機械原理 7系 機械原理習題集

第十七章機構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)

1.試判別圖示各運動鏈能否成為機構(gòu)，并說明理由。

（C）

2.計算圖示各機構(gòu)的自由度。并判斷其中是否含有復合較鏈、局部自由度或虛約束，如有，請

指出。

2

3.說明圖示各機構(gòu)的組成原理，并判別機構(gòu)的級別和所含桿組的數(shù)目。對于圖（f）所示機構(gòu),

當分別以構(gòu)件1,3,7為原動件時，機構(gòu)的級別會有什么變化。

(d)

第十八章連桿機構(gòu)

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

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

（2）如果該機構(gòu)能成為雙曲柄機構(gòu)，求/八s的取值范圍；

（3）如果該機構(gòu)能成為雙搖桿機構(gòu)，求的取值范圍。

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

lAD=72mm。

⑴若取AO為機架，作圖求該機構(gòu)的極位夾角桿CO的最大擺角W和最小傳動角

⑵若取A8為機架，該機構(gòu)將演化為何種類型的機構(gòu)？為什么？請說明這時C,D

兩個轉(zhuǎn)動副是整轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副？

3.在圖示的連桿機構(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為原動件，沿順時針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定：

（1）四桿機構(gòu)A8C。的類型；

（2）作圖求該四桿機構(gòu)的最小傳動角匕向；

（3）作圖求滑塊F的行程速度變化系數(shù)K。

B

6

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

設構(gòu)件3在2上作純滾動，求點8'的速度。

5.在圖示的機構(gòu)中，已知曲柄2順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，角速度co?=100「ad/s,試求在務示位

置導桿4的角速度①」的大小和方向。

6.用圖解法設計如圖所示的錢鏈四桿機構(gòu)。已知其搖桿CO的長度=75mm,行程速比系

數(shù)K=1.5,機架A力的長度〃100mm,又知搖桿的一個極限位置與機架間的夾角

v|/=45°,試用圖解法求其曲柄的長度/八8和連桿的長度。

7.設計一曲柄滑塊機構(gòu)。已知曲柄長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度BC,滑塊的最大行程H,并標明其極

位夾角夕求出其行程速度變化系數(shù)

8

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

的三個位置G。，G。，和滑塊的三個位置工，尸3相對應，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度及其與搖桿。。較接點的位置。

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

D

FiF2FJ

9.試設計一較鏈四桿機構(gòu)ABCQ,要求滿足八/，/1星與巴。，七2。兩組對應位置如圖所

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.有一曲柄搖桿機構(gòu)，已知其搖桿長=42()mm,擺角w=90°,搖桿在兩極限位置時與

機架所成的夾角為60。和3()。，機構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1.5,用圖解法設計此四桿機構(gòu)，并

驗算最小傳動角/mg。

10

第十九章凸輪機構(gòu)

1.下圖所示為一尖端移動從動件盤形凸輪機構(gòu)從動件的部分運動線圖。試在圖上補全各段的位

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

y

060°12CT13(f24003O(f36tf

2.設計i偏置移動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)。已知凸輪以等角速度①順時針轉(zhuǎn)動，基圓半徑

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

件運動規(guī)律如下：當凸輪轉(zhuǎn)過12CF時，從動件以簡諧運動規(guī)律上升30mm；當凸輪接著轉(zhuǎn)過

30。時，從動件停歇不動；當凸輪再轉(zhuǎn)過15CF時，從動件以等加等減速運動返回原處；當凸

輪轉(zhuǎn)過一周中其余角度時，從動件乂停歇不動。

12

3.試設計圖示的凸輪機構(gòu)。已知擺桿AB在起始位置時垂直于。8，%=40mm,*=80mm,

滾子半徑乙二10mm，凸輪以等角速度3順時針轉(zhuǎn)動。從動件運動規(guī)律如下：當四輪轉(zhuǎn)過180°

時，從動件以擺線運動規(guī)律向上擺動30。；當凸輪再轉(zhuǎn)過15(尸時，從動件又以擺線運動規(guī)律

返回原來位置，當凸輪轉(zhuǎn)過其余3()。時，從動件停歇不動。

4.在圖示的凸輪機構(gòu)中，從動件的起始上升點均為C點。

（I）試在圖上標注出從C點接觸到。點接觸時，凸輪轉(zhuǎn)過的角度（P及從動件走過的位移;

