机械原理习题

第1章绪论

习题

1-1什么是机构？什么是机器？什么是机械？机构与机器的研究侧重点有何不同？

1-2机械原理课程的内容是什么？你打算如何学好机械原理？

1-3机械原理学科发展现状与发展方向是什么？

第2章机构的结构分析

习题

2-1解释下列概念：

零件、构件、原动件、从动件、机架、运动副、约束、自由度、运动链、杆组、复合较链、

局部自由度、虚约束、机构运动简图。

2-2机构具有确定运动的条件是什么？

2-3计算平面机构的自由度时应注意哪些事项？

2-4运动链与机构有什么区别？

2-5机构的原动构件数与机构自由度存在什么关系？如果不满足这个条件将会产生什么情

况？

2-6杆组具有什么特点？如何确定杆组的级别？

2-7试判别如图所示的构形，哪些是机构？那些不是机构？

功B斗£9£Bc

「平

(a)(b)(c)

题2-7图

2-8计算下列机构自由度？

(n)

题2-8图

2-9填空

(1)一个平面运动副最多提供个约束，最少提供约束。

(2)机构具有确定运动的条件是__________________________________________-

(3)任何机构只能有一个机架。

(4)对机构的运动实际不起任何约束作用的约束称为___________-

B

(c)

(e)

题3-7图

3-9试用瞬心法求下列机构中滑块3及平底从动件2的速度。

3-10用矢量方程图解法对卜.列机构图示位置进行运动分析。已知主动件1角速度为常数,

各杆尺寸已知，要求简要写出解题步骤及所用各矢量方程，示意画出机构在此位置时的速度

及加速度多边形。

(a)(b)

题3-9图

(e)

