機械原理師忠秀練習題答案

1、一、填空題和填空題。1 在平面機構中若引入個高副將引入個約束，而引入個低副將引入 2個約束，則活動構件數(shù)、約束數(shù)及機構自由度的關系是=3- 2-。2 機構具有確定運動的條件是：機構的自由度大于零，且機構自由度數(shù)等于原動件數(shù)；若機構自由度>0，而原動件數(shù)<F，則構件間的運動是 不確定的 ；若機構自由度>，而原動件數(shù)>F，則各構件之間 運動關系發(fā)生矛盾，將引起構件損壞 。3. 下圖為一對心曲柄滑塊機構，若以滑塊3為機架，則該機構轉化為 定塊機構；若以構件2為機架，則該機構轉化為 搖塊 機構。4 移動副的自鎖條件是 驅動力在摩擦角之內 ；轉動副的自鎖條件是 驅動力在摩擦圓之內

2、 。5 在凸輪機構的各種常用從動件運動規(guī)律中， 等速 運動規(guī)律具有剛性沖擊； 等加速等減速、間諧 運動規(guī)律具有柔性沖擊；而 正弦加速度、五次多項式 運動規(guī)律無沖擊。6 內嚙合斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是 模數(shù)相等，； 壓力角相等 ； 螺旋角相等 。7等效質量和等效轉動慣量可根據(jù)等效原則： 等效構件所具有的動能等于整個機械系統(tǒng)的動能 來確定。8剛性轉子靜平衡條件是 分布于轉子上的各個偏心質量的離心慣性力的合力為零或者質徑積的向量和為零；而動平衡條件是當轉子轉動時，轉子上分布在不同平面內的各個質量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩為零。9用標準齒條形刀具加工標準齒輪時，其刀具的 中 線及輪

3、坯的 分度 圓之間作純滾動；加工變位齒輪時，其刀具的 節(jié) 線及輪坯的分度圓之間作純滾動。10平面四桿機構中，是否存在死點，取決于 是否及連桿共線。A主動件 B. 從動件 C. 機架 D. 搖桿11在平面連桿機構中，欲使作往復運動的輸出構件具有急回特性，則輸出構件的行程速比系數(shù)。A大于1 B小于1 C等于1 D等于12盤形凸輪機構的壓力角恒等于常數(shù)。A擺動尖頂推桿 B直動滾子推桿C直動平底推桿 D擺動滾子推桿13為使凸輪機構的滾子從動件實現(xiàn)預期的運動規(guī)律，設計時必須保證關系式 C 。 A滾子半徑凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑B滾子半徑凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑C滾子半徑< 凸輪

4、理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑D滾子半徑不受任何限制14. 當凸輪基圓半徑相同時，從動件導路向推程中從動件及凸輪的相對速度瞬心一側偏置，可以凸輪機構推程的壓力角。（A） 減?。˙）增加（C）保持原來15.為了減輕飛輪尺寸和重量，飛輪通常應裝在。（A） 高速軸上（B）低速軸上（C）機架上16.蝸桿蝸輪傳動中，模數(shù)為m，蝸桿頭數(shù)為z1，蝸桿直徑系數(shù)為q，蝸輪齒數(shù)為z2，則蝸桿直徑 d1。 A）m z1（B）m z2（C）17.在鉸鏈四桿機構A B C D中，已知A B=25，BC=70，CD=65，AD=95，當AD為機架時，是機構；當AB為機架時，是機構。 （A）雙曲柄機構； （B）曲柄搖桿機構

5、； （C）雙搖桿機構 18.若機構正反行程效率分別用 和 表示，則設計自鎖機構時應滿足要。(A) (B) (C)19.機構具有確定運動的條件是機構的自由度大于零，且機構自由度數(shù)等于原動件數(shù)。20.高副低代必須滿足的條件是_代替前后機構的自由度不變_，_代替前后機構的瞬時速度和瞬時加速度不變。21在曲柄搖桿機構中，當，將出現(xiàn)死點。（A） 曲柄為原動件且曲柄及連桿共線；（B） 曲柄為原動件且曲柄及機架共線時；（C） 搖桿為原動件且曲柄及連桿共線時；（D）搖桿為原動件且搖桿及機架共線時。22在以曲柄為主動件的曲柄搖桿機構中，最小傳動角出現(xiàn)在。（A）曲柄及連桿兩次共線位置之一；（B）曲柄及機架兩次共線

