華北理工大學(xué)機(jī)械原理復(fù)習(xí)資料

第二章~第七章習(xí)題課機(jī)械原理主講教師：馮立艷一、判斷題1．機(jī)構(gòu)的級別就是機(jī)構(gòu)中含有的桿組總數(shù)。2．兩個(gè)直齒圓柱齒輪要實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動，只要滿足兩個(gè)齒輪的模數(shù)相等、壓力角相等即可。3．齒輪上齒厚等于齒槽寬的圓稱為分度圓。4．直齒圓柱齒輪傳動中，節(jié)圓總是大于分度圓。5．一對等變位齒輪傳動中，一定存在負(fù)變位齒輪。6.組成正傳動的齒輪應(yīng)是正變位齒輪。7.一對漸開線直齒圓柱齒輪，在無側(cè)隙嚙合傳動時(shí)，當(dāng)中心距a=1/2m(z1+z2)時(shí)，一定是一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動。8.速度瞬心的絕對速度一定為零。答案：1（錯(cuò)），2（錯(cuò)），3（錯(cuò)），4（錯(cuò)），5（對）,6(錯(cuò)）,7(錯(cuò)），8(錯(cuò)）.1、漸開線上各處的壓力角

等。漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑

等。2、m=4mm，=20的一對正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，正確（標(biāo)準(zhǔn)）安裝時(shí)頂隙等于

，側(cè)隙等于

。當(dāng)中心距加大0.5mm時(shí)，頂隙等于

，側(cè)隙

零。3、正變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較，其齒頂高

，齒根高

，基圓

，分度圓齒厚

，分度圓齒槽寬

。4、斜齒輪的不發(fā)生根切的最少齒數(shù)

17。5、齒輪的切削加工方法按其切齒原理可分為

和

兩種。6、齒輪齒頂圓上的壓力角

分度圓上的壓力角(20)，齒條齒頂線上的壓力角

分度線上的壓力角。二、填空題7、一標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪的齒數(shù)為14，范成法加工時(shí)產(chǎn)生

現(xiàn)象，為克服這一現(xiàn)象可采用

方法加工，刀具要進(jìn)行

變位，這樣制得的齒輪為

齒輪。與正常標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比較，它的分度圓齒厚

。8、由n個(gè)構(gòu)件組成的平面機(jī)構(gòu)，其相對瞬心的數(shù)目為

。9、從受力觀點(diǎn)出發(fā)，移動副的自鎖條件為

，轉(zhuǎn)動副的自鎖條件為

。從效率的觀點(diǎn)分析，機(jī)械的自鎖條件為

。10、具有n個(gè)活動構(gòu)件的平面機(jī)構(gòu)，其速度瞬心的總數(shù)為

。三、選擇題1.一對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊的行程H=400mm，最小傳動角為60，則連桿長度為（）A.200mmB.230mmC.346mmD.400mm2.一模數(shù)為m的正變位漸開線直齒圓柱齒輪，其分度圓齒距P（）

A.等于B.大于C.小于3.一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的漸開線直齒圓柱齒輪，其分度圓齒距、基圓齒距分別為P、Pb，若已知重合度為，則實(shí)際嚙合線上單齒嚙合區(qū)的長度為（）。

A.0.7PbB.0.7PC.0.6PbD.0.3Pb4.設(shè)計(jì)盤形凸輪廓線時(shí)，若從動件采用（）運(yùn)動規(guī)律，則不產(chǎn)生剛性、柔性沖擊。A.等速B.擺線（正弦加速度）C.等加速等減速D.簡諧（余弦加速度）5．對于反行程自鎖的機(jī)械，一般其正行程的機(jī)械效率（）A.B.

C.D.6．雙搖桿機(jī)構(gòu)中，最短桿與最長桿的長度之和（）大于其余兩桿的長度之和。A.一定B.不一定C.一定不7．漸開線直齒圓柱齒輪傳動的重合度是（）的比值。A.理論嚙合線段與齒距B.實(shí)際嚙合線段與齒距C.理論嚙合線段與法向齒距D.實(shí)際嚙合線段與法向齒距8．一對平行軸斜齒圓柱齒輪傳動，其傳動比i12