题3-10图

3-11在下图所示机构中，设已知/卅一200mm,“=30”min,逆时针转动，试用图解法及

解析法求图示位置从动件3的速度及加速度。

3—12在下图所示机构中，设已知x=200mm,4=30r/min,逆时针转动，试用图解法及解

析法求图示位置从动件3的速度及加速度。

题3-11图题3-12图

第4章平面机构的力分析

习题

4-1机构力分析的目的是什么？

4—2何谓静力分析与动态静力分析？

4-3何谓杆组静定条件？所谓杆组静定是在什么前提条件下成立的？为什么所有的基本杆

组是静定的？

4-4什么是质量代换法？静代换与动代换有何区别？

4-5机构动态静力分析的方法与步骤是什么？力分析的起始构件是否一定与运动分析的原

动件相一致？为什么？

4-6是非题（正确标注V,错误标注X）

（1）惯性力实际是不存在的。（）

（2）考虑摩擦力条件下杆组也是静定的。（）

（3）进行质量动代换后，机构的力分析结果将保持不变。（）

（4）所谓杆组静定就是杆组静止不动。（）

<5）当机构原动件作匀速运动，就没有必要采用动态静力分析方法进行力分析。（）

（6）力分析应当从远离已知力的地方入手。（）

（7）运动副反力是内力。（）

4-7在下图所示的六杆机构中，已知各杆尺寸，E点在CD中点上，曲柄1转速为％,各杆

质量及绕质心的转动惯量均已知，各杆质心均在中点上，试写出各杆件惯性力及惯性力偶计

算公式，并根据加速度方向将各杆件惯性力及惯性力偶示意画在相应杆件位置处。

4—8如图所示摇块机构中，已知机构尺寸为心钻LAC=200mm,q=401/s,

0741

LBC2=86mm,0=90°,连杆2质量m2=20kg,连杆2对质心的转动惯量小？二0・kgm,

试用图解法求连杆的总惯性力及其作用线，各运动副反力及加在原动件上的平衡力矩M3

（其余各杆重量不计）

D

AA

题4-7图题4-8图

4-9如下图所示的摆动导杆机构中，己知LAc=200mm,L4B=100mm,<9=90°,导杆的质

心在C点，其转动惯量43=0-2依〃/，助=201/s逆时针回转，求导杆的惯性力矩。

4—10如图所示平行四边形机构中，已知“8Lgc=200mm,取=60。，

6=500N,G=1000N,6，G分别通过2,3构件的中点并垂直于2、3构件。试求各运动

副中的反力以及需加在构件1上的平衡力矩。

4-11如图所示曲柄滑块机构中，已知L"=100mm,L//r=200mm,如=90°°,加在滑块上

的载荷6=100M，试求各运动副中的反力及加在构件1上的平衡力矩o

4-12如图所示的冲床机构中，已知各杆尺寸及原动件仍、幼，已知各杆质量及绕质心转

动惯量，设各杆质心在中点处，已知作用在滑块5上的阻抗力尸$大小，其方向向上，试求

题4T1图题4T2图

第5章机械的摩擦与机械效率

习题

5-1为什么要研究机械中的摩擦？机械中的摩擦是否全是有害的？

5-2何谓“摩擦角”及“当量摩擦角”?如何确定移动副中总反力的方向？

5-3何谓“摩擦圆”？如何确定转动副中的总反力fl勺作用线及总反力方向？

5-4何谓“自锁”？采用什么方法可求出机构的自锁条件？

5-5为什么三角形螺纹常用于联接，而梯形螺纹常用于传动？

5-6机械效率小于零，其物理意义是什么？对于变速稳定运转的机器，为什么要按整个

运动循环来计算效率？

5-7是非题（正确标注V,错误标注X）

（1）研究机械摩擦的根本目的就是减小摩擦力。（）

（2）不存在阻力的机械称为理想机械。（）

（3）机械自锁的原因是驱动力不够大。（）

（4）机械自锁时，其机械效率（）

（5）螺旋副升角越大，其自锁性能越强。（）

5-8填空题

（1）移动副中的总反力居总是与相对运动速度。方向成夹角。

（2）在同等张紧力作用下，V带传动比平带传动传递更大的载荷的根本原因是

（3）斜平面中的槽面摩擦应将摩擦系数及摩擦角一带入斜平面摩

擦即可。

（4）转动副轴颈摩擦总反力摩擦圆，对轴心之矩的方向必与轴颈/相

对轴承2的相对角速度外2的方向。

（5）路面对汽车轮胎形成的摩擦阻力矩属于力范畴。

5-9在倾角。=30〃的斜面上，作用一载荷Q=10kN于滑块1上，滑块与斜面间的摩擦

系数f=0.14o求：

（1）滑块在驱动力P作用下开始向上运动时（此时Q为阻力）所需的P力。

（2）滑块在驱动力Q作用下开始向下运动时（此时P为阻力）所需的P力。

5T0如图所示的钻床摆臂中，滑套和主柱之间的摩擦系数f=0.125,摆臂自重为Q。

（1）当L=100mm时•问在不发生自锁的情况下（即滑套能向下滑动），重心C至主柱

轴线间的最大偏距h为多少？

（2）当h=10（）mm时，欲使滑套不能下滑的最大长度L应为多少？

5-11如图所示的楔块机构中，已知a=60",各接触面的摩擦系数均为f=0.14,当

Q=100N时，需加多大的水平力P才能使滑块1克服Q而等速上升？又问需加多大水平力P

才能维持滑块1在Q作用下等速下降？不加水平力P时，要使滑块1在Q作用下不会向下移

动的a角为多大？

5-12如图所示钻模夹具中，已知阻力Q,各滑动面间的摩擦系数均为f,楔形块倾斜

角为3,试求正反行程中的P和P,以及此夹具的适用条件（即求3在什么范围内正行程

不自锁而反行程却能自锁的条件）。

题5-11图题5-12图

5T3如图各情况下口口的力应切在摩擦圆的哪一边？

5-13如图a、b所示的滑轮组中，已知生产阻力Q、回转副的摩擦园半径夕（虚线所

示摩擦园）、滑轮外径I）。试求：总反力的位置与方向，稳定工作状态下的驱动力P及滑轮

的效率。

(a)(b)

(c)id)

