機械原理習題及答案

第1章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1.1解釋下列概念1.運動副；2.機構(gòu)自由度；3.機構(gòu)運動簡圖；4.機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析；5.高副低代。1.2驗算下列機構(gòu)能否運動，如果能運動，看運動是否具有確定性，并給出具有確定運動的修改辦法。題1.2圖題1.3圖1.3繪出下列機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度(其中構(gòu)件9為機架)。1.4計算下列機構(gòu)自由度，并說明注意事項。1.5計算下列機構(gòu)的自由度，并確定桿組及機構(gòu)的級別(圖a所示機構(gòu)分別以構(gòu)件2、4、8為原動件)。題1.4圖題1.5圖第2章平面機構(gòu)的運動分析2.1試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心。題2.1圖2.2在圖示機構(gòu)中，已知各構(gòu)件尺寸為lAB=180mm,lBC=280mm,lBD=450mm,lCD=250mm,lAE=120mm,φ=30o,構(gòu)件AB上點E的速度為vE=150mm/s,試求該位置時C、D兩點的速度及連桿2的角速度ω2。2.3在圖示的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中，已知lAB=30mm,lAC=100mm,lBD=50mm,lDE=40mm,φ1=45o,曲柄1以等角速度ω1=10rad/s沿逆時針方向回轉(zhuǎn)。求D點和E點的速度和加速度及構(gòu)件3的角速度和角加速度（用相對運動圖解法）。題2.2圖題2.3圖2.4在圖示機構(gòu)中，已知lAB=50mm,lBC=200mm,xD=120mm,原動件的位置φ1=30o,角速度ω1=10rad/s，角加速度α1=0，試求機構(gòu)在該位置時構(gòu)件5的速度和加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。題2.4圖2.5圖示為機構(gòu)的運動簡圖及相應(yīng)的速度圖和加速度圖。（1）在圖示的速度、加速度多邊形中注明各矢量所表示的相應(yīng)的速度、加速度矢量。（2）以給出的速度和加速度矢量為已知條件，用相對運動矢量法寫出求構(gòu)件上D點的速度和加速度矢量方程。（3）在給出的速度和加速度圖中，給出構(gòu)件2上D點的速度矢量和加速度矢量。題2.5圖2.6在圖示機構(gòu)中，已知機構(gòu)尺寸lAB=50mm,lBC=100mm,lCD=20mm,原動件的位置φ1=30o,角速度ω1=ω4=20rad/s，試用相對運動矢量方程圖解法求圖示位置時構(gòu)件2的角速度ω2和角加速度α2的大小和方向。題2.6圖2.7在圖示機構(gòu)構(gòu)件1等速轉(zhuǎn)動，已知機構(gòu)尺寸lAB=100mm,角速度為ω1=20rad/s，原動件的位置φ1=30o,分別用相對運動圖解法和解析法求構(gòu)件3上D點的速度和加速度。題2.7圖題2.8圖2.8在圖示導(dǎo)桿機構(gòu)中，已知原動件1的長度為l1、位置角為φ1，中心距為l4，試寫出機構(gòu)的矢量方程和在x、y軸上的投影方程(機構(gòu)的矢量三角形及坐標系見圖)。2.9在圖示正弦機構(gòu)中，已知原動件1的長度為l1=100mm、位置角為φ1=45o、角速度ω1=20rad/s，試用解析法求出機構(gòu)在該位置時構(gòu)件3的速度和加速度。2.10在圖示牛頭刨床機構(gòu)中，已知機構(gòu)尺寸及原動件曲柄1的等角速度ω1，試求圖示位置滑枕的速度vC。題2.9圖題2.10圖2.11在圖示平鍛機中的六桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為：lAB＝120mm，lBC＝460mm，lBD＝240mm，lDE＝200mm，lEF＝260mm,β＝30°，ω1=l0rad/s,xF＝500mm，yF＝180mm。欲求在一個運動循環(huán)中滑塊3的位移SC、速度vC和加速度aC及構(gòu)件4、5的角速度ω4、ω5和角加速度α4、α5,試寫出求解步驟并畫出計算流程圖。題2.11圖第3章平面機構(gòu)的動力分析3.1圖示楔形機構(gòu)中，已知γ=β=60°，有效阻力Fr=1000N，各接觸面的摩擦系數(shù)f=0.15。試求所需的驅(qū)動力Fd。題3.1圖題3.2圖3.2在圖示機構(gòu)中，已知F5=1000N，lAB=100mm，lBC=lCD=2lAB，lCE=lED=lDF，試求各運動副反力和平衡力矩Mb。3.3在圖示曲柄滑塊機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸、轉(zhuǎn)動副軸頸半徑r及當量摩擦系數(shù)fv，滑塊與導(dǎo)路的摩擦系數(shù)f。而作用在滑塊3上的驅(qū)動力為Fd。試求在圖示位置時，需要作用在曲柄上沿x—x方向的平衡力Fb（不計重力和慣性力）。題3.3圖3.4在圖示機構(gòu)中，已知：x=250mm，y=200mm，lAS2=128mm，F(xiàn)d為驅(qū)動力，F(xiàn)r為有效阻力，m1=m3=2.75kg，m2=4.59kg，Is2=0.012kg·mm2，滑塊3以等速v=5m/s向上移動，試確定作用在各構(gòu)件上的慣性力。題3.4圖題3.5圖3.5在圖示的懸臂起重機中，已知載荷G=5000N，h=4m，l=5m，軸頸直徑d=80mm，徑向軸頸和止推軸頸的摩擦系數(shù)均為f=0.1。設(shè)它們都是非跑合的，求使力臂轉(zhuǎn)動的力矩Md。