6、位置之一；（C）曲柄及連桿共線時； （D）曲柄及機架共線時23在下列四桿機構中，不能實現(xiàn)急回運動的機構是。（A） 曲柄搖桿機構； （B）導桿機構；（C）對心曲柄滑塊機構； （D）偏置曲柄滑塊機構24下述幾種運動規(guī)律中，既不會產(chǎn)生柔性沖擊也不會產(chǎn)生剛性沖擊。（A） 等速運動規(guī)律； （B）擺線運動規(guī)律；（C）等加速等減速運動規(guī)律； （D）簡諧運動規(guī)律25對心直動尖頂盤形凸輪機構的推程壓力角超過許用值時，可采用措施來解決。（A）增大基圓半徑；（B）改為滾子推桿；（C）改變凸輪轉向26正變位齒輪及標準齒輪相比較，其分度圓齒厚，齒根高。（A）減小 （B）增大 （C）不變27機構處于死點位置時，其傳動角為

7、   0       度，壓力角為   90         度。28滾子從動件盤形凸輪的理論廓線和實際廓線之間的關系為（D）     a)兩條廓線相似                

8、60; b)兩條廓線相同     c)兩條廓線之間的徑向距離相等    d)兩條廓線之間的法向距離相等29鉸鏈四桿機構的壓力角是指在不計摩擦力的情況下連桿作用于_從動件上的力及該力作用點速度所夾的銳角。30漸開線斜齒輪的_法面參數(shù)為標準值；而尺寸計算應按端面上的參數(shù)代入直齒輪的計算公式。 31速度瞬心是兩剛體上_相對速度為零的重合點32為減小飛輪的重量和尺寸，應將飛輪安裝在_高速軸上。33漸開線的形狀取決于_基圓的大小。34具有相同理論廓線，只有滾子半徑不同的兩個對心直動滾子從動件盤形凸輪機構，其從動件的運動規(guī)律 1 ，凸輪的實際廓線

9、 2 。 相同 不相同 不一定 35用標準齒條形刀具加工標準齒輪時，其刀具的 中線 及輪坯分度圓之間作純滾動。36對于移動平底從動件凸輪機構，選擇適當?shù)钠啵ǔＪ菫榱?減輕從動件過大的彎曲應力 。37平行軸外嚙合直齒圓柱齒輪機構的正確嚙合條件是摸數(shù)和壓力角分別相等且兩齒輪的螺旋角的大小相同_，旋向相反。38周期性速度波動的調節(jié)方法是_安裝飛輪，非周期性速度波動調節(jié)方法是_安裝調速器。二、 判斷題。1凡是以最短桿為機架的鉸鏈四桿機構，都是雙曲柄機構。（錯）2在曲柄搖桿機構中，壓力角越大，對傳動越不利。（對 ）3如果機構的自由度數(shù)2則機構作無確定性運動。（錯 ）4兩個理論廓線相同、滾子半徑不同的

10、凸輪機構，從動件運動規(guī)律不同。（ 錯 ）5如果連桿機構的極位夾角不為零，則說明該機構具有急回特性。（對 ）6由于平行軸斜齒圓柱齒輪機構的幾何尺寸在端面計算，所以基本參數(shù)的標準值規(guī)定在端面。（ 錯 ） 7周期性速度波動的調節(jié)方法是加調速器。（錯 ）8在曲柄滑塊機構中，只有當滑塊為原動件時，才會出現(xiàn)死點。（對 ）9在凸輪從動件常用的運動規(guī)律中，等速運動規(guī)律會產(chǎn)生柔性沖擊。（ 錯 ）10在移動滾子從動件的凸輪機構中，可通過選取從動件適當?shù)钠梅较騺慝@得較小的推程壓力角。（ 對 ）11只有一對標準齒輪在標準中心距情況下嚙合傳動時，嚙合角的大小才等于分度圓上的壓力角。（錯 ）12飛輪一般安裝在高速軸上的