题5T3图

题5T3图

5-14如图所示为一起重杠杆机构，已知:载荷Q、回转副的摩擦园半径0（虚线所示摩

擦园）及起重拉力P的作用线。试求：拉力P和反行程维持平衡的拉力

5-16已知海港鹤式起重机各构件尺寸。在驱动力矩M1作用下，构件1沿图示方向转

动，起重物Q向右直线运动，已知生产载荷Q大小，已为各转动副摩擦园如图虚线所示，若

不计各构件重量及惯性力，试进行机构力分析，确定各运动副反力及平衡力矩M-

题5-14图题5-16图

5-17为防止钻杆下滑，利用卡瓦在转盘上将钻杆卡住。设各接触面间的摩擦角均为9,

问卡瓦的。角应设计为多大，才能防止卡瓦滑出。

题5-17图

第6章机械的平衡

习题

6-1何为转子静平衡？何为转子动平衡？两者的区别是什么？

6-2何为刚性转子？何为挠性转子？两者的区别是什么？

6-3转子静平衡条件是什么？转子动平衡条件是什么？两者的关系是什么？

6-4机械平衡的目的是什么？机械平衡问题有哪些类型？

6-5平衡基面的位置可否任意选择？可否仅选择一个平衡基面？

6-6平面四杆机构在机架上平衡的原理与方法是什么？

6-7是非题（正确标注V,错误标注X）

（1）动平衡后的刚性转子一定是满足静平衡的。（）

（2）所谓转子平衡就是使得转子外形尺寸对称。（）

（3）绝对平衡的转子是不存在的，因此提出了许用不平衡量的概念。（）

（4）平面机构仅存在总惯性力的平衡问题。（）

（5）经过动平衡后的刚性转子，沿转子轴线任意平面内都是静平衡的。（）

6-8填空题

（1）转子静平衡力学条件是4专子动平衡力学条件是

（2）机械平衡的手段就是调整分布，以便消除惯性力。

（3）静平衡乂称为_______血平衡。动平衡乂称为______面平衡。

（4）符合静平衡的刚性转子，其质心一定位于o

6-9如图所示，某设备高速转轴上有一转动盘。其上有四个孔，已知4=70m。，

d2=120mm,d3=100mm,d4=150mm,四个孔中心向径分别为公=240mm,

r2=180mm,q=250mm,r4=100mn,转动盘外径直径D=78()mm,厚度

b=40mm,%=60°,%=60°,a3=90°,转速〃=100(》/min,密度

/=7800kg/m3。试用钻孔的方法使得该圆盘得到平衡

6-10已知一用于一般机械的回转零件，它的质量为30kg,转速〃=800r/min,试确定其

许用不平衡质径积。

6-11如图所示，对一回转体进行平衡，偏心质量为网=20kg、吗=10kg,4=lOOinm,

r2=2(X)mn,/(=4(X)mm,/2=2(X)mm,I=600mm。平衡质量加在平衡基面I、II

上，且距轴线为100mm,试求：(1)当〃6、加2在同一粕面内时，加在在【、1【基面内的平

衡质量各为多少？(2)当7|、〃％沿轴线投影成120°夹角时，加在在【、II基面内的平

衡质量各为多少？

题6T1图

6-12如图所示为一几何尺寸对称的转子，在平面I、II内分别存在着不平衡质量，々、加2,

已知〃4=m2,々=G，方向如图，试问该转子是否产生质心偏移？若将转子放在静平衡机

上实验，将会出现什么现象，转子还需要进行其它平衡实验吗？

6-13图示曲轴的三个曲柄互相错开120°,其曲柄销轴线距曲轴轴线半径均为140mm,三

个曲柄折算到曲柄销上的偏心质量分别为班=27kg，%=砥=36kg,设在曲柄1的右

侧面(平面A上)施加一平衡质量川人和在飞轮B上(即平面B)钻孔来达到动平衡，其回

转半径为仄=230mm,%=760mm。试求平衡质量〃7A及去除质量〃%的大小及相对曲

柄1的相位角仇A、鼐。

第7章机械的运转及其速度波动的调节

习题

一、简答题与分析题

7-1何谓”等效动力学模型”、“等效力”、“等效质量”的概念？是如何建立的？等效的条件

是什么?

7-2在什么情况下“、J。、是常数？什么情况下是变数？为什么？

7-3机器主轴的运转速度为什么波动？何谓周期性速度波动和非周期性速度波动？飞轮调

节周期性速度波动的原理是什么？安装飞轮后机器主轴能否实现匀速运转？为什么？

7-4什么是最大盈亏功？如何计算最大盈亏功？

7-5何谓机器的自调性？什么样的机器具有自调性？

7-6什么是原动机的机械特性，试给出典型的异步电动机、开关磁阻电机、柴油机的机械特

性并分析其特点？

7-7什么样的机械能够实现恒速运转？其条件是什么？给出生产中能够实现恒速运转的一

种机械的名称？

7-8飞轮一般按照的机器的高速轴还是低速轴卜？为什么？

7-9给出典型的求解机器真实运动的数值解法，说明其基本原理？

7-10说明蓄水调峰电站的作用和调峰原理？

7-11为什么说机械的等效转动惯量是机器位置的函数？

二、计算题

7-1图示冲床主传动系统的皮带齿轮机构,已知D,=140mm,D.=600mm,Z.=30,Z2=105,

2

Ji=0.018kg,J2=0.037kg•m",J2=0.005kg•nGJ3=O.048kg•m,试求该传动系数分别

以轴I、轴I【为等效构件的等效转动惯量Js、JeU。

题7T图

7-2如图所示轮系中,已知齿轮数否=20,Z2=35,Z；=25,ZCO,Z］、Z?的转动惯量工、J；

相等，Z2、Z3的转动惯量上、上是Z1转动惯量工的8倍，试计算以轴I、轴【【为等效构件的

等效转动惯量JM、工“；以轴【为等效构件的等效力矩

题7-2图

7-3图示为起重机机构简图，设力矩瓦作用在构件1上，起重重量为G,各构件的转动惯量

为/和J2,试求以构件1为等效构件时系统的等效动力学模型。

题7-3图

7-4如图所示3K-H行星轮系机构中,已知各轮齿数Z产35,Z2=18,Z3=17,Z4=64,Zs=30,

及、〃、Z5为标准齿轮，其模数m=5inm,各构件的重心都在回转轴上，各构件的转动惯量为

2222

J,=0.7kg-m,J2=03kgm,J4=1kgm,JH=0.2kg-m,行星轮Z2和Z3的质

量〃%3=4Zg,作用在乙上的力矩，M尸60Nm,若以4齿轮为等效构件，试求等效力矩）口

和等效转动惯量

7-5如图所示校链四杆结构中，己知Li=100mm,L2=390mm,L3=200mm,L.j=250mm,若阻

力矩岫=100加。试求:

1.当。二%/2时，加于构件1上的等效阻力矩Mr。

7-6如图所示机构，已知LvFlOmm,I,i!r=40nim,L,v.=75mm,La)=40mm,Loi.=20mm,外=45",

他的转向如图所示。设构件3的质量为3kg,构件5绕其质心E的转动惯量J=O.lkgm2,

其余构件质量不计。乂作用在构件5上I）点处的水平力《二100N。试求转化到构件1上

的等效力矩，且判断其是等效动力矩还是等效阻力矩？又求转化到构件1上的等效转动惯

量。

7-7已知某机器等效构件上的驱动力矩用”=75N-，〃，等效阻力矩Mr按直线变化(如

图所示)，等效转动惯量J=lkg运动循环开始时(生=0),卬o=lOO"以/$，求

°=60"时等效构件的角速度和角加速度。

题7-7图

7-8现有一对齿轮1和2组成的减速系统，驱动力矩M,为常数，从动轮上所受阻力矩

W随心的变化规律为：0<。2工万时，M产C为常数；当"<%W2乃时，M2=0,若已知齿

轮1和2的转动惯量分别为Ji和Jz,传动比工2/4=3,主动轮1的转速为m,试求给定

均匀系数5时，装在主动轮轴上飞轮的转动惯量应为多少？

7-9已知一机械系统的等效力矩Me对转角的变化曲线如图所示，各块面积为

Fi=340mm:F2=81OmmJ,F3=600mmJ,%=910mm‘，F5=555mrf»F6=470mm2»F7=695mm2o比例尺

4A=7000生2=1"/加"。平均转速n=800rpm,运转不均匀系数6=0.02。若忽略其

mm

它构件的转动惯量，求飞轮的转动惯量工。

7-10如图所示电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩Mr的变化规律如图

所示，等效驱动力矩Md为参数，电动机转速为14()0rpm0当不均匀系数6=0.()5时，求安装

在电机轴上的飞轮的转动惯量.

MrfNni]

题7-10图

7-11如图所示电机驱动某机组中，已知电动机的转速为1400rpm,作用在某机器主轴

上的等效阻力矩Mr。设等效驱动力矩为常数，且机组各构件的等效转动惯量可略去不计，

求保证运转不均系数6不超过0.05时，安装在电动机主轴上的t轮的转动惯最工。又问电

动机的平均功率应多大？若希望把此飞轮的转动惯量减少1/2,而保持原来的6值，则应如

何考虑？

题7T1图

7-12如图所示单缸四冲程发动机近似的转矩，其平均转速为lOOOrpm,阻力矩为常数。

1.试求阻力矩的大小及发动机的平均功率。

2.若运转不均匀系数§=0.05,则装在发动机主轴上的飞轮转动惯量为多大？

3.若希望把此飞轮的转动惯量减小1/2,而保持原来的S值，则应如何考虑？

4.若有一双缸的四汨程发动机，它们的曲柄相互成180°,每个汽缸的近似转矩图如

题7T6图所示，其平均转速为lOOOrpm,阻力矩也是常数。欲保证6=0.05时，求装在曲柄

上的K轮转动惯量。

NLCNm]