的大小為（）

A.B.C.D.9．采用范成法加工正變位齒輪時(shí)，應(yīng)使齒條刀具中線（分度線）與輪坯分度圓（）A.相切B.相割C.相離10．兩漸開線直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，嚙合角恒等于（）上的壓力角。A.基圓B.分度圓C.節(jié)圓D.齒頂圓11．設(shè)計(jì)對心尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其推程壓力角超過許用值，可采用（）的措施來解決。A.增大基圓半徑B.改用滾子推桿C.改變凸輪轉(zhuǎn)向D.改為偏置直動推桿12．機(jī)構(gòu)中只有一個(gè)（）A．原動件B.從動件C.機(jī)架D.桿組13．某平面機(jī)構(gòu)共有5個(gè)低副，1個(gè)高副，機(jī)構(gòu)的自由度為1，則該機(jī)構(gòu)具有（）個(gè)活動構(gòu)件。A、3B、4C、5D、6一對正常齒制漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，已知兩輪齒數(shù)Z1=23，Z2=37，模數(shù)m=4mm,分度圓壓力角=20，1.按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，試計(jì)算：①標(biāo)準(zhǔn)中心距a②齒輪2的基圓半徑rb2、齒頂圓半徑ra2、節(jié)圓半徑r2、分度圓上的齒厚S2、分度圓上的齒距p2

。2.若實(shí)際中心距a=122mm，要實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙嚙合并保證標(biāo)準(zhǔn)頂隙，該對齒輪應(yīng)采用何種傳動類型？說明確定過程。3.當(dāng)a=122mm時(shí)，若改為平行軸外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動（齒輪的模數(shù)、壓力角、齒數(shù)不變），則這對斜齒輪的螺旋角β為多大？解：1.（1）a=m/2(z1+z2)=4/2(23+37)=120(mm)(2)rb2=m/2z2cos=4/237cos20=69.537(mm)

ra2=r2+ha*m=4/237+14=78(mm)

r2=r2=4/237=74(mm)

S2=m

/2=6.283(mm)

，

p2=m=12.566(mm)

2.應(yīng)采用正傳動類型。

理由是：安裝中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，根據(jù)acos=acos知，由無側(cè)隙嚙合方程式知X1＋X2０，即該對齒輪為正傳動類型。

3.122=4（23+37）/(2COS)得：

COS=120/122=0.9836,=10.3889

提示：A點(diǎn)應(yīng)在B1B2的垂直平分線上，D點(diǎn)應(yīng)在C1C2的垂直平分線上，顯然答案不唯一，仍需給定其他條件。已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，連桿BC的長度及兩個(gè)位置，求鉸鏈A、D的位置，進(jìn)而確定其余各構(gòu)件的尺寸。b12c12虛約束復(fù)合鉸鏈局部自由度M、N之一為虛約束，K、L應(yīng)算兩個(gè)移動副計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。在行程速比變化系數(shù)K=1的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)構(gòu)件1為曲柄，構(gòu)件2為連桿，構(gòu)件3為搖桿，構(gòu)件4為機(jī)架。已知：l3=30mm，，搖桿CD的兩個(gè)極限位置如圖所示。（3）求出搖桿處于右極限位置AB2C2D時(shí)的全部瞬心，并用瞬心法證明機(jī)構(gòu)在此時(shí)，鉸鏈C的速度（4）標(biāo)出機(jī)構(gòu)在AB2C2D時(shí)的傳動角（5）說明該機(jī)構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)的位置，并畫在圖上。（1）該四桿機(jī)構(gòu)有無急回特性，為什么？（2）取精確作圖，畫出機(jī)構(gòu)的右極限位置AB2C2D，并校驗(yàn)該機(jī)構(gòu)是否滿足曲柄存在條件？解：（1）該四桿機(jī)構(gòu)無急回特性，因?yàn)樾谐趟俦茸兓禂?shù)K=1

（2）作圖如下。得，因?yàn)?5+51.96<45+30，而且以最短桿AB的鄰邊為機(jī)架，故滿足曲柄存在條件。（3）全部瞬心共6個(gè)，如圖。因?yàn)镃點(diǎn)是，為絕對瞬心，故速度

（4）傳動角如圖（5）最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩個(gè)位置之一，即圖中AB3C3D和AB4C4D位置時(shí)出現(xiàn)最小傳動角，因此習(xí)題2-7圖b計(jì)算圖示各機(jī)構(gòu)的自由度，若含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等特殊情況時(shí)必須一一指出，并判斷運(yùn)動是否確定。答案：習(xí)題6-3圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知初始位置時(shí)，從動件的滾子與凸輪實(shí)際廓線的接觸點(diǎn)為C

