电子科技大学中山学院机械原理期末复习题

第2章机构的结构分析例1如下图，：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度(假设存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。局部自由度复合铰链虚约束例2计算以下图所示机构自由度(假设存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。例3计算以下图所示机构的自由度。并确定机构的杆组及机构的级别。例4计算以下图所示机构自由度(假设存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。局部自由度虚约束例5如下图,HG=IJ，且相互平行；GL=JK，且相互平行。计算此机构的自由度(假设存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。局部自由度复合铰链虚约束例6计算图示机构的自由度(假设存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出〕。第3章平面连杆机构分析与设计例1如下图铰链四杆机构中，各杆长度为：1、说明该机构为什么有曲柄，指明哪个构件为曲柄；2、以曲柄为原动件作等速转动时，是否存在急回运动，假设存在，确定其极位夹角，计算行程速比系数；3、假设以构件AB为原动件，试画出该机构的最小传动角和最大传动角的位置；4、答复：在什么情况下此机构有死点位置？例2设计如下图一曲柄滑块机构，滑块的行程速比系数K=1.5，滑块的冲程lc1c2=50mm，导路的偏距e=20mm，求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。例3如下图，设计一铰链四杆机构，其摇杆CD的行程速比系数K=1，摇杆的长度150mm，摇杆的极限位置与机架所成的角度=和，求曲柄的长度和连杆的长度例4：铰链四杆机构：各构件的尺寸，ω1=常数，φ1求：ω3=？1234∨∨∨

P12

P23P34∨∨

P13P24∨P14ω1ABCDP14P12P34P23ω3P13P241234vP1=vP3=vP13vP13φ11234∨∨∨

P12

P23P34∨∨

P13P24∨P14例5：曲柄滑块机构：各构件的尺寸，ω1=常数，φ1求：滑块3的移动速度VC=V3=？ABC1234P14P12P34∞P23P13vP13vP13=v3=vCω1P34∞例6：高副机构：各构件的尺寸，ω2=常数求：构件2、3的角速度比ω2/ω3=？123∨∨

P21

P32∨

P31例：铰链四杆机构：各构件的l、ω1、α1、φ1求：VC、VE和aC、aE；ω2、ω3和α2、α3BADCEφ1BADCE解：1.绘制机构运动简图解：1.绘制机构运动简图BADCE

CD

AB

BC

？

lABω1

？

2.速度分析选取速度比例尺列出速度向量方程？

AB

BE

⊥CD⊥CE？

√

？

√

？BADCE解：1.绘制机构运动简图2.速度分析3.加速度分析C→D⊥BC

A→B

AB

C→D⊥BC

√

？

√

？

√

？？

√

E→B

⊥BE√

E→C⊥EC？

√√

？

√√

？BADCE速度影像法△bce∽△BCE影像法：1〕同一构件上三点加速度间的关系；2〕二相似三角形字母顺序一致〔要顺都顺，要逆都逆〕BADCE加速度影像法△b′c′e′∽△BCE例：导杆机构：机构的位置、各构件的l及曲柄1的等角速度ω1求：导杆3的ω3和α3ABC〔B1、B2、B3〕23414解：1.绘制机构运动简图ABC〔B1、B2、B3〕23414

CB

AB

∥BC

？

lABω1

？

选取速度比例尺列出速度向量方程2.速度分析ABC〔B1、B2、B3〕234143.加速度分析B→C⊥BC

B→A∥BC

√

？

√

√

？选取加速度比例尺ABC〔B1、B2、B3〕23414例5如以下图所示的齿轮连杆机构中，构件1的角速度为ω1，利用速度瞬心法求图示位置构件3的角速度ω3。第4章凸轮机构及其设计例1图示直动滚子盘形凸轮机构，其凸轮实际廓线为一以C点为圆心的圆形，O为其回转中心，e为其偏距，滚子中心位于B0点时为该凸轮的起始位置。试画图〔应有必要的说明〕求出：1、凸轮的理论轮廓；2、凸轮的基圆；3、凸轮的偏距圆；4、当滚子与凸轮实际廓线在B1点接触时，所对应的凸轮转角φ1；5、当滚子中心位于B2点时，所对应的凸轮机构的压力角α2及从动件推杆的位移〔以滚子中心位于B0点时为位移起始参考点〕；6、凸轮的最大压力角αmax。1.2.3.4.5.6.第5章齿轮机构及其设计例3设一对标准斜齿圆柱齿轮传动，,，，，，，。试求：，及之值。第6章齿轮系及其设计例1某传动装置如下图，：z1=60，z2=48，z2’=80，z3=120，z3’=60，z4=40，蜗杆z4’=2〔右旋〕，涡轮z5=80，齿轮z5’=65，模数m=5mm。主动轮1的转速为n1=240r/min，转向如下图。试求齿条6的移动速度v6的大小和方向。