7-13如图所示的三缸发动机，曲柄相互成120°o每一汽缸曲柄等效力矩图近似为三

角形，如图所示。

1.试求发动机的功率，

2.若保持速度为500±10厂p-m，则需在曲柄轴上安装多大转动惯量的飞轮。

题7-13图

第8章平面连杆机构及其设计

习题

一、简答题与分析题

8-1何谓连杆机构？连杆机构有哪的优缺点？

8-2平面四杆机构的基本型式是什么？它有哪些演化型式？研究四杆机构演化的目的

何在？

8-3何谓曲柄？何谓广义曲柄，较链四杆机构具有广义曲柄的条件是什么？钱链四杆机

构成为曲柄摇杆机构的条件是什么？曲柄是否最短？

8-4行程速比系数、急回作用、极位夹角三个概念的意义和关系如何？

8-5何谓压力角与传动角？研究它们有何意义？

8-6四杆机构的死点的概念和自锁的概念有什么不同？

8-7你认为用作图法设计四杆机构有哪此优缺点？卫确设计的关键是什么？

8-8给出2〜5个连杆机构应用的实例，并绘出其机构简图。

8-9什么叫整周转动副，什么叫摆转副，其区别是什么？

8-10什么叫低副机构的运动可逆性？它在连杆机构研究中的作用是什么？

8T1什么是连杆曲线，给出钱链四杆机构的连杆曲线应用的两个例子。绘制码头鹤式

起重机的机构简图，说明其为什么机构？

8-12绘制飞剪的机构简图，说明设计中应用的原理？

8-13什么是连杆机构的错序不连续？

8-13为什么在高速机器中，使用连杆机构需要进行机构平衡计算？

8-14分析常用的连杆机构设计方法的优劣，说明设计方法的分类。

二、计算题

8-1在图示较链四杆机构中，已知/席=50〃〃〃，lCD=35"〃〃,lAD=30/run,为

机架，问（1）若该机构为曲柄摇杆机构，且AA为曲柄，求乙8的取值范围？若该机构为双

摇杆机构，求/.8的取值范围。

题8-1图

8-2试根据图示的尺寸判断每一较链四杆机构的类型。

8-3试分别标出下列机构图示位置的压力角和传动侑，箭头标注的构件为主动件。

(a)(b)