3.6圖示機構(gòu)中，已知x=110mm，y=40mm，φ1=45°，lAB=30mm，lBC=71mm，lCD=35.5mm，lDE=28mm，lES2=35.5mm；ω1=10rad/s；m2=2kg，IS2=0.008kg·mm2。設(shè)構(gòu)件5上作用的有效阻力Fr=500N，lEF=20mm，試求各運動副中的反力及需要加于構(gòu)件1上的平衡力矩Mb。題3.6圖3.7圖示為一楔塊夾緊機構(gòu)，其作用是在驅(qū)動力Fd的作用下，使楔塊1夾緊工件2。各摩擦面間的摩擦系數(shù)均為f。試求：1）設(shè)Fd已知，求夾緊力Fr；2）夾緊后撤掉Fd，求滑塊不會自行退出的幾何條件。3.8如圖所示的緩沖器中，若已知各滑塊接觸面間的摩擦系數(shù)f和彈簧的壓力Q，試求：1）當楔塊2、3被等速推開及等速恢復(fù)原位時力P的大小；2）該機構(gòu)的效率以及此緩沖器不發(fā)生自鎖的條件。題3.7圖題3.8圖3.9如圖所示，在手輪上加力矩M均勻轉(zhuǎn)動螺桿時，使楔塊A向右移動并舉起滑塊B，設(shè)楔角α=15°，滑塊上B的載荷Fv=20kN。螺桿為雙頭矩形螺紋，平均直徑d2=30mm，螺距p=8mm。已知所有接觸面的摩擦系數(shù)f=0.15。若楔塊A兩端軸環(huán)的摩擦力矩忽略不計，試求所需的力矩M。題3.9圖題3.10圖3.10圖示機組是由一個電動機經(jīng)帶傳動和減速器，帶動兩個工作機A和B。已知兩工作機的輸出功率和效率分別為：PA=2kW、ηA=0.8，PB=3Kw，ηB=0.7；每對齒輪傳動的效率η1=0.95，每個支承的效率η2=0.98，帶傳動的效率η3=0.9。求電動機的功率和機組的效率。第4章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計4.1在鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD中，若AB、BC、CD三桿的長度分別為：a=120mm，b=280mm,c=360mm，機架AD的長度d為變量。試求；(1)當此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)時，d的取值范圍；(2)當此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)時,d的取值范圍；(3)當此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)時,d的取值范圍。4.2如圖所示為轉(zhuǎn)動翼板式油泵，由四個四桿機構(gòu)組成，主動盤繞固定軸A轉(zhuǎn)動，試畫出其中一個四桿機構(gòu)的運動簡圖(畫圖時按圖上尺寸，并選取比例尺μl=0.0005m/mm，即按圖上尺寸放大一倍)，并說明它們是哪一種四桿機構(gòu)。題4.2圖題4.3圖4.3試畫出圖示兩個機構(gòu)的運動簡圖(畫圖要求與題4.2相同)，并說明它們是哪—種機構(gòu)。4.4圖示為一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件又如何?題4.4圖題4.5圖4.5在圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，各桿的長度為l1=28mm，l2=52mm，l3=50mm，l4=72mm，試求：1)當取桿4為機架時，該機構(gòu)的極位夾角θ、桿3的最大擺角Ψ、最小傳動角γmin和行程速比系數(shù)K；2)當取桿1為機架時，將演化成何種類型的機構(gòu)?為什么?并說明這時C、D兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副；3)當取桿3為機架時，又將演化成何種機構(gòu)?這時A、B兩個轉(zhuǎn)動副是否仍為周轉(zhuǎn)副?4.6設(shè)曲柄搖桿機構(gòu)ABCD中，桿AB、BC、CD、AD的長度分別為：a=80mm，b=160mm，c=280mm，d=250mm，AD為機架。試求：1)行程速度變化系數(shù)K；2)檢驗最小傳動角γmin，許用傳動角[γ]=40o。4.7偏置曲柄滑塊機構(gòu)中，設(shè)曲柄長度a=120mm，連桿長度b=600mm，偏距e=120mm，曲柄為原動件，試求：1)行程速度變化系數(shù)K和滑塊的行程h；2)檢驗最小傳動角γmin，[γ]=40o；3)若a與b不變，e=0時，求此機構(gòu)的行程速度變化系數(shù)K。4.8插床中的主機構(gòu)，如圖所示，它是由轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)ACB和曲柄滑塊機構(gòu)ADP組合而成。已知LAB=100mm，LAD=80mm，試求：1)當插刀P的行程速度變化系數(shù)K＝1.4時，曲柄BC的長度LBC及插刀的行程h；2)若K=2時，則曲柄BC的長度應(yīng)調(diào)整為多少?此時插刀P的行程h是否變化?題4.8圖題4.9圖4.9圖示兩種形式的抽水唧筒機構(gòu)，圖a以構(gòu)件1為主動手柄，圖b以構(gòu)件2為主動手柄。設(shè)兩機構(gòu)尺寸相同，力F垂直于主動手柄，且力F的作用線距點B的距離相等，試從傳力條件來比較這兩種機構(gòu)哪一種合理。4.10圖示為腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構(gòu)。鉸鏈中心A、B在鉛垂線上，要求踏板DC在水平位置上下各擺動10o，且lDC=500mm，lAD=1000mm。試求曲柄AB和連桿BC的長度lAB和lBC，并畫出機構(gòu)的死點位置。題4.10圖題4.11圖4.11圖示為一實驗用小電爐的爐門裝置，在關(guān)閉時為位置El，開啟時為位置E2，試設(shè)計一四桿機構(gòu)來操作爐門的啟閉(各有關(guān)尺寸見圖)。