11、原因是速度變化小。（錯 ）13若機構正反行程效率分別為h和h¢表示，則設計自鎖機構是應滿足h³0，h¢<0。（ 錯 ）14在機械系統(tǒng)中，其運轉不均勻程度可用最大角速度和最小角速度之差表示。（ 錯 ）15在鉸鏈四桿機構中，由于連桿作的是平面運動，所以連桿跟其他構件不可能存在絕對瞬心。（ 錯 ）16組成正傳動的齒輪應是正變位齒輪。（錯 ）17飛輪一般安裝在高速軸上的原因是速度變化小。（錯 ）18作用于等效構件上等效力等于作用在機械中所有外力的合力。（錯 ）19對漸開線直齒圓柱齒輪，可用改變螺旋角的辦法調整中心距。（錯）20軸承對軸頸的總反力始終及摩擦圓相切。（對

12、）21在曲柄搖桿機構中，壓力角越大，對傳動越不利。（對 ）22把若干個自由度為零的基本桿組依次連接到原動件和機架上，就可以組成一個新的機構。（對 ）23動平衡的剛性轉子一定靜平衡，靜平衡的轉子不一定動平衡。(對 )24為了避免滾子從動件凸輪機構中凸輪實際廓線產(chǎn)生過度切割，應選擇較大的滾子半徑。（錯 ）25導桿機構傳動性能最差。（錯 ）26一個正在運轉的回轉副，只要外力的合力切于摩擦圓，這個回轉副將逐漸停止回轉。（錯 ）27在曲柄搖桿機構中，搖桿位于兩極限位置時曲柄兩位置所夾的銳角，稱為極位夾角。（ 對 ）28在設計用于傳遞平行軸運動的斜齒圓柱齒輪機構時，若中心距不等于標準中心距，則只能采用變位

13、齒輪以配湊實際中心距。( 錯 )三、 機構自由度的計算及拆桿組。1計算圖示機構的自由度，用低副代替高副，并確定機構所含桿組的數(shù)目和級別以及機構的級別。解 （1）計算機構的自由度。滾子處有局部自由度。 3n2p5p4=3×62×81=1（2）高副低代。如圖所示 （3）該機構是由原動件1、三個級桿組（2-3和6-7、4-5）故該機構級機構。 （4分）2計算圖示機構的自由度，用低副代替高副，并確定機構所含桿組的數(shù)目和級別以及機構的級別。解 （1）計算機構的自由度。A處有局部自由度，G處有虛約束， 3n2p5p4=3×62×81=1（2）高副低代。如圖（b）所示

14、 （3）該機構是由原動件2、機架1、1個級桿組（7-8）和一個級桿組（3-4-5-6）組成的，故該機構為級機構。3.計算圖示機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。拆桿組。試計算圖示機構的自由度，并分析此機構的組成情況。已知 ， 。解（1）自由度計算 D和E為復合鉸鏈，B點處有局部自由度，桿及其兩端的轉動副所引入的約束為虛約束，應予去除。將凸輪及滾子組成的高副以一個虛擬構件和兩個轉動副做高副低代，如圖所示。計算自由度：（2）分析機構的組成情況 如圖所示，此機構由四個級桿組和一個級機構組成。因此是一個級機構。4.計算圖示機構的自由度，用低副代替高副，并確定機構所含桿組的數(shù)目和級別以及機

15、構的級別。 （1）計算機構的自由度。B處有局部自由度，G處有復合鉸鏈， （2）高副低代。如圖（b）所示 （3）該機構是由原動件1、機架9、兩個級桿組（2'-3和6-7）和一個級桿組（4-5-6-8）組成的，故該機構為級機構。 三、連桿機構的計算題。1.在圖示鉸鏈四桿機構中，已知：50，35，30，為機架，若將此機構為雙搖桿機構，求的取值范圍。解：圖示機構要稱為雙搖桿機構，必須滿足最短桿及最長桿之和大于其他兩桿之和。1）為最短桿，,所以第 14 頁2）是最長桿，,3）既不是最長也不是最短，,2.如圖所示曲柄滑塊機構，曲柄等速整周回轉。1） 設曲柄為主動件，滑塊朝右為工作行程，確定曲柄的合

16、理轉向；2） 設曲柄為主動件，畫出急位夾角，最小傳動角出現(xiàn)的位置；3） 此機構在什么情況下，出現(xiàn)死點位置，指出死點位置。解：1）曲柄逆時針轉動。3）當以滑塊為原動件且曲柄及連桿共線的兩個位置時，機構出現(xiàn)死點位置。3.設計一曲柄搖桿機構，當曲柄為主動件，從動搖桿處于兩極限位置時，連桿的兩鉸鏈點的連線正好處于圖示之C11和C22位置，且連桿處于極限位置C11時機構的傳動角為40。若連桿及搖桿的鉸接點取在C點（即圖中之C1點或C2點），試用圖解法求曲柄和搖桿之長。（直接在圖上作圖，保留做圖線，不用寫作圖步驟，m0.001）4.在圖示導桿機構中，已知，試問：(1) 欲使其為曲柄擺動導桿機構，的最小值為