题8-4图

8-5已知一偏置曲柄滑块机构，e=1Omni,IAD=20nun,/*•=7O〃7〃？，试用作图

法求（1）滑块行程长度H；（2）曲柄为原动件时的最大压力角々max，＜3）滑块为原动件时

机构的死点位置：

题8-5图

8-6图为搅拌机构的曲柄摇杆机构，其各部尺寸参数为：x=52mm,），=400〃〃〃,

LAli=240〃"〃，LRC=550〃〃〃,LCD=405nun

题8-6图

试用图解法分析下列参数：

①CO的摆角°。

②曲柄的极位夹角。及机构的速比系数K。

③摇杆。点的最大压力角《nax及最小传动角Ymm。

8-7已知牛头刨床机构的各杆尺寸为：LOOz=380/wn,Lo^=110/ww,

LOzB=540〃〃〃，LBC=135""〃试用图解法求此机构的行程速比系数K。

8-8图为脚踏驱动机构,=\15nvn,在驱动时，脚踏板作

离水平位置上下各15°的摆动，求曲柄和连杆的长度。

8-9图为钱链四杆机构，已知：LAD=500,LCD=400ZWW,K=1.2，e=40°,

试求其它尺寸。

题8-9图

8-10油田用6"0—3-53"4型抽油机的主机构如图所示，若摇杆CD长度为

2.4/7?,摆角e=57°,行程速比系数K=1.2,最小传动角=30°,试设计该推油机

的曲柄、连杆和机架的长度，并标明曲柄的转向，（用图解法）。

DC

题8To图

8-11设计一摆动导杆机构，己知导杆的行程速比系数K=2,机架长度乙⑶=50加加，

求曲柄的长度48。

题8-11图

R-I2设计牛头刨床机构的各部尺寸，并验算行程速比系数K为多少？

已知：HR=400〃〃〃，0。？=300〃〃〃»h=。

题8T2图

8-13已知三个杆件的长分别为/?=17,c=18,d=2(),拟增加一个曲柄。组成一

个曲柄摇杆机构.试问1)曲柄〃的尺寸范围？2)在此范围内.〃等于何值时传动角/最

小，并求出｛in。

8-13已知如图所示的曲柄滑块机构的尺寸。试证明曲柄在B1位置时，其传动角最小。

题8-13图

第9章凸轮机构及其设计

习题

一、简答题与分析题

9-1在凸轮设计中有哪几种常用的推杆运动规律？这些运动规律各有什么特点及优缺

点？有无冲击？在选择时应考虑哪些因素？

9-2利用“反转法”设计凸轮轮廓曲线所依据的原理是什么？

9-3何谓凸轮的理论轮廓和实际轮廓？两者之间有什么区别？试用滚子从动件和平底

从动件凸轮比较分析之。

9-4何谓凸轮机构的压力角？有什么物理意义？为什么回程时［a］一般可以比推程时

［a］大些？

9-5何谓凸轮的基圆？选定基圆半径时，应考虑哪些因素？

9-6从力学观点分析偏置推杆及平底推杆有什么好处？推杆导轨长度1和悬臂尺寸b

之间谯大些较好？为什么？

9-7试分析滚子和平底推杆凸轮机构何时出现失真？失真的原因是什么？

9-8在直动滚子从动件盘形凸轮设计中，采用偏置可降低推程的压力角，为什么？

9-9用解析法设计滚子从动件盘形凸轮轮廓，如何计算实际轮廓与理论轮廓之间的法向

距离？依据是什么？

9-10用解析法设计四轮轮廓时，如何计算轮廓上某点的压力角？

二、计算与作图题

9-1在图示的对心直动滚子推杆盘状凸轮机构中，凸轮实际轮廓线为一圆，圆心在A

点，半径R=40mm,凸轮绕轴心。逆时针方向转动，1x25mm,滚子半径r=10mm,试问：

（1）凸轮的基圆半径为多少？

（2）推杆的升程为多少？

（3）推程运动角与回程运动角各位多少？

（4）若把滚子半径改为r=14mm或改为尖顶推杆，而其它条件均不变（尺寸），则

推程运动规律是否改变？

题9-1图题9-2图

9-2试绘出对心直动尖端推杆盘状偏心轮凸轮机构的位移线图。已知偏心圆盘R=50mm,

0A=30mmo

9-3如图凸轮机构，试求出其从动件的位移线图，并分析该凸轮机构设计中的问题。

题9-3图

9-4已知对心直动尖端盘状凸轮机构的运动规律为：

①凸轮转角由0°-140°时，推杆等速上升60mm。

②由140°-210°时，推杆停止不动。

③由210°—360°推杆以等加速等减速运动下降（加速度;减速度）回到开始位置，试

画出其运动图，并指明何处会有冲击及冲击的性质。

9-5如图所示偏置直动尖顶推杆凸轮机构，试在图上标出K点处的压力角？又如同是这

一凸轮，若将推杆的导轨由凸轮轴的左侧移至右侧（虚线所示位置），试问对凸轮的工作是

否有利？为什么？

题9-5图

题9-9图

9-6直动从动件盘形凸轮机构，已知行程h=20mm,推程运动角6产40°,基圆半径

r产50mm,偏距e=20mm,试求1）推程为等速运动规律时的最大压力角a皿;2）近似设最大

压力角出现在推杆速度最大的位置，求推程分别采用等加速等减速、简谐及正弦加速度运动

规律时的最大压力角a刖、的近似值。

9-7有一凸轮机构，已知推程h,推程运动角6。，求：①选用正弦加速度运动规律，其

最大加速度a皿出现的位置和数值；②选用3-4-5多项式运动规律，其最大加速度a皿出现

的位置和数值；③比较哪一规律更适用于高速传动。另：用作图法求凸轮从图示位置转过

45°后轮廓上的压力角，并在图上标出来。

9-8用作图法标注出凸轮机构的滚子从动件从点A接触的点C时凸轮的转角（p,并标出

点C接触时的压力角。

9-9用作图法求凸轮机构的各个参数尺寸：

基圆半径ro

最大压力角a皿

行程h

推程角中

远休止角中

题9-8图题9-11(a)图

9-10已知摆动尖端推杆凸轮机构的运动规律为：

①凸轮转角由0°-240。时，推杆以等加速等减速向上摆动30°。

②凸轮转角由240°~360°时，推杆又以等加速等减速摆回原位置，试给出其运动线

图。并分析有无冲击。

9-11何谓凸轮机构中的压力角a,试画出图示各凸轮机构在图示位置推杆的压力角。

9-12设计一偏置直匆滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向以及从动初始位置如图

所示。已知偏距。=10mm,基圆半径ro=4Omm,滚子半径r=10mm及从动件运动规律如卜：中

=140°,0>s=30°,①’=120°,中「二60°。从动件在推程以简谐运动规律上升，升程

h=30mm；回程以等加速等减速运动规律返回原处。试给出从动件位移线图及凸轮轮廓。

题9T2图

9-13设计一对心直切滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮顺时针匀速转动，基圆半径

ro=40mm,行程h=40mm,滚子半径rklOmm,推程运动角e=120°,从动件在推程作简谐运动。

试用解析法计算凸轮转角。=30：时，凸轮理论廓线和实际廓线上对应点的坐标值，并计算

该位置的机构压力角数值，

9-13已知：对心滚子直动从动件的运动规律S=f（。）如图所示。基圆半径ro=16Omni,

滚子半径r=30mmo

求：盘状凸轮的轮廓曲线。

9-14已知如图所示为一尖顶直动从动件盘形凸轮机构的从动件部分运动线图，请补全运

动线图并指出那些位置会出现冲击，冲击的性质是什么？

2n/3n4n/35n/32n

n

题9T4图

第10章齿轮机构及其没计

一、简答题与概念题

10-1何为渐开线？渐开线有哪些重要性质？

10-2何谓齿轮的分度圆？何谓节圆？什么条件下两者重合？

10-3何谓标准齿轮？一个标准齿轮有哪些标准参数？

10-4一对齿轮的正确啮合条件与连续传动条件各是什么？它们各说明什么问题?

