中，已知各轮的齿数z尸Z3=25,Z2=Z4=50,各轮的

2

转动惯量A=/3=0.04kgm2,J2=J4=0.16kgm,（忽略各轴的转动惯

量），作用在轴m上的阻力矩M3=100Nm。试求选取I轴为等效构

件时一，该机构的等效转动惯量/和M3的等效阻力矩Mr。

题9-1

9-3已知某机械主轴与制动器直接相联，以主轴为等效构件时，机

械的等效转动惯量/=lkg-m2