17、多少；(2) 該曲柄擺動導桿機構的傳動角為多大。解：(1)四、凸輪機構的計算及分析題。1.如圖所示，偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，已知凸輪實際輪廓線為一圓心在O點的偏心圓，其半徑為R. 從動件的偏距為e，試用作圖法：1. 確定凸輪的合理轉向；順時針2. 畫出該機構的凸輪理論廓線及基圓；3. 標出當從動件從圖示位置升到位移s時,對應凸輪的轉角及凸輪機構的壓力角；2試在圖上標出從C點接觸到D點接觸時，凸輪轉過的轉角，及在D點接觸時凸輪機構的壓力角。3.如圖所示為一偏置擺動滾子從動件盤形凸輪機構，凸輪為偏心輪，轉向如圖。 試在圖上： （1）畫出該凸輪的基圓和理論廓線；（2）標出該位置時從動件擺角y

18、和壓力角a，并求出該位置時從動件的角速度；五、齒輪機構計算題。1.一對外嚙合漸開線直齒圓柱標準齒輪，已知z1=18，z2=41，4，a=20°，*=1，c*=0.25。（14分） （1）分別計算兩輪的分度圓半徑、基圓半徑、節(jié)圓半徑、頂圓半徑、標準中心距、分度圓齒距； (2)若中心距加大，回答下列問題（把不對的劃去） 1）節(jié)圓半徑r（變大，變小，不變） 2）分度圓半徑r（變大，變小，不變） 3）嚙合角a（變大，變小，不變） 4）傳動比i12（變大，變小，不變） 5）齒側間隙（有，沒有）6）節(jié)圓壓力角（等于，大于，小于）嚙合角。解：分度圓半徑：小齒輪：大齒輪：基圓半徑: 小齒輪: 大齒輪

19、:節(jié)圓半徑：小齒輪：大齒輪：齒頂圓半徑：小齒輪： 大齒輪：中心距: 分度圓齒距: （2） 1)增大 2）不變 3）變大 4）不變 5）有 6）等于 2一對外嚙合漸開線直齒圓柱標準齒輪，已知z1=19，z2=41，3，a=20°，*=1，c*=0.25。 （1）分別計算兩輪的分度圓直徑、基圓直徑、頂圓直徑、根圓直徑、標準中心距、齒距、基圓齒距；（7分）(2) 用作圖法確定實際嚙合線長，由此計算重合度。（5分）解：(1)d1=19×3=57 d2=41×3=123 1×3=3 1.25×3=3.75 3.753=0.75 0.5×(57+

20、123)=90 1=57+2×3=63 2=123+2×3=129 1=572×3.75=49.5 2=1232×3.75=115.5 1=57×20°=53.563 2=123×20°=115.583 3×=9.425 3××20°=8.882 （7分）如圖所示實際嚙合線長B1B2=14.4重合度 =14.4/8.882=1.62 3.兩個相同的漸開線標準直齒圓柱齒輪，其在標準安裝下傳動。若兩輪齒頂圓正好通過對方的極限嚙合點，試求兩輪理論上的齒數(shù)應為多少？解:如圖所示，實際

21、嚙合線段即為理論嚙合線段，此時正好不發(fā)生根切。因為 所以 又因為 所以 當兩輪齒數(shù)時，正好，而不發(fā)生根切，但齒輪齒數(shù)只能取整數(shù)，則兩輪齒數(shù)時，其最少齒數(shù)為13。 4.已知某對漸開線直齒圓柱齒輪傳動，中心距350傳動比2.5，a=20°，*=1，c*=0.25，根據(jù)強度等要求模數(shù)m必須在5、6、7三者中選擇，試設計此對齒輪的以下參數(shù)和尺寸。（1） 齒輪的齒數(shù)z1、z2，模數(shù)m，傳動類型； （2） 分度圓直徑d1、d2，齒頂圓直徑1、2，根圓直徑1、2，節(jié)圓直徑d1¢、 d2¢，嚙合角a；（3） 若實際安裝中心距a¢=351，上述哪些參數(shù)變化？數(shù)值為多少？解

