機(jī)械原理 7系 機(jī)械原理習(xí)題集

第十七章機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)

1.試判別圖示各運(yùn)動(dòng)鏈能否成為機(jī)構(gòu)，并說(shuō)明理由。

（C）

2.計(jì)算圖示各機(jī)構(gòu)的自由度。并判斷其中是否含有復(fù)合較鏈、局部自由度或虛約束，如有，請(qǐng)

指出。

2

3.說(shuō)明圖示各機(jī)構(gòu)的組成原理，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別和所含桿組的數(shù)目。對(duì)于圖（f）所示機(jī)構(gòu),

當(dāng)分別以構(gòu)件1,3,7為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別會(huì)有什么變化。

(d)

第十八章連桿機(jī)構(gòu)

1.在圖示錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=30mm,取AD為機(jī)架。

（1）如果該機(jī)構(gòu)能成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且48是曲柄，求/八8的取值范圍；

（2）如果該機(jī)構(gòu)能成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求/八s的取值范圍；

（3）如果該機(jī)構(gòu)能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求的取值范圍。

2.在圖示的較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿件長(zhǎng)度分別為，8=28mm,ZBC=70nun,lCD=50mm,

lAD=72mm。

⑴若取AO為機(jī)架，作圖求該機(jī)構(gòu)的極位夾角桿CO的最大擺角W和最小傳動(dòng)角

⑵若取A8為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)將演化為何種類型的機(jī)構(gòu)？為什么？請(qǐng)說(shuō)明這時(shí)C,D

兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是整轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副？

3.在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為：/[8lRC=260mm,lCD=200mm,

/仞=80mm；并已知構(gòu)件A3為原動(dòng)件，沿順時(shí)針?lè)较騽蛩倩剞D(zhuǎn)，試確定：

（1）四桿機(jī)構(gòu)A8C。的類型；

（2）作圖求該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角匕向；

（3）作圖求滑塊F的行程速度變化系數(shù)K。

B

6

4.在圖示的凸輪機(jī)構(gòu)中，若已知凸輪2以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試求從動(dòng)件上點(diǎn)3的速度。假

設(shè)構(gòu)件3在2上作純滾動(dòng)，求點(diǎn)8'的速度。

5.在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知曲柄2順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，角速度co?=100「ad/s,試求在務(wù)示位

置導(dǎo)桿4的角速度①」的大小和方向。

6.用圖解法設(shè)計(jì)如圖所示的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知其搖桿CO的長(zhǎng)度=75mm,行程速比系

數(shù)K=1.5,機(jī)架A力的長(zhǎng)度〃100mm,又知搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角

v|/=45°,試用圖解法求其曲柄的長(zhǎng)度/八8和連桿的長(zhǎng)度。

7.設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知曲柄長(zhǎng)A6=20mm,偏心距e=15mm,其最大壓

力角a=3。。試用作圖法確定連桿長(zhǎng)度BC,滑塊的最大行程H,并標(biāo)明其極

位夾角夕求出其行程速度變化系數(shù)

8

8.如圖，已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)A8CD,現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CO和一滑塊尸連接起來(lái)，使搖桿

的三個(gè)位置G。，G。，和滑塊的三個(gè)位置工，尸3相對(duì)應(yīng)，其中，G。、GD

分別為搖桿的左、右極限位置。試用圖解法確定此連桿的長(zhǎng)度及其與搖桿。。較接點(diǎn)的位置。

Aow/,O'{o]----------EQ]----EQ]---

D

FiF2FJ

9.試設(shè)計(jì)一較鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCQ,要求滿足八/，/1星與巴。，七2。兩組對(duì)應(yīng)位置如圖所

示，并要求滿足搖桿。。住第2位置為極限位置。已知乙8和/9，試用圖解法求錢鏈。的位

置。

10.有一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿長(zhǎng)=42()mm,擺角w=90°,搖桿在兩極限位置時(shí)與

機(jī)架所成的夾角為60。和3()。，機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1.5,用圖解法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)，并

驗(yàn)算最小傳動(dòng)角/mg。

10

第十九章凸輪機(jī)構(gòu)

1.下圖所示為一尖端移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的部分運(yùn)動(dòng)線圖。試在圖上補(bǔ)全各段的位

移、速度及加速度曲線，并指出在哪些位置會(huì)出現(xiàn)剛性沖擊？哪些位置會(huì)HI現(xiàn)柔性沖擊？

y

060°12CT13(f24003O(f36tf

2.設(shè)計(jì)i偏置移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪以等角速度①順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，基圓半徑