在開啟時爐門應(yīng)向外開啟，爐門與爐體不得發(fā)生干涉。而在關(guān)閉時，爐門應(yīng)有一個自動壓向爐體的趨勢(圖中S為爐門質(zhì)心位置)。B、C為兩活動鉸鏈所在位置。4.12圖示為一雙聯(lián)齒輪變速裝置，用撥叉DE操縱雙聯(lián)齒輪移動，現(xiàn)擬設(shè)計一個鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD；操縱撥叉DE擺動。已知：lAD=100mm，鉸鏈中心A、D的位置如圖所示，撥叉行程為30mm，撥叉尺寸lED=lDC=40mm，固定軸心D在撥叉滑塊行程的垂直平分線上。又在此四桿機構(gòu)ABCD中，構(gòu)件AB為手柄，當它在垂直向上位置AB1時，撥叉處于位置E1，當手柄AB逆時針方向轉(zhuǎn)過θ=90o而處于水平位置AB2時，撥叉處于位置E2。試設(shè)計此四桿機構(gòu)。題4.12圖題4.13圖4.13已知某操縱裝置采用一鉸鏈四桿機構(gòu)，其中l(wèi)AB=50mm,lAD=72mm，原動件AB與從動件CD上的一標線DE之間的對應(yīng)角位置關(guān)系如圖所示。試用圖解法設(shè)計此四桿機構(gòu)。4.14圖示為一用于控制裝置的搖桿滑塊機構(gòu)，若已知搖桿與滑塊的對應(yīng)位置為：φ1=60o、s1=80mm,φ2=90o、s2=60mm，φ3=120o、s3=40mm。偏距e=20mm。試設(shè)計該機構(gòu)。題4.14圖4.15如圖所示的顎式碎礦機，設(shè)已知行程速度變化系數(shù)K=1.25，顎板CD(搖桿)的長度lCD=300mm，顎板擺角ψ=30o，試確定：(1)當機架AD的長度lAD=280mm時，曲柄AB和連桿BC的長度lAB和lBC；(2)當曲柄AB的長度lAB=50mm時，機架AD和連桿BC的長度lAD和lBC。并對此兩種設(shè)計結(jié)果，分別檢驗它們的最小傳動角γmin，[γ]=40o。題4.15圖題4.16圖4.16設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)，已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1.5，滑塊行程h=50mm，偏距e=20mm，如圖所示。試求曲柄長度lAB和連桿長度lBC。4.17在圖示牛頭刨床的主運動機構(gòu)中，已知中心距l(xiāng)AC=300mm，刨頭的沖程H=450mm，行程速度變化系數(shù)K=2，試求曲柄AB和導(dǎo)桿CD的長度lAB和lCD。4.18試設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知搖桿CD的行程速度變化系數(shù)K=1.5，其長度lCD=75mm，搖桿右邊的一個極限位置與機架之間的夾角ψ=ψ1=45o，如圖所示。機架的長度lAD=100mm。試求曲柄AB和連桿BC的長度lAB和lBC。題4.17圖題4.18圖4.19圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知機架AD的長度lAD=100mm，兩連架桿三組對應(yīng)角為：φ1=60o，ψ1=60o：φ2=105o，ψ2=90o；φ3=150o，ψ3=120o。試用解析法設(shè)計此四桿機構(gòu)。題4.19圖第5章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計5.1如圖所示，B0點為從動件尖頂離凸輪軸心O最近的位置，B′點為凸輪從該位置逆時針方向轉(zhuǎn)過90o后，從動件尖頂上升s時的位置。用圖解法求凸輪輪廓上與B′點對應(yīng)的B點時，應(yīng)采用圖示中的哪一種作法?并指出其它各作法的錯誤所在。題5.1圖5.2在圖中所示的三個凸輪機構(gòu)中，已知R＝40mm，a＝20mm，e＝15mm，rr＝20mm。試用反轉(zhuǎn)法求從動件的位移曲線s—s(δ)，并比較之。(要求選用同一比例尺，畫在同一坐標系中，均以從動件最低位置為起始點)。5.3如圖所示的兩種凸輪機構(gòu)均為偏心圓盤。圓心為O，半徑為R＝30mm，偏心距l(xiāng)OA=10mm，偏距e＝10mm。試求：(1)這兩種凸輪機構(gòu)從動件的行程h和凸輪的基圓半徑r0；(2)這兩種凸輪機構(gòu)的最大壓力角αmax的數(shù)值及發(fā)生的位置(均在圖上標出)。題5.2圖題5.3圖5.4在如圖所示上標出下列凸輪機構(gòu)各凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過45o后從動件的位移s及輪廓上相應(yīng)接觸點的壓力角α。題5.4圖題5.5圖5.5如圖所示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，凸輪為一偏心圓，其直徑D＝32mm，滾子半徑rr=5mm，偏距e=6mm。根據(jù)圖示位置畫出凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓，求出最大行程h、推程角及回程角，并回答是否存在運動失真。5.6在圖所示的凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的部分輪廓曲線，試求：1．在圖上標出滾子與凸輪由接觸點D1到接觸點D2的運動過程中，對應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)過的角度。2．在圖上標出滾子與凸輪在D2點接觸時凸輪機構(gòu)的壓力角α。題5.6圖5.7試以作圖法設(shè)計一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪的輪廓曲線。