。試在圖上確定：（1）凸輪的理論廓線，基圓半徑r0，偏距e（2）從動件的行程h；推程運(yùn)動角1（3）當(dāng)從動件的滾子與凸輪實(shí)際廓線的接觸點(diǎn)為D時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角

，此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角思考題10-1什么是靜平衡?什么是動平衡?對什么樣的轉(zhuǎn)子進(jìn)行靜平衡？對什么樣的轉(zhuǎn)子必須進(jìn)行動平衡？平衡時(shí)各至少需要幾個(gè)平衡平面?靜平衡、動平衡的力學(xué)條件各是什么？兩者的關(guān)系怎樣？思考題10-2

在圖示各曲軸中，設(shè)各曲拐的偏心質(zhì)徑積均相等，且各曲拐均在同一軸平面上。試判斷各曲軸處于何種平衡狀態(tài)?思考題10-5

何謂“質(zhì)徑積”？其方向如何？

某機(jī)械轉(zhuǎn)化到主軸上的等效阻力矩Mer在一個(gè)工作周期中的變化規(guī)律如圖示，等效驅(qū)動力矩Med為常數(shù)，忽略系統(tǒng)其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，要求速度不均勻系數(shù)δ＝0.01。試求：1.等效驅(qū)動力矩Med；2．最大盈虧功△Wmax；3．最大和最小角速度出現(xiàn)的位置；4．安裝在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量（已知主軸的平均轉(zhuǎn)速nm=750r/min）。解：1.在一個(gè)周期內(nèi)，驅(qū)動功等于阻抗功畫出能量指示圖

2.能量指示圖230得△Wmax=4003.最大角速度出現(xiàn)的位置：和2

；最小角速度出現(xiàn)的位置：0和3

4．

A1A2A3A4習(xí)題3-3圖示為一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，在圖上標(biāo)出全部瞬心，并求出當(dāng)1=6rad/s勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，導(dǎo)桿3的角速度3的大小和方向。順時(shí)針解二矢量方程圖解法pb2,b1b3順時(shí)針習(xí)題3-4如圖所示偏置平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪等速轉(zhuǎn)動，角速度rad/s，lOA=12mm，導(dǎo)路偏距e=5mm，R=30mm，求從動件圖示位置的速度v。習(xí)題3-9在如圖所示機(jī)構(gòu)中，已知原動件1以等角速度rad/s逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，

mm，mm，mm。求當(dāng)時(shí)，構(gòu)件5的速度和加速度？？水平pbcd2d4,d5pbcnd2kd4,d521232為受壓二力桿FR12FR32FR21FR23FR41FR431受三個(gè)力，應(yīng)匯交，且力要平衡。3受三個(gè)力，應(yīng)匯交，且力要平衡習(xí)題4-2如圖所示為一手壓機(jī)。已知作用在構(gòu)件1上的驅(qū)動力P，簡圖中各轉(zhuǎn)動副處的大圓為摩擦圓，移動副的摩擦角為30°。試分析各運(yùn)動副處的總反力，確定滑塊所受到的工作阻力Q。習(xí)題8-10圖示為某起重設(shè)備減速裝置，已知各輪的齒數(shù)分別為：z1=20，z2=20，z3=60，蝸桿4為單頭（z4=1

）左旋，蝸輪5的齒數(shù)z5=40，輪1的轉(zhuǎn)向如圖示。（1）求傳動比i15；（2）說明蝸桿4的轉(zhuǎn)動方向，此時(shí)重物是上升還是下降，為什么？

解：（1）.