10-5重合度的物理意义是什么？提高重合度的有效途径有哪些？

10-6为什么用“范成法”切制齿轮的精度•般要比用“仿形法”切制者为高？

10-7何谓变位齿轮？为什么要对齿轮采取变位修正？

10-8正传动与正变位、负传动与负变位有无区别？

10-9斜齿轮螺旋角夕大小对传动有什么影响？常用取值范围是什么？

10-10为什么要引进蜗杆特征系数q?

10-11齿轮根切的原因是什么？用齿轮刀加工不根切的齿轮，用齿条刀加工就一定不

根切对吗？

10-12满足分齿条件条件的一对齿轮，是否一定能够实现连续传动？

10-13变位修正齿轮的主要优点和缺点？

10T3何谓无侧隙啮合方程，渐开线标准齿轮正确安装时，如何安装可满足无侧隙啮

合条件。

10-14为什么在重载传动时，常采用人字齿轮？

10-16斜齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆的标准参数都在那个面内？其当量齿数的意义是

什么？

10-17为什么变位齿轮的齿顶必须降低？

10-18正传动是否两个齿轮必须为正变位？

10-19为什么渐开线斜齿轮传动的重合度大于直齿轮传动？

10-20为什么圆弧齿轮必须做成斜齿轮？圆弧齿轮与渐开线齿轮相比，有什么优缺

点？

10-21给出法向周节（齿距）、基圆周节、周节的概念并说明其关系。

10-22给出共规齿廓的概念，用作图法说明渐开线的共规齿廓为渐开线。

二、分析计算题

10-1已知一标准直齿圆柱齿轮，a=20°m=2mmz=24,正常齿，试求其尺

寸（包括

10-2证明同一基圆生成的任意两条反向（同向）渐开线间的公法线长度处处相等。

题10-2图

10-3如图所示，有--个渐开线直齿圆柱齿轮，用卡尺量其三个齿和二个齿的公法线长

度为W,4=61.83〃〃•»〃和W,=37.55〃1(〃〃,4=20f8mmM=172mm,z=24，试确定该齿轮

的模数〃2,压力角。和采用的齿制。

题10-3图

10-4设已知一对渐开线齿轮的基圆和齿顶圆以及主动轮1的角速度域的方向如题图

10-25所示，请作出啮合线并指出哪段是理论啮合线段，哪段是实际啮合线段。

题10-4图

10-5画出如图所示两个渐开线齿轮传动的压力角和啮合角。

10-6如图己对渐开线齿廓啮合传动，其啮合点为工试求；①、绕点巴转动的齿轮

为主动齿轮时，确定两齿啾的转动方向。②、用作图法齿廓G上与齿廓G2上的点及、b2相

共规的点a.,b］。③、标出两条渐开线的齿廓工作段。④、齿廓Gi是的Kbx和齿廓G2上的Kb2

那个较短？这说明了什么？⑤、在图上标出节圆和啮合带，说明啮合角与压力角的关系。

10-7已知安装齿轮的轴的中心距为a=87.75〃〃%,齿轮模数m=3.25〃?机要求传动

比七=2,今欲配一对正常齿轮传动，求两齿轮的齿数。

10-8在机器中，有中心距的两轴，用一对齿轮传动，已有一齿数z=36

的齿轮，测得齿顶直径4,=228/出〃，若另配一齿轮，求这一齿轮的模数，齿数和齿顶圆、

分度圆直径与两轴的传动比。

10-9已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的参数为：

21=24,22=120,m=2〃〃/2=20"正常齿制，试求其传动比(2,标准中心距。，实际啮

合线用生，基圆周节和重迭系数。

10-10在设计一对等移距变位直齿轮时，用滚刀加工，a=20°,ha=1,z12=2,

问两轮不发生根切时的最少齿数各为多少？

10-11三个正常齿制切a=20°的标准齿轮，其模数和齿数分别为

m}=2〃〃〃，Z1=20,=2/77/77,z2=50,=5ivm,z?=20,问这三个齿轮的齿形

是否相同？最少用几把成形铳刀加工？最少用几把滚刀加工？为什么？

题10-12图

10-12如图所示回归轮杀，12为标准齿轮，

Z[=20,z2=120,z3=18»z4=36,叫”=2.5"〃〃，各轮a=20°正常

齿制，问34为何种传动形式？若大齿轮不变位，试计算34齿轮的尺寸。

10-13如图所示的齿轮变速箱中，两轴的中心距为80nlm，各轮的齿数为：

Z,=35,Z2=4573=24,Z,=55,Z5=19,Z(,=59,模数均为2,试计算各对齿轮的传动

类型。

题10-13图

10-13设计对螺旋齿轮传动、已知空间两轴的距离a=140〃〃〃，两轴夹角为75°,