凸輪以等角速度順時針回轉(zhuǎn)，從動件初始位置如圖所示，已知偏距e=l0mm,基圓半徑r0＝40mm,滾子半徑rr＝10mm。從動件運動規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)角δ=0o~150o時，從動件等速上升h=30mm；δ=150o~180o時,從動件遠休止；δ=180o~300o時從動件等加速等減速回程30mm；δ=300o~360o時從動件近休止。題5.7圖題5.8圖5.8試以作圖法設(shè)計一個對心平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪的輪廓曲線。設(shè)已知凸輪基圓半徑r0＝30mm，從動件平底與導(dǎo)軌的中心線垂直，凸輪順時針方向等速轉(zhuǎn)動。當凸輪轉(zhuǎn)過120o時從動件以等加速等減速運動上升20mm，再轉(zhuǎn)過150o時，從動件又以余弦加速度運動回到原位，凸輪轉(zhuǎn)過其余90o時，推桿靜止不動。這種凸輪機構(gòu)壓力角的變化規(guī)律如何?是否也存在自鎖問題?若有應(yīng)如何避免？5.9在如圖所示的凸輪機構(gòu)中，已知擺桿AB在起始位置時垂直于OB，lOB＝40mm，lAB＝80mm，滾子半徑rr＝10mm，凸輪以等角速度ω順時針轉(zhuǎn)動。從動件運動規(guī)律如下：當凸輪轉(zhuǎn)過180o時，從動件以正弦加速度運動規(guī)律向上擺動30o；當凸輪再轉(zhuǎn)過150o時，從動件又以余弦加速度運動規(guī)律返回原來位置，當凸輪轉(zhuǎn)過其余30o時，從動件停歇不動。題5.9圖題5.10圖5.10設(shè)計一移動從動件圓柱凸輪機構(gòu)，凸輪的回轉(zhuǎn)方向和從動件的起始位置如圖所示。已知凸輪的平均半徑Rm＝40mm，滾于半徑rr＝10mm。從動件運動規(guī)律如下：當凸輪轉(zhuǎn)過180o時，從動件以等加速等減速運動規(guī)律上升60mm；當凸輪轉(zhuǎn)過其余180o時，從動件以余弦加速度運動規(guī)律返回原處。5.11如圖所示為書本打包機的推書機構(gòu)簡圖。凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，通過擺桿滑塊機構(gòu)帶動滑塊D左右移動，完成推書工作。已知滑塊行程H=80mm，凸輪理論廓線的基圓半徑r0＝50mm，lAC＝160mm，lOD＝120mm，其它尺寸如圖所示。當滑塊處于左極限位置時，AC與基圓切于B點；當凸輪轉(zhuǎn)過120o時，滑塊以等加速等減速運動規(guī)律向右移動80mm；當凸輪接著轉(zhuǎn)過30o時，滑塊在右極限位置靜止不動；當凸輪再轉(zhuǎn)過60o時，滑塊又以等加速等減速運動向左移動至原處；當凸輪轉(zhuǎn)過一周中最后150o時，滑塊在左極限位置靜止不動。試設(shè)計該凸輪機構(gòu)。5.12圖示為滾子擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知R=30mm,lOA＝15mm,lCB＝145mm,lCA＝45mm,試根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理圖解求出：凸輪的基圓半徑r0，從動件的最大擺角ψmax和凸輪的推程運動角δ0。(r0、ψmax和δ0請標注在圖上，并從圖上量出它們的數(shù)值)。5.13在圖示的對心直動滾子從動桿盤形凸輪機構(gòu)中，凸輪的實際輪廓線為一圓，圓心在A點，半徑R=40mm，凸輪繞軸心逆時針方向轉(zhuǎn)動。lOA＝25mm，滾子半徑rr＝10mm。試問：(1)理論輪廓為何種曲線?(2)凸輪基圓半徑r0=?(3)從動桿升程h=?(4)推程中最大壓力角αmax=?(5)若把滾子半徑改為15mm，從動桿的運動有無變化?為什么?題5.11圖題5.12圖題5.13圖題5.15圖5.14試用解析法設(shè)計偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪的理論輪廓曲線和工作廓線。已知凸輪軸置于從動件軸線右側(cè)，偏距e=20mm，基圓半徑r0=50mm，滾子半徑rr=10mm。凸輪以等角速度沿順時針方向回轉(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過角δ1=120o的過程中，從動件按正弦加速度運動規(guī)律上升h=50mm；凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ2=30o時，從動件保持不動；其后，凸輪再回轉(zhuǎn)角度δ3=60o期間，從動件又按余弦加速度運動規(guī)律下降至起始位置；凸輪轉(zhuǎn)過一周的其余角度時，從動件又靜止不動。5.15如圖所示設(shè)計一直動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)的凸輪廓線。已知凸輪以等角速度ω順時針方向轉(zhuǎn)動，基圓半徑r0=30mm，平底與導(dǎo)路方向垂直。從動件的運動規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)過180o，從動件按簡諧運動規(guī)律上升25mm；凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過180o，從動件以等加速等減速運動規(guī)律回到最低位。(用計算機編程計算時，凸輪轉(zhuǎn)角可隔10o計算。用計算器計算時，可求出凸輪轉(zhuǎn)過60o、240o的凸輪實際廓線的坐標值。)5.16設(shè)計一擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的凸輪廓線。