1，2，3，4為行星輪系，4，5和機(jī)架為定軸輪系。(2)．故1和4轉(zhuǎn)向相同。根據(jù)左手定則，蝸輪5順時(shí)針轉(zhuǎn)動。因此此時(shí)重物是下降的。習(xí)題8-6圖示車床電動三爪卡盤的減速器中，電動機(jī)帶動齒輪1轉(zhuǎn)動，通過一個(gè)3K型行星輪系帶動內(nèi)齒輪4轉(zhuǎn)動，從而使固結(jié)在齒輪4右端面上的阿基米德螺旋槽轉(zhuǎn)動，驅(qū)使3個(gè)卡爪快速徑向靠近或遠(yuǎn)離，以夾緊或放松工件；已知各輪齒數(shù)，求傳動比，并計(jì)算該輪系的自由度。該題為一個(gè)3K型的周轉(zhuǎn)輪系，Ｈ為行星架，１，3，４為中心輪，2、2為行星輪。輪系的自由度1.對于軸向尺寸b與徑向尺寸D之比小于0.2的剛性回轉(zhuǎn)體，只需要進(jìn)行（）平衡；而b/D0.2的剛性回轉(zhuǎn)體，必須進(jìn)行（）平衡。2.機(jī)器做周期性穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在一個(gè)周期T內(nèi)，驅(qū)動功（）阻抗功；飛輪調(diào)速后，機(jī)器的速度波動（）消除。3.速度影像可用于對機(jī)構(gòu)中的（）（一個(gè)構(gòu)件，整個(gè)機(jī)構(gòu)，相鄰兩個(gè)構(gòu)件）進(jìn)行運(yùn)動分析；當(dāng)牽連角速度和（）都不等于零時(shí)，才存在哥氏加速度。4.飛輪主要用以調(diào)節(jié)機(jī)械系統(tǒng)的（）速度波動，為減小飛輪的尺寸和質(zhì)量，應(yīng)將飛輪裝在系統(tǒng)的（）軸上。5.設(shè)某機(jī)器I軸的角速度為20rad/s，II軸的角速度為10rad/s，II軸繞其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量為J，II軸上作用的力矩為M。若以I軸為等效構(gòu)件，則II軸等效到I軸的等效轉(zhuǎn)動慣量是（）；力矩M等效到I軸的等效力矩是（）。圖示六桿機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的尺寸為：，，，，A、D、F在一條直線上，AB為原動件，滑塊為運(yùn)動輸出構(gòu)件。試：1．說明鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD為何是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2．按比例作圖，確定搖桿CD的左右極限位置，確定滑塊F的左右極限位置；說明滑塊Ｆ的行程Ｈ3．畫出機(jī)構(gòu)的最小傳動角γmin，此時(shí)CD應(yīng)處在什么位置？4.

機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)Ｋ為多少？某曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄等速轉(zhuǎn)動，設(shè)搖桿CD長度為70mm，圖示分別為搖桿的左、右兩個(gè)極限位置，搖桿的擺角φ在與機(jī)架成30°到90°角之間變化，機(jī)構(gòu)的行程速比變化系數(shù)K=1，機(jī)架水平布置，試求該四桿機(jī)構(gòu)其余各桿的長度；AAC2與AC1差值的一半就是曲柄的長度。提示：K=1，則極位夾角為零，即C2AC1共線。在圖示機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)比例尺μL，原動件以等角速度ω1順時(shí)針轉(zhuǎn)動，試用矢量圖解法求E點(diǎn)的速度vE和加速度aE的大小和方向習(xí)題7-3齒輪加工過程中，常測量齒輪的公法線長度。試推導(dǎo)跨K個(gè)齒的公法線長度的計(jì)算公式

式中，K為跨齒數(shù)，其計(jì)算公式為

畫出下面各圖中壓力角。已知齒輪的模數(shù)、齒數(shù)，主動輪轉(zhuǎn)向，標(biāo)準(zhǔn)安裝。求：分度圓、齒頂圓、齒根圓、基圓直徑，作圖確定極限嚙合點(diǎn)、開始嚙合點(diǎn)、終止嚙合點(diǎn)、據(jù)圖估計(jì)該對齒輪能否連續(xù)傳動。例6-1

用齒條插刀按展成法加工一漸開線齒輪，其基本參數(shù)為ha*=1,

c*=0.25，=20，m=4mm。若刀具移動速度v刀=0.001m／s，試求：1）切制z=12的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，刀具分度線與輪坯中心的距離

L應(yīng)為多少？被切齒輪的轉(zhuǎn)速n

應(yīng)為多少？2）為避免根切，切制z=12的

變位齒輪時(shí)，其最小變位系數(shù)

x

min應(yīng)為多少？此時(shí)的L應(yīng)為多少？n

是否需要改變？解：(1)切制z

=12的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，齒輪分度圓半徑：n=60/2=60v刀/2r=(600.001/224)r/min=0.39r/min則被切齒輪的轉(zhuǎn)速：刀具分度線與輪坯分度圓作滾動，有v刀=r,=v刀/r。因刀具分度線應(yīng)與輪坯分度圓相切，故刀具分度線與輪坯中心的距離：L=24mm

(2)切制z=12的變位齒輪時(shí)，因ha*

=

1，c*=0.25，=20，故最小變位系數(shù)被切齒輪的轉(zhuǎn)速n

不變。此時(shí)

L=24+x

minm

=（24+0.294）mm=25.16mm