（2）標出在。點接觸時凸輪機構(gòu)的壓力角a。

14

第二十章齒輪機構(gòu)

1.如圖所示：

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

(2)當&=3°,%仍為46.985mm時，求％及彳。

2.一對漸開線齒輪廓如圖所示，兩漸開線齒廓嚙合于K點，試求：

(1)當繞點。?轉(zhuǎn)動的齒廊為主動及嚙合線如圖中N?N1時，確定兩齒廊的轉(zhuǎn)動方向；

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

4相共扼的點4；

(3)用陰影線標出兩條漸開線齒廓的齒廓工作段：

(4)在圖上標出這對漸開線的節(jié)圓和嚙合角a',并說明嚙合角與節(jié)圓壓力角之間的關系。

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

a=2O0,試求：

(1)當中心距"=86mm時，嚙合角a'等于多少？兩個齒輪的節(jié)圓半徑匕和々各為多少？

(2)當中心距改變?yōu)閮?yōu)=87mm時，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節(jié)圓半徑的比值是否相等，為彳十么？

4.已知一對漸開線外嚙合標準直齒圓柱齒輪機構(gòu)，a=20°,/?；=1,m=4mm,z,=18,

z2=41o試求：

(1)兩輪的幾何尺寸〃和標準中心距a，以及重合度氣;

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

區(qū)和兩時齒嚙合區(qū)，以及節(jié)點。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，試求:

（1）嚙合角a'和中心矩〃'；

（2）節(jié)圓半徑八和匕；

（3）在節(jié)點嚙合時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.刀具在切制齒輪時的移動速度u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

18

鐘的轉(zhuǎn)數(shù)應為多少？

(2)若用這把刀具切制z=14的變位齒輪時，其變位系數(shù)x=0.5,則刀具中線離輪坯中心的

距離L應為多少？輪坯每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)應為多少？

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。問為保證中心距最小，而且各輪又不產(chǎn)

生根切應采用哪種變位傳動方案？說明理由。

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為一對漸開線斜齒圓柱齒輪，z3=37,z4=50,mn34=2mm,現(xiàn)需安

裝成實際中心距a'=88mm,試求：

(1)齒輪1,2的傳動類型及變位系數(shù)和Xg=X1+X2；

(2)齒輪3,4的螺旋角［3。

P77I

3

a1

L///1

F77I

4

20

9.設一對軸間角Z=90。直齒圓錐齒輪傳動的參數(shù)為：m=I()mm,a=20°,z,=20,

z2=40,h：=l。試計算下列值：

(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，試確定軸B轉(zhuǎn)速的大小及轉(zhuǎn)向。

24

第二十四章機械系統(tǒng)動力學

1.下圖為具有往復運動時桿的油泵機構(gòu)運動簡圖。已知：7^=50mm,移動導桿3的質(zhì)量

〃23=0.4kg,加在導桿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桿3質(zhì)量加3的等效轉(zhuǎn)動慣量人。

(1)Q=0°；(2)(pf=30°；(3)(Pi=90°。

2B

2.下圖所示的機構(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；驅(qū)動力矩//=4N-m,阻力矩"4=25N?m：構(gòu)件A3長/八8二（）?"】，其余

尺寸如圖示。試求機構(gòu)在圖示位置啟動時構(gòu)件A3（與齒輪2固聯(lián)）的角加速度計算時忽

略滑塊3的轉(zhuǎn)動動能）。

26

3.己知一機械系統(tǒng)的等效力矩對轉(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,運轉(zhuǎn)

mmmm

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

角速度出現(xiàn)的位置。

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