已知凸輪以等角速度ω逆時針方向轉(zhuǎn)動，基圓半徑r0=30mm，滾子半徑rr=6mm，擺桿長l＝50mm，凸輪轉(zhuǎn)動中心O與擺桿的擺動中心之間的距離為lAB＝60mm。從動件的運動規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)過180o，從動件按擺線運動規(guī)律向遠離凸輪中心方向擺動30o；凸輪再轉(zhuǎn)過180o，從動件以簡諧運動規(guī)律回到最低位。(用計算機編程計算時，凸輪轉(zhuǎn)角可隔10o計算，用計算器計算時，可求出凸輪轉(zhuǎn)過60o、270o的凸輪理論廓線和實際廓線的坐標值。)題5.16圖第六章齒輪機構(gòu)及其設(shè)計6.1在圖中，已知基圓半徑rb=50mm，現(xiàn)需求：1)當rk=65mm時，漸開線的展角θk、漸開線的壓力角αk和曲率半徑ρk。2)當θk=20°時，漸開線的壓力角αk及向徑rk的值。題6.1圖6.2當壓力角α=20°的正常齒制漸開線標準外直齒輪，當漸開線標準齒輪的齒根圓與基圓重合時，其齒數(shù)z應(yīng)為多少?又當齒數(shù)大于以上求得的齒數(shù)時，試問基圓與齒根圓哪個大?6.3已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪α=20°、m=5mm、z=40，試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。6.4在一機床的主軸箱中有一直齒圓柱漸開線標準齒輪，經(jīng)測量其壓力角α=20°，齒數(shù)z=40，齒頂圓直徑da=84mm?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)該齒輪已經(jīng)損，需重做一個齒輪代換，試確定這個齒輪的模數(shù)。6.5已知一對外嚙合標準直齒輪傳動，其齒數(shù)z1=24、z2=110，模數(shù)m=3mm，壓力角α=20°，正常齒制。試求：1)兩齒輪的分度圓直徑d1、d2；2)兩齒輪的齒頂圓直徑da1、da2；3)齒高h；4)標準中心距a;5)若實際中心距a′=204mm，試求兩輪的節(jié)圓直徑d1′、d2′。6.6用卡尺測量一齒數(shù)z1=24的漸開線直齒輪。現(xiàn)測得其齒頂圓直徑da1=208mm，齒根圓直徑df=172mm。測量公法線長度Wk時，當跨齒數(shù)k=2時，Wk=37.55mm；k=3時，Wk=61.83mm。試確定該齒輪的模數(shù)m、壓力角α、齒頂高系數(shù)ha*；和頂隙系數(shù)c*。6.7一對外嚙合標準直齒輪，已知兩齒輪的齒數(shù)z1=23、z2=67，模數(shù)m=3mm，壓力角α=20°，正常齒制。試求：1)正確安裝時的中心距a、嚙合角α′及重合度，并繪出單齒及雙齒嚙合區(qū)；2)實際中心距a′=136mm時的嚙合角α′和重合度。6.8設(shè)有一對外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪傳動，已知兩輪齒數(shù)分別為z1=30、z2=40，模數(shù)m=20mm，壓力角α=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1。試求當實際中心距a′=702.5mm時兩輪的嚙合角α′和頂隙c。（實際頂隙就等于標準頂隙加上中心距的變動量）6.9某對平行軸斜齒輪傳動的齒數(shù)z1=20、z2=37，模數(shù)mn=3mm，壓力角α=20°，齒寬B1=50mm、B2=45mm,螺旋角β=15°，正常齒制。試求：1)兩齒輪的齒頂圓直徑da1、da2；2)標準中心距a；3）總重合度εγ；4）當量齒數(shù)zv1、zv2。6.10設(shè)有一對漸開線標準直齒圓柱齒輪，其齒數(shù)分別為z1=20、z2=80，模數(shù)m=4mm，壓力角α=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1，要求剛好保持連續(xù)傳動，求允許的最大中心距誤差△a。6.11有一齒條刀具，m=2mm、α=20°、ha*=1。刀具在切制齒輪時的移動速度v刀＝1mm/s。試求：1)用這把刀具切制z＝14的標準齒輪時，刀具中線離輪坯中心的距離L為多少?輪坯每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)為多少?2)若用這把刀具切制z＝14的變位齒輪，其變位系數(shù)x＝0.5，則刀具中線離輪坯中心的距離L應(yīng)為多少?輪坯每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)為多少?6.12在圖中所示機構(gòu)中，所有齒輪均為直齒圓柱齒輪，模數(shù)均為2mm，z1=15、z2=32、z3=20、z4=30，要求輪1與輪4同軸線。試問：1)齒輪1、2與齒輪3、4應(yīng)選什么傳動類型最好?為什么?2)若齒輪1、2改為斜齒輪傳動來湊中心距，當齒數(shù)不變，模數(shù)不變時，斜齒輪的螺旋角應(yīng)為多少?3)斜齒輪1、2的當量齒數(shù)是多少?4）當用范成法（如用滾刀）來加工齒數(shù)z1=15的斜齒輪1時，是否會產(chǎn)身產(chǎn)生根切？題6.12圖題6.13圖6.13圖中所示為一對螺旋齒輪機構(gòu)，其中交錯角為45°，小齒輪齒數(shù)為36，螺旋角為20°（右旋），大齒輪齒數(shù)為48，為右旋螺旋齒輪，法向模數(shù)均為2.5mm。試求：1)大齒輪的螺旋角；2)法面齒距；3)小齒輪端面模數(shù)；4)大齒輪端面模數(shù)；5)中心距；6)當n2＝400r/min時，齒輪2的圓周速度vp2和滑動速度的大小。6.14一對阿基米德標準蝸桿蝸輪機構(gòu)，z1=2、z2=50，m=8mm,q＝10，試求：1)傳動比i12和中心距a；2)蝸桿蝸輪的幾何尺寸。