7^=50mm,滾子半徑q=10mm,凸輪軸心偏于從動(dòng)件軸線右側(cè)，偏距e=10mm，從動(dòng)

件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)12CF時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升30mm；當(dāng)凸輪接著轉(zhuǎn)過(guò)

30。時(shí)，從動(dòng)件停歇不動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)15CF時(shí)，從動(dòng)件以等加等減速運(yùn)動(dòng)返回原處；當(dāng)凸

輪轉(zhuǎn)過(guò)一周中其余角度時(shí)，從動(dòng)件乂停歇不動(dòng)。

12

3.試設(shè)計(jì)圖示的凸輪機(jī)構(gòu)。已知擺桿AB在起始位置時(shí)垂直于。8，%=40mm,*=80mm,

滾子半徑乙二10mm，凸輪以等角速度3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)四輪轉(zhuǎn)過(guò)180°

時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律向上擺動(dòng)30。；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)15(尸時(shí)，從動(dòng)件又以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律

返回原來(lái)位置，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余3()。時(shí)，從動(dòng)件停歇不動(dòng)。

4.在圖示的凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)均為C點(diǎn)。

（I）試在圖上標(biāo)注出從C點(diǎn)接觸到。點(diǎn)接觸時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度（P及從動(dòng)件走過(guò)的位移;

（2）標(biāo)出在。點(diǎn)接觸時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角a。

14

第二十章齒輪機(jī)構(gòu)

1.如圖所示：

(1)已知a*=20°,乙,=46.985mm,求〃、《8之值及點(diǎn)K處曲率半徑心；

(2)當(dāng)&=3°,%仍為46.985mm時(shí)，求％及彳。

2.一對(duì)漸開線齒輪廓如圖所示，兩漸開線齒廓嚙合于K點(diǎn)，試求：

(1)當(dāng)繞點(diǎn)。?轉(zhuǎn)動(dòng)的齒廊為主動(dòng)及嚙合線如圖中N?N1時(shí)，確定兩齒廊的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；

(2)用做圖法標(biāo)出漸開齒廓Q上的點(diǎn)心、/相共輒的點(diǎn)?、“，標(biāo)出漸開線齒廓G,上與點(diǎn)

4相共扼的點(diǎn)4；

(3)用陰影線標(biāo)出兩條漸開線齒廓的齒廓工作段：

(4)在圖上標(biāo)出這對(duì)漸開線的節(jié)圓和嚙合角a',并說(shuō)明嚙合角與節(jié)圓壓力角之間的關(guān)系。

3.一對(duì)漸開線外嚙合直.齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)，兩輪的分度圓半徑分別為八二30mm,r2=54mm,

a=2O0,試求：

(1)當(dāng)中心距"=86mm時(shí)，嚙合角a'等于多少？?jī)蓚€(gè)齒輪的節(jié)圓半徑匕和々各為多少？

(2)當(dāng)中心距改變?yōu)閮?yōu)=87mm時(shí)，嚙合用a'和節(jié)圓半徑勺’、々又等于多少？

(3)以上兩種中心距情況二的兩對(duì)節(jié)圓半徑的比值是否相等，為彳十么？

4.已知一對(duì)漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)，a=20°,/?；=1,m=4mm,z,=18,

z2=41o試求：

(1)兩輪的幾何尺寸〃和標(biāo)準(zhǔn)中心距a，以及重合度氣;

(2)按比例作圖，畫出理論嚙合線討瓦，在其上標(biāo)出實(shí)際嚙合線瓦瓦，并標(biāo)出一對(duì)齒嚙合

區(qū)和兩時(shí)齒嚙合區(qū)，以及節(jié)點(diǎn)。的位置。

16

5.若將上題（4題）中的中心距加大，直至剛好連續(xù)傳動(dòng)，試求:

（1）嚙合角a'和中心矩〃'；

（2）節(jié)圓半徑八和匕；

（3）在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)兩輪齒廓的曲率半徑向和P2；

（4）頂隙c'。

6.有一齒條刀具，〃?=2n】m,a=20°,h：=l.刀具在切制齒輪時(shí)的移動(dòng)速度u刀=1mm/s.