7.5r/min=0.785rad/s=127.6mm/s例2例3如图所示轮系，已知各轮齿数为：=25，=50，=25，=100，=50，各齿轮模数相同。求传动比例4例5如下图轮系，=30，=30，=90，=20，=30，=40，=30，=15。求的大小及转向？

AB例6如图所示电动卷扬机减速器，已知各轮齿数=26，=50，=18，=94，=18，=35，=88，求

=60.14例7如下图轮系，各轮齿数=40，=30，=100。求=?

例8如图所示轮系中，已知各轮齿数为：=90，=60，=30，=30，=24，=18，=60，=36，=32，运动从A，B两轴输入，由构件H输出。已知:=100r/min，=900r/min，转向如图所示。试求输出轴H的转速的大小和转向。-528.57r/min例9如图所示轮系，已知齿轮1的转速=1650r/min，齿轮4的转速=1000r/min，所有齿轮都是标准齿轮，模数相同且=20。求轮系未知齿轮的齿数=1650r/min=25，那么=+40=65。

例10如图所示，已知各轮齿数为=24，=30，=95，=89，=102，=80，=40，=17。求的大小及转向？

例11

如图所示，已知各轮齿数为=40，=70，=20，=30，=10，=40，=50，=20，=100r/min，转向如图所示。求轴B的转速的大小及转向？=

=269.4r/min

例12

如图所示轮系中，已知齿轮1的转速为其回转方向如图中箭头所示。各齿轮的齿数为如果组成此轮系的所有直齿圆柱齿轮均为模数相同的标准直齿圆柱齿轮，求齿轮的齿数2.计算系杆H的转速，并确定其回转方向。转/分，

=18+36+18=72

第11章平面机构的力分析例4图示的曲柄滑块机构，各杆件的尺寸和各转动副的半径r，以及各运动副的摩擦系数f，作用在滑块上的水平阻力为Q，试通过对机构图示位置的受力分析〔不计各构件重量及惯性力〕，确定作用在点B并垂直于曲柄的平衡力P的大小和方向。第12章机械的效率和自锁例：斜面压榨机：各接触平面之间的摩擦系数均为f。假设在滑块2上施加一定的力F，可以将物体4压紧。Fr为被压紧的物体对滑块3的反作用力。当F力撤去后，该机构在Fr力的作用下应具有自锁性试分析其自锁条件

压榨机的自锁条件例：偏心圆盘夹紧机构在F力的作用下夹紧工件，当F力取消后，在总反力R21的作用下，工件不能自动松脱，即要求该机构的反行程必须满足自锁要求反行程自锁机构的条件：或例6在以下图所示夹具中，偏心盘半径R，其回转轴颈直径d，楔角λ，尺寸a，b及l，各接触面间的摩擦系数f，轴颈处当量摩擦系数fv。试求：1、当工作面需加紧力Q时，在手柄上需加的力P；2、夹具在夹紧时的机械效率η；3、夹具在驱动力P作用下不发生自锁，而在夹紧力Q为驱动力时要求自锁的条件。第14章机械的运转及其速度波动的调节例1.图示机床工作台传动系统，各齿轮的齿数分别为：z1=20，z260，z220，z380。齿轮3与齿条4啮合的节圆半径为r3，各轮转动惯量分别为J1、J2、J2和J3，工作台与被加工件的重量和为G，齿轮1上作用有驱动矩Md，齿条的节线上水平作用有生产阻力Fr。求以齿轮1为等效构件时系统的等效转动惯量和等效力矩。解：等效转动惯量132r