6.15如圖所示在蝸桿蝸輪傳動中，蝸桿的螺旋線方向與轉(zhuǎn)動方向如圖所示，試畫出各個蝸輪的轉(zhuǎn)動方向。題6.15圖6.16一漸開線標準直齒圓錐齒輪機構(gòu)，z1=16、z2=32、m=6mm、α=20°、ha*=1、Σ=90°，試設(shè)計這對直齒圓錐齒輪機構(gòu)。6.17一對標準直齒圓錐齒輪傳動，試問：1）當z1=14、z2=30、Σ=90°時，小齒輪是否會產(chǎn)生根切？2）當z1=14、z2=20、Σ=90°時，小齒輪是否會產(chǎn)生根切？第7章齒輪系及其設(shè)計7.1在圖示的車床變速箱中，已知各輪齒數(shù)為：Z1＝42，Z2=58，Z3’＝38，Z4’=42，Z5’＝50，Z6’=48，電動機轉(zhuǎn)速為1450r/min,若移動三聯(lián)滑移齒輪a使樹輪3′和4′嚙合，又移動雙聯(lián)滑移齒輪b使齒輪5′和6′嚙合，試求此時帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向。題7.1圖題7.2圖7.2在圖示某傳動裝置中，已知：Z1=60，Z2=48，Z2’=80，Z3＝120，Z3’=60，Z4=40，蝸桿Z4’＝2(右旋)，蝸輪Z5=80，齒輪Z5’＝65，模數(shù)m＝5mm,主動輪1的轉(zhuǎn)速為n1＝240r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示。試求齒條6的移動速度v6的大小和方向。7.3圖示為一電動卷揚機的傳動簡圖。已知蝸桿1為單頭右旋蝸桿，蝸輪2的齒數(shù)Z2＝42，其余各輪齒數(shù)為：Z2’=18，Z3=78，Z3’=18，Z4＝55；卷簡5與齒輪4固聯(lián)，其直徑D5=400mm,電動機轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,試求：(1)轉(zhuǎn)筒5的轉(zhuǎn)速n5的大小和重物的移動速度v。(2)提升重物時，電動機應(yīng)該以什么方向旋轉(zhuǎn)？題7.3圖題7.5圖7.4在圖7.13所示的滾齒機工作臺的傳動系統(tǒng)中。已知各輪齒數(shù)為z1=15,z2=28,z3=15,z4=55,z9=40,被加工齒輪B的齒數(shù)為64，試求傳動比i75。7.5在圖示周轉(zhuǎn)輪系中，已知各輪齒數(shù)為z1=60，z2=20，z2'=20，z3=20，z4=20，z5=100，試求傳動比i41。7.6在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為z1=26，z2=32，z2'=22，z3=80，z4=36，又n1=300r/min，n3=50r/min，兩者轉(zhuǎn)向相反，試求齒輪4的轉(zhuǎn)速n4的大小和方向。題7.6圖題7.7圖7.7在圖示為雙螺旋槳飛機的減速器．已知z1=26，z2=20，z4=30，z5=18及n1=15000r/min，試求nP和nQ的大小和方向。7.8在圖示復(fù)合輪系中,已知：z1=22，z3=88，z3'=z5，試求傳動比i15。7.9在圖示的自行車里程表機構(gòu)中，c為車輪軸，P為里程表指針，已知各輪齒數(shù)為z1=17，z3=23，z4=19，z4'=20，z5=24，設(shè)輪胎受壓變形后使28英寸車輪的有效直徑為0.7m，當車行1km時，表上的指針剛好回轉(zhuǎn)一周，試求齒輪2的齒數(shù)。題7.8圖題7.9圖7.10汽車自動變速器中的預(yù)選式行星變速器如圖所示。I軸為主動軸，II軸為從動軸，S、P為制動帶,其傳動有兩種情況：(1)S壓緊齒輪3、P處于松開狀態(tài)；(2)P壓緊齒輪6、S處于松開狀態(tài)。已知各輪齒數(shù)z1=30，z2=30，z3=z6=90，z4=40，z5=25，試求兩種情況下的傳動比iⅠⅡ。題7.10圖題7.11圖7.11圖示為一龍門刨床工作臺的變速換向機構(gòu)，J、K為電磁制動器，它們可分別剎住構(gòu)件A和3，設(shè)已知各輪的齒數(shù)，求分別剎住A和3時的傳動比i1B。7.12在圖示輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)為：z1=34，z5=50，z6=18，z7=36，z3=z4，齒輪1的轉(zhuǎn)速為n1=1500r/min，試求齒輪7的轉(zhuǎn)速n7。題7.12圖題7.13圖7.13在圖示的輪系中．已知各輪齒數(shù)為：z1=90，z2=60，z2'=30，z3=30，z3'=24，z4=18，z5=60，z5'=36，z6=32，運動從A，B兩軸輸入，由構(gòu)件H輸出。已知nA=100r/min，nB=900r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示，試求輸出軸H的轉(zhuǎn)數(shù)nH的大小和方向。7.14在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=24，z1'=30，z2=95，z3=89，z3'=102，z4=80，z4'=40，z5=17，試求傳動比i15。7.15在圖示的行星輪系中．已知z1=20，z2=32，模數(shù)m=6mm，試求齒輪3的齒數(shù)z3和系桿H的長度lH。題7.14圖題7.15圖第8章其它常用機構(gòu)和組合機構(gòu)8.1棘輪機構(gòu)有什么特點？為什么棘爪與棘輪輪齒接觸處的公法線要位于棘輪與棘爪的轉(zhuǎn)動中心之間？8.2某牛頭刨床的進給機構(gòu)中，設(shè)進給螺旋的導(dǎo)程為5mm，而與螺旋固接的棘輪有40個齒，問該牛頭刨床的最小進給量是多少？