传动比七二%,m'=6mm0试求(1)两轮的齿数；(2)螺旋角四夕？(要求大小越接近

越好)；(3)分度圆直径4,d2O

10-14某机器上有一对标准直齿轮机构，已知基本参数为

Z1=20,z2=40,m=,a=20°,力。’=1,为提高传动平稳性，要求在心，〃?，。不

变的条件下换成标准斜齿轮传动，试设计齿数4*2，/?。

10-16某直齿圆锥齿轮的大端齿槽宽是6.28的〃，而齿宽〃=£,求小端齿槽宽是多

3

少？

10-17测得一双头蜗杆的轴向周节&=6.283〃〃〃，外径4“二30〃〃〃，求模数〃？，

特征系数q及升角4。

第11章齿轮系及其设计

习题

一、简答题与分析题

11-1何谓定轴轮系，何谓周转轮系，何谓基本的周转轮系，它们各有什么特征？

11-2如何计算定轴轮系的传动比？传动比的符号表示什么意思？各种定轴轮系如何

确定主、从动轮的转向关系？

11-3基本的周转轮系在什么情况下为行星轮系，在什么情况下为差动轮系？两者有

何区别？如何判别？

11-4何谓基本的盾转轮系的“转化机构”？为什么可以采用“转化机构”计算周转

轮系中基本构件之间的传动比？《和心有何区别？如何确定《和小的符号？它们的符号

人J人J人J人J

各代表什么意义？

11-5复合轮系的传动比如何计算？为何必须将轮系划分为不同的部分才能求解，而

不能就整个复合轮系直接求出？

11-6行星轮系中各齿轮的齿数应满足哪些条件？为什么常把行星轮系中的某些构件

做成可以浮动的？

11-7还有空间齿轮的基本的周转轮系在进行传动比分析时与不含空间齿轮的轮系有

何异同？

11-8轮系的主要功能有哪些？运动的合成与分解使用的是什么轮系？

11-9手动档汽车变速箱与自动挡汽车变速箱所用的轮系有何区别？从网上搜索一种汽

车的变速箱，并画其机构简图，计算其传动比。

二、计算与作图题

1

题11-1图

11-1在图示轮系中，已知Z]=20,z,=40,z,=20.4=30,Za=20,z4=40o求传动

比Q

又若不改变该轮系中各轮的配置顺序和尺寸，试问应如何安装轴。2上的齿轮2'能使轴

O4和轴。1的回转方向相反和相同。

11-2如图示轮系，已知马二立2=16*3=48,求常

11-3在图示摩擦滚球轴承减速器中，已知八d2s3,求传动比〃8。（提示，可认为

各轮无滑动）。

11-4图示双螺旋桨飞机减速器，已知4=26/2=20,=30,=18,々=15000转/

分，求〃八〃。的大小和方向。

B

题11-2图题11-3图

11-5图示行星齿轮机构，已知Z]=Z2=25*2=Z3=Z4=2(),z〃=100求:

11-6图示轮系，已知各轮齿数，试求传动比，

\H。

Zi=101,z2=99,z2=z4,z4=100/5=100,求传动比，。若轴1由转速为1375转/

分的电机带动，求H轴转一周的时间。

11-8如图轮系，已知Z]=Z2=10,z2=12,z4=20,z3=40,z3=48»求链轮AB

之间的传动比IAB。如果该轮系的效率为〃=0.9,提升重物Q产生的阻力矩

M0=500/V-mo求加在主动链轮A上的驱动力矩为多少？

z6=z7=30,z6=z8=15,试求轮系的传动比不。

11-10如图为一行星减速机。

已知：z,=26,z2=32,z3=18,z4=14,z5=24,z6=z7=z8=12

求：i|H=&=?

PT

题11-10图

11-11如图轮系，已知：

Z=z=Z20

I7IO=»z2=z8=z9=60,z3=z4=z5=z6=25o

求：1便="=?

%

11T2在如图所不轮系中，已知：z6=z(=z3=Z)=z2=15,z,=z5=z4=z2=15,

求：4="=?

11-13在如图所示轮系中，已知各轮齿数，求传动比L“。

11-13在图示差动轮系中，设已知各轮的齿数为。=15,Z2=25,z2=20,z3=60；

又\二200r/min,n3=50r/min,当：1)\与鹏转向相同时；2)\与d转向相反时。

求上述两种情况下系杆H的转速n〃的大小和方向。

11-14图示一周转轮系，已知各轮的齿数为4=60,z2=20,z2=20,z3=20,

z4=20,Z5=100°试求传动比i.。

11-17在图示的变速器中，己知Z]=z；=Z6=28,z3=z5=z3=80,z2=z4=z7=26<>

当鼓轮A、B、C