試求：

（1）用這把刀具切制z=14的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，刀具中線離輪坯中心的距離L為多少？輪坯每分

18

鐘的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)為多少？

(2)若用這把刀具切制z=14的變位齒輪時(shí)，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？

7.有一回歸輪系(即輸入軸1與輸出軸3共線)，已知4=20,z2=12,z?=13,Z3=18O

各輪的壓力角a=20。，模數(shù)m=2mm,h*=1,c*=0.25。問(wèn)為保證中心距最小，而且各輪又不產(chǎn)

生根切應(yīng)采用哪種變位傳動(dòng)方案？說(shuō)明理由。

Z2Z2

V///AV///X

V//AV///}

V/〃X

1^77)^7777\

Zi

8.圖示回歸輪系中，齒輪1,2為一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪，z.=30,Z2=40,m12=2.5mm,

a=20°；齒輪3,4為一對(duì)漸開線斜齒圓柱齒輪，z3=37,z4=50,mn34=2mm,現(xiàn)需安

裝成實(shí)際中心距a'=88mm,試求：

(1)齒輪1,2的傳動(dòng)類型及變位系數(shù)和Xg=X1+X2；

(2)齒輪3,4的螺旋角［3。

P77I

3

a1

L///1

F77I

4

20

9.設(shè)一對(duì)軸間角Z=90。直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的參數(shù)為：m=I()mm,a=20°,z,=20,

z2=40,h：=l。試計(jì)算下列值：

(1)兩分度圓錐角；

(2)兩分度圓直徑；

(3)兩齒頂圓直徑。

第二十一章輪系

1.下圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為z=60,z2=2(),z2.=20,z3=20,z4=2(),

z,=100,試求傳動(dòng)比加。

2.下圖所示輪系中，以知各輪齒數(shù)為：z,=26,22=父，z2.=22,z3=80,z4=36；

又〃]=300r/min,=50r/min,兩者轉(zhuǎn)向相反。試求齒輪4的轉(zhuǎn)速&的大小和方向。

22

3.下圖所示輪系中，已知：Z|=22,z3=88,z3,=z5,試求傳動(dòng)比心。

4.下圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z,=18,z2=27,=20,z3=25,z4=18,

z5=42,=24,z6=36；乂軸A以450r/min按圖示方向I可轉(zhuǎn)，軸B以600i7min按圖

示方向回轉(zhuǎn).試求軸C轉(zhuǎn)速的大小和方向“

5

5'

5.下圖所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為4=32,z2=M,z2,=36,z3=64,z4=32,

z5=17,z6=24o若軸A按圖示方向以125cl7min的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，軸4按圖示方向以

600r/min的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，試確定軸。的轉(zhuǎn)速大小及轉(zhuǎn)向。

6.下圖所示的輪系中，Z1=40,=70,z2=20,z3=30,z3.=10,z4=40,z5=50,

z5.=20o若軸A按圖示方向以100i7niin的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，試確定軸B轉(zhuǎn)速的大小及轉(zhuǎn)向。

24

第二十四章機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

1.下圖為具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)桿的油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知：7^=50mm,移動(dòng)導(dǎo)桿3的質(zhì)量

〃23=0.4kg,加在導(dǎo)桿3上的工作阻力4=20N。若選取曲柄I為等效構(gòu)件，試分別求出

在下列三種情況下，工作阻力FR的等效阻力矩加弁和導(dǎo)桿3質(zhì)量加3的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量人。

(1)Q=0°；(2)(pf=30°；(3)(Pi=90°。

2B

2.下圖所示的機(jī)構(gòu)中，已知：齒輪I和齒輪2的齒數(shù)分別為4=20,Z2=40,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

22

分別為4=0.001kg.m,J2=0.002kg-m；滑塊3的質(zhì)量為m3=0.5kg,其余構(gòu)件

質(zhì)量不計(jì)；驅(qū)動(dòng)力矩//=4N-m,阻力矩"4=25N?m：構(gòu)件A3長(zhǎng)/八8二（）?"】，其余

尺寸如圖示。試求機(jī)構(gòu)在圖示位置啟動(dòng)時(shí)構(gòu)件A3（與齒輪2固聯(lián)）的角加速度計(jì)算時(shí)忽

略滑塊3的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能）。

26

3.己知一機(jī)械系統(tǒng)的等效力矩對(duì)轉(zhuǎn)角（p的變化曲線如圖所示。各塊面積為/=340mm2,

22222

f2=810mm,f3=600mm,f4=910mm,f5=555mm,八=470mm,

N-m1°

6二695mn?,比例尺：M?=7000-----，a=——，平均轉(zhuǎn)速凡“=800r/min,運(yùn)轉(zhuǎn)

mmmm

不均勻系數(shù)俗］=0.02。若忽略其它構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量并指出最大、最小

角速度出現(xiàn)的位置。

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