若要求牛頭刨床的進給量為0.5mm，則棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)為多大？8.3槽輪機構(gòu)有什么特點？何謂運動系數(shù)k，為什么k不能大于1？8.4某自動車床上裝有一單銷六槽式外接槽輪機構(gòu)，已知槽輪停歇時間進行工藝動作，所需工藝時間為30s，試確定槽輪的轉(zhuǎn)速。8.5某外槽輪機構(gòu)中，若已知槽輪的槽數(shù)為6，槽輪的運動時間為，停歇時間為，求槽輪的運動系數(shù)及所需的圓銷數(shù)目。8.6為什么不完全齒輪機構(gòu)主動輪首、末兩輪齒的齒高一般需要削減？加在瞬心附加桿后，是否仍需削減，為什么？8.7圖8.18b所示的螺旋機構(gòu)中，若螺桿1上的兩段螺紋均為右旋螺紋，A段的導(dǎo)程為pA=1mm，B段的導(dǎo)程為pB=0.75mm，試求當手輪按圖示方向轉(zhuǎn)動一周時，螺母2相對于導(dǎo)軌3移動的方向入距離大小。又若將A段螺紋旋向改為左旋，而B段的旋向及其它參數(shù)不變，則結(jié)果又如何？8.8雙萬向聯(lián)軸節(jié)為保證其主、從動軸間的傳動比為常數(shù)，應(yīng)滿足哪些條件？滿足這些條件后，當主動軸作勻速轉(zhuǎn)動時，中間軸和從動軸均作勻速運動嗎？8.9機械有哪幾種組合方法？試分析圖8.29b、8.34b、8.35b所示機構(gòu)是什么形式的組合系統(tǒng)，并畫出其運動傳遞框圖。8.10圖8.29a所示的刻字機構(gòu)組合系統(tǒng)中，可通過設(shè)計相應(yīng)的凸輪輪廓，全移動副十字滑塊上的M點就可以刻出任一數(shù)字或字母?，F(xiàn)需刻寫字母“B”，其尺寸如題8.10圖所示，試將滑塊“B”字軌跡分解成分別控制水平和垂直運動的兩凸輪機構(gòu)從動件運動規(guī)律和，并簡述凸輪廓線的設(shè)計要點。題8.10圖第九章機械的平衡9.1解釋以下基本概念：靜平衡、動平衡、平衡基面、質(zhì)徑積、平衡精度、平面機構(gòu)平衡。9.2經(jīng)過動平衡的構(gòu)件是否一定是靜平衡的?經(jīng)過靜平衡的構(gòu)件是否一定要再進行動平衡?為什么?講清具體條件。9.3在圖示的盤形轉(zhuǎn)子中，有四個偏心質(zhì)量位于同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，其大小及回轉(zhuǎn)半徑分別為m1=5kg，m2=7kg，m3=8kg，m4=6kg，r1=r4=100mm，r2=200mm，r3=150mm，方位如圖所示。又設(shè)平衡質(zhì)量m的回轉(zhuǎn)半徑r＝250mm，試求平衡質(zhì)量m的大小及方位。題9.3圖題9.4圖9.4在圖示的轉(zhuǎn)子中，已知各偏心質(zhì)量m1=10kg，m2=15kg，m3=20kg，m4=10kg，它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為r1=300mm，r2=r4=150mm，r3=100mm，又知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面間的距離為l1=l2=l3=200mm，各偏心質(zhì)量問的方位角為α1=1200，α2=600，α3=900，α4=300。若置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的平衡質(zhì)量mⅠ和mⅡ的回轉(zhuǎn)半徑均為400mm，試求mⅠ和mⅡ的大小和方位。9.5如圖示用去重法平衡同軸轉(zhuǎn)子1及帶輪2，已知其上三個偏心質(zhì)量和所在半徑分別為：m1=0.3kg，m2=0.1kg，m3=0.2kg，r1=90mm，r2=200mm，r3=150mm，l1=20mm,l2=80mm,l3=100mm,l=300mm,α2=450，α3=300。取轉(zhuǎn)子兩端面Ⅰ和Ⅱ為平衡基面，去重半徑為230mm。求應(yīng)去除的不平衡質(zhì)量的大小和方位。題9.5圖9.6圖示大型轉(zhuǎn)子沿軸向有三個偏心質(zhì)量，其質(zhì)量和所在半徑分別為m1=4kg，m2=2kg，m3=3kg，r1=160mm，r2=200mm，r3=150mm。各偏心質(zhì)量的相位和軸向位置如圖示：α2=150，α3=300。l1=200mm，l2=400mm，l3=200mm，l4=150mm.，如選擇轉(zhuǎn)子兩個端面Ⅰ和Ⅱ做為平衡基面，求所需加的平衡質(zhì)徑積的大小和方位。如選端面Ⅱ及轉(zhuǎn)子中截面Ⅲ作為平衡基面，質(zhì)徑積的大小有何改變?題9.6圖9.7圖示四桿機構(gòu)中AB=50mm，BC=200mm，CD=150mm，AD=250mm，AS1=20mm，BE=100mm，ES2=40mm，CF=50mm，F(xiàn)S3=30mm，m1=1kg,，m2=2kg，m3=30kg，試在AB、CD桿上加平衡質(zhì)量實現(xiàn)機構(gòu)慣性力的完全平衡。9.8圖示曲柄滑塊機構(gòu)中各構(gòu)件尺寸為：lAB=50mm，lBC=200mm，滑塊C的質(zhì)量為20kg~1000kg，且忽略曲柄AB及連桿BC的質(zhì)量。試問：(1)如曲柄AB處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下工作，且C處質(zhì)量較小時應(yīng)如何考慮平衡措施?(2)如曲柄AB處于較高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下工作，且C處質(zhì)量較大時，又應(yīng)如何考慮平衡措施?(3)質(zhì)量與速度兩者之間何者對慣性力的產(chǎn)生起主要作用？為什么?(4)有沒有辦法使此機構(gòu)達到完全平衡?