22、: （1）所以所以（2）分度圓直徑：小齒輪：大齒輪：齒根圓直徑: 小齒輪: 大齒輪:節(jié)圓直徑：小齒輪：大齒輪：嚙合角：（3）、發(fā)生變化 所以 （ （1.5分） 5.用齒條形刀具加工一直齒圓柱齒輪，設已知被加工齒輪輪坯的角速度，刀具移動的速度，刀具的模數(shù),壓力角。求被加工齒輪的齒數(shù)。解： 所以六、輪系的計算題。1在圖示組合機床分度工作臺驅動系統(tǒng)的輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z 1 = 2（右旋），z 2 = 46，z 3 =18，z 4 = 28，z 5 = 18，z 6 = 28。（1）試分析該輪系由哪些基本輪系組成。（2分）（2）試求i16及齒輪6方向。（10分）解：該輪系是一個帶有蝸輪蝸桿傳動

23、的混合行星輪系 蝸輪2的轉動方向為逆時針方向（從左向右看） 在由2、3、4、5、6組成的行星輪系中齒輪6的轉向及蝸輪2的轉向相同。 2.在圖示輪系中，所有齒輪均為標準齒輪，齒數(shù)z1 = 30，z2 =68，試問：（1） z1 =？，z2 =？（2） 該輪系屬于何種輪系？解: （1）因為 所以（2）差動輪系 3.在圖示輪系中，已知z1=22，z3=88，z46，試求：（1） 傳動比i16；（2） 該機構的自由度F，并指明虛約束、復合鉸鏈和局部自由度。解：（1）4-5-6定軸輪系 （1）1-2-3-6差動輪系 （2）由于帶入（2）中得（2）4.如圖所示輪系中，組成輪系的各齒輪模數(shù)相同。齒輪和軸線重

24、合，且齒數(shù)相同。求輪系傳動比解：1-2-5-4 差動輪系 5-2-2-3-4 差動輪系 1-6-3定軸輪系 由于各齒輪模數(shù)相同，所以 由于齒輪1和3同軸，所以把齒數(shù)帶入上面三式，并聯(lián)立求解得5. 在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為z1=1，z2=30，z2¢=14，z3=18，z5=20，z6=15。主動輪1為右旋渦桿，其轉向如圖所示。 1）分析該輪系的組合方式； 2）求z4、z4¢及傳動比i14; 3）畫出輪2和輪4的轉向。解：解: 1）1-2蝸桿傳動 2¢-3-4-5差動輪系 4¢-5-6定軸輪系 2）1-2蝸桿傳動 4¢-5-6定軸輪系 2&#

25、162;-3-4-5差動輪系 所以 由于 聯(lián)立上式求解得 3） 齒輪2的轉向是向上的，齒輪4的轉向是向下的。七、飛輪轉動慣量的計算題。1.已知某機械一個穩(wěn)定運動循環(huán)內的等效力矩如圖所示，等效驅動力矩為常數(shù)，等效構件的最大及最小角速度分別為：及。試求：1）等效驅動力矩的大??；2）運轉的速度不均勻系數(shù)；3）當要求在0.05范圍內，并不計其余構件的轉動慣量時，應裝在等效構件上的飛輪的轉動慣量。解: (1)驅動力矩 所以(2) (5分)(3) 2.如圖所示為某剪床以電動機轉子為等效構件時的等效阻力矩曲線,它的循環(huán)周期為，即電動機轉10轉完成一次剪切。設驅動力矩為常數(shù)及機組各構件的等效轉動慣量可以忽略不計，試完成下列計算：（1） 求驅動力矩，并以圖線表示在圖上；（2） 求最大贏虧功；（3） 設電動機轉速為，許用的速度不均勻系數(shù)，求安裝在電動機軸上的飛輪轉動慣量.解：3.在圖（a）所示的傳動系統(tǒng)中，齒輪1為主動輪，其上作用的主動力矩M1為常數(shù)，齒輪2上作用有阻力矩M2，其值隨齒輪2的轉角作周期性變化：當齒輪2由0°轉至120°時，其變化關系如圖（b）所示；當2輪由120°轉至360°時，M2=0。齒輪1的