32

MdFr4等效力矩例2图为一定轴轮系，O1为输入轴。各齿轮的齿数为：Z1=20，Z2=80，Z3=40，Z4=100，且齿轮2与齿轮3为一双联齿轮。取齿轮4〔回转轴O4〕为等效构件，一个运动周期内作用在齿轮4上的等效阻力矩Mr如以下图，齿轮4上的等效驱动力矩为常数。齿轮4的平均转动角速度为ω4=2rad/s，该定轴轮系各构件在齿轮1的等效转动惯量之和为。试求：1)齿轮4上的等效驱动力矩Md4；2)该定轴轮系各构件在齿轮4的等效转动惯量之和Je4；3)求齿轮4的最大角速度与最小角速度，并说明其各自的发生位置；4)要求速度不均匀系数δ≤0.02，且当飞轮安装在齿轮1的轴上时，计算飞轮的转动惯量。1)2)3)齿轮4的最大角速度与最小角速度发生位置分别为A和B；4)例3如图各齿轮均为具有相同模数与压力角的圆柱齿轮，齿轮的质心均在其回转中心上，且不计齿轮2与齿轮3之间连接轴的质量与转动惯量。：齿轮1、2及3的齿数为：Z1=Z2=Z3=20，它们绕各自轴心的转动惯量为：J1=J2=J3=0.01kgm2，质量为：m1=m2=m3=2kg，系杆长度为：lH=0.2m，转动惯量为：JH=0.15kgm2。在系杆上作用驱动力矩为：MH=40Nm，在齿轮1上作用阻力矩为：M1=10Nm，试求：等效到轴O1上的等效转动惯量与等效力矩。第13章机械的平衡例1不平衡质量的大小m1，m2，m3不平衡质量的方位r1，r2，r3θ1，θ2，θ3应加配重的质量大小〔m〕：求：应加配重的质量方位〔r、θ〕配重法去重法例2以下图转盘有四个圆孔，直径和位置为d1=70mm，d2=120mm，d3=100mm，d4=150mm，r1=240mm，r2=180mm，r3=250mm，r4=190mm；α12=50°，α23=70°，α34=80°；D=780mm，t=40mm。今在其上再制一个圆孔使之平衡，其回转半径r=300mm，求该圆孔的直径和位置角。例3：：

偏心质量m1、m2、m3位于平面1、2、3

方位为r1，θ1；r2，θ2；r3，θ3

转子以等ω转动时，所产生的惯性力F1、F2、F3Fi＝miriω2〔i＝1,2,3〕根据力的等效原理：每一个力都可以平行分解到任意两个平面内

把惯性力F1、F2、F3平行分解到两个选定的平衡基面Ⅰ、Ⅱ，既有下面表示方式：F1、F2、F3平衡基面Ⅰ：F1Ⅰ、F2Ⅰ、F3Ⅰ平衡基面Ⅱ：F1Ⅱ、F2Ⅱ、F3Ⅱ也就是说：利用等效力的方法，将分布在假设干个平面上的不平衡质量，等效到两个平衡平面上；然后，再利用静平衡的方法，分别在平衡基面Ⅰ、Ⅱ上，进行平衡计算。具体表达式为：例4图示回转体中，有两个不平衡重量m1=10kg，m2=4kg，质心至回转轴的距离r1=30cm，r2=10cm，两不平衡质量、两平衡基面Ⅰ及Ⅱ和两支承A及B之间的尺寸为l1=l3=l4=12cm，l2=20cm，L=56cm。试求：〔1〕当轴的转速n=600r/min时，两支承A、B上的动反力；〔2〕两支承上的静反力；〔3〕应在两平衡基面Ⅰ、Ⅱ上加的平衡质量mⅠ、mⅡ及方位〔取平衡质量质心至回转轴的距离rⅠ=rⅡ=15cm〕。第14章机械的运转及其速度波动的调节例1：Md=常数，Mr=600Nm，n=60r/min,δ=0.1求解：Jf=?解：TP：面积求解法

ABCDEFMd=125NmEA＝E0EB＝EA＋△E1＝E0＋125πEC＝EB－△E2＝E0＋125π－〔600-125〕π/4＝E0＋6.25πED＝EC＋△E3＝E0＋6.25π＋125π/4＝E0＋37.5πEE＝ED－△E4＝E0＋37.5π－〔600－125〕π/6＝E0－41.67πEF＝EE＋△E5＝E0－41.67π＋125π/3＝E0Emax＝E0＋125π＝EBEmin＝E0－41.67π＝EE

Emax＝E0＋125π＝EB

Emin＝E0－41.67π＝EE将Emax，Emin代入简便公式，得

例2牛头刨床：P1=367.7w〔无生产阻力行程中消耗的功率〕，P2=3677w〔工作行程中有生产阻力时消耗功率〕，φ1=120°〔回程对应曲柄转角〕，φ2=120°〔工作行程中的实际作功行程对应曲柄转角〕。n=100r/min〔曲柄平均转数〕，nd＝1440r/min〔电机转数〕，δ=0.1〔机器运转不均匀系数〕求：以曲柄为等效构件时，且等效驱动力矩为常量，加在曲柄轴上飞轮的等效转动惯量。如把飞轮安装在电机轴上，其转动惯量为多少？第十四章机械系统动力学

解：设曲柄的运转周期为T，克服生产阻力的作功周期为T