題9.7圖題9.8圖9.9在圖示的曲柄滑塊機構(gòu)中，S1、S2和S3為曲柄、連桿和滑塊的質(zhì)心。已知各構(gòu)件的尺寸和質(zhì)量如下：lAB=100mm，lBC=500mm，lAS1=70mm,lBS2=200mm，m1=10kg，m2=50kg，m3=120kg，欲在曲柄AB上加一平衡質(zhì)量m來平衡該機構(gòu)的慣性力，問：(1)m應(yīng)加于曲柄AB的什么方向上?(2)將m加于C′處，且lAC’＝100mm，m=?(3)此時可否全部平衡掉機構(gòu)的慣性力?題9.9圖機械原理作業(yè)第一章結(jié)構(gòu)分析作業(yè)1.2解：F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－1=0該機構(gòu)不能運動，修改方案如下圖：1.2解：（a）F=3n－2PL－PH=3×4－2×5－1=1A點為復(fù)合鉸鏈。（b）F=3n－2PL－PH=3×5－2×6－2=1B、E兩點為局部自由度,F、C兩點各有一處為虛約束。（c）F=3n－2PL－PH=3×5－2×7－0=1FIJKLM為虛約束。1.3解：F=3n－2PL－PH=3×7－2×10－0=11）以構(gòu)件2為原動件，則結(jié)構(gòu)由8－7、6－5、4－3三個Ⅱ級桿組組成，故機構(gòu)為Ⅱ級機構(gòu)(圖a)。2）以構(gòu)件4為原動件，則結(jié)構(gòu)由8－7、6－5、2－3三個Ⅱ級桿組組成，故機構(gòu)為Ⅱ級機構(gòu)(圖b)。3）以構(gòu)件8為原動件，則結(jié)構(gòu)由2－3－4－5一個Ⅲ級桿組和6－7一個Ⅱ級桿組組成，故機構(gòu)為Ⅲ級機構(gòu)(圖c)。(a)(b)(c)

第二章運動分析作業(yè)2.1解：機構(gòu)的瞬心如圖所示。2.2解：取作機構(gòu)位置圖如下圖所示。1.求D點的速度VD而，所以2.求ω13.求ω2因，所以4.求C點的速度VC2.3解：取作機構(gòu)位置圖如下圖a所示。1.求B2點的速度VB2VB2=ω1×LAB=10×30=300mm/s2.求B3點的速度VB3VB3＝VB2＋VB3B2大??？ω1×LAB？方向⊥BC⊥AB∥BC取作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：，所以由圖a量得：BC=123mm,則3.求D點和E點的速度VD、VE利用速度影像在速度多邊形，過p點作⊥CE，過b3點作⊥BE，得到e點；過e點作⊥pb3，得到d點,由圖量得：，，所以，；4.求ω35.求6.求aB3＝aB3n＋aB3t＝aB2＋aB3B2k＋aB3B2τ大小ω32LBC？ω12LAB2ω3VB3B2？方向B→C⊥BCB→A⊥BC∥BC取作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：，,所以7.求8.求D點和E點的加速度aD、aE利用加速度影像在加速度多邊形，作∽,即，得到e點；過e點作⊥，得到d點,由圖量得：，，所以，。2.7解：取作機構(gòu)位置圖如下圖a所示。一、用相對運動圖解法進行分析1.求B2點的速度VB2VB2=ω1×LAB=20×0.1=2m/s2.求B3點的速度VB3VB3＝VB2＋VB3B2大小？ω1×LAB？方向水平⊥AB∥BD取作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：，所以而VD=VB3=1m/s3.求4.求aB3＝aB2n＋aB3B2τ大?。喀?2LAB？方向水平B→A∥BD取作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：，所以。二、用解析法進行分析第三章動力分析作業(yè)3.1解：根據(jù)相對運動方向分別畫出滑塊1、2所受全反力的方向如圖a所示，圖b中三角形①、②分別為滑塊2、1的力多邊形，根據(jù)滑塊2的力多邊形①得：，由滑塊1的力多邊形②得：，而所以3.2解：取作機構(gòu)運動簡圖，機構(gòu)受力如圖a)所示；取作機構(gòu)力多邊形，得：，，，，，3.2解：機構(gòu)受力如圖a)所示由圖b)中力多邊形可得：所以3.3解：機構(gòu)受力如圖所示由圖可得：對于構(gòu)件3而言則：，故可求得對于構(gòu)件2而言則：對于構(gòu)件1而言則：，故可求得3.7解：1.根據(jù)相對運動方向分別畫出滑塊1所受全反力的方向如圖a所示，圖b為滑塊1的力多邊形，正行程時Fd為驅(qū)動力，則根據(jù)滑塊1的力多邊形得：，則夾緊力為：2.反行程時取負值，為驅(qū)動力，而為阻力，故，而理想驅(qū)動力為：所以其反行程效率為：當要求其自鎖時則，，故，所以自鎖條件為：3.10解：1.機組串聯(lián)部分效率為：2.機組并聯(lián)部分效率為：3.機組總效率為：4.電動機的功率輸出功率：電動機的功率：第四章平面連桿機構(gòu)作業(yè)4.1解：1.①d為最大，則故②d為中間，則故所以d的取值范圍為：2.①d為最大，則故②d為中間，則故③d為最小，則故④d為三桿之和，則所以d的取值范圍為：和3.①d為最小，則故4.3解：機構(gòu)運動簡圖如圖所示，其為曲柄滑塊機構(gòu)。4.5解：1.作機構(gòu)運動簡圖如圖所示；由圖量得：，，，，所以，行程速比系數(shù)為：2.因為所以當取桿1為機架時，機構(gòu)演化為雙曲柄機構(gòu)，C、D兩個轉(zhuǎn)動副是擺轉(zhuǎn)副。3.當取桿3為機架時，機構(gòu)演化為雙搖桿機構(gòu)，A、B兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)副。4.7解：1.取作機構(gòu)運動簡圖如圖所示；由圖量得：，故行程速比系數(shù)為：由圖量得：行程：2.由圖量得：，故3.若當，則K=1，無急回特性。4.11解：1.取，設(shè)計四桿機構(gòu)如圖所示。2.由圖