機械原理習題集與答案解析

第1章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

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。

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。

題圖題圖

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）。

計算下列機構(gòu)自由度，并說明注意事項。

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）。

題圖

題圖

第2章平面機構(gòu)的運動分析

試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心。

c

B

題圖

在圖示機構(gòu)中，已知各構(gòu)件尺寸為Zw=180mm,，BC=280mm,7HD=450mm,7a>=250mm,/..(￡=120mm,<l>

=30。，構(gòu)件AB上點E的速度為rE=150mm/s,試求該位置時C、D兩點的速度及連桿2的角速度3?。

在圖木的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中，已知7AB=30mm,7AC=100nun,7ED=50mm,lw.=40mm,<1)i=45°,曲柄1以等角

速度3「iorad/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）。

題圖

題圖

在圖示機構(gòu)中，已知/AB=50mm,7BC=200mm,^）=120mm,原動件的位置小產(chǎn)30°,角速度3產(chǎn)10rad/s,

題圖

在圖示導(dǎo)桿機構(gòu)中，已知原動件1的長度為/1、位置角為巾一中心距為人，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）。

在圖示正弦機構(gòu)中，已知原動件1的長度為/尸100mm、位置角為“尸45°、角速度3尸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。

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的等知速度，試求圖示位置滑枕的速度％。

題圖

在圖示平鍛機中的六桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為：7AB=120mm,7BC=460mm,7BD=240mm,/DE=

200mm,1EF=260mm,B=30°,i=10rad/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和加速變ac及構(gòu)件4、5的角速度3八35和角加速度。八a5,試寫出求解步驟

并畫出計算流程圖。

題圖

第3章平面機構(gòu)的動力分析

圖示楔形機構(gòu)中，己知y=￡=60°,有效阻力兄=IOOON,各接觸面的摩擦系數(shù)試求所需的驅(qū)動力

Ri。

題圖題圖

在圖不機構(gòu)中，己知/^=1000N,Zi?=100mm,Inc=lev=2IAH,let=1后試求各運動副反力和平

衡力矩"。

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/,及當量摩擦系數(shù)￡,滑塊與導(dǎo)路的摩擦系

數(shù)而作用在滑塊3上的驅(qū)動力為凡。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R（不

計重力和慣性力）。

B

題圖

在圖示機構(gòu)中，已知：x=250irm,片200nlm,乙加128nm1,凡為驅(qū)動力，E為有效阻力，加尸勿3=2.75kg,四二4.59kg,

Z2=0.012kg-nun",滑塊3以等速片5m/s向上移動，試確定作用在各構(gòu)件上的慣性力。

在圖示的懸臂起重機中，已知載荷俏5000N,h=4in,7=5m,軸頸直徑片80mm,徑向軸頸和止推軸頸

的摩擦系數(shù)均為/*=。設(shè)它們都是非跑合的，求使力臂轉(zhuǎn)動的力矩服

圖示機構(gòu)中，已知六110mm,產(chǎn)40mm,。1=45°,7AB=30mm,ZK：=71mm,7(T>=35.5mm,Z)i.=28mm,7K>2=35.5

mm；3產(chǎn)1（）rad/s；nk=2kg,，聲0.008kg?mm\設(shè)構(gòu)件5上作用的有效阻力E=500N,乙產(chǎn)20mn,試求各運

動副中的反力及需要加于構(gòu)件1上的平衡力矩題.

題圖

圖示為一楔塊夾緊機構(gòu)，其作用是在驅(qū)動力冏的作用"使楔塊1夾緊工件2。各摩擦面間的摩擦系數(shù)均

為八試求：1）設(shè)凡已知，求夾緊力￡：2）夾緊后撤掉其，求滑塊不會自行退出的幾何條件。

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0，試求：1）當楔塊2、3被等

速推開及等速恢復(fù)原位時力產(chǎn)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。

題圖

如圖所示，在手輪上加力矩.”均勻轉(zhuǎn)動螺桿時，使楔塊力向右移動并舉起滑塊8設(shè)楔角a=15。，滑塊

上〃的載荷月=20kN。螺桿為雙頭矩形螺紋，平均直徑五30mm,螺距片8nun。已知所有接觸面的摩擦系數(shù)F=。

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Mo

Fv

1

題圖題圖

圖示機組是由一個電動機經(jīng)帶傳動和減速器，帶動兩個工作機力和B。己知兩工作機的輸出切率和效率分

別為：H2kW、丁產(chǎn),必-3K%〃，=；每對齒輪傳動的效率〃尸，每個支承的效率”,帶傳動的效率〃產(chǎn)。

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

在較鏈四桿機構(gòu)ABCD中，若AB、BC、CD三桿的長度分別為：a=120mm,b=280nini,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的取道范圍:

（3）當此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)時，d的取值范圍。

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U/=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)。

題圖題圖

試畫出圖示兩個機構(gòu)的運動簡圖（畫圖要求與題相同），并說明它們是哪一種機構(gòu)。

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c=0,則桿AB為曲柄的條件又如何

題圖

在圖所示的較鏈四桿機構(gòu)中，各桿的K度為4=28iiuib72-52IIUII,73=50IIUH,7^-72iinib試求:

1）當取桿4為機架時，該機構(gòu)的極位夾角0、桿3的最大擺角中、最小傳動角Ynin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

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=280nun,d=250mm,AD

為機架。試求:

1）行程速度變化系數(shù)K；2）檢驗最小傳動角丫…，許用傳動角［丫］-40°。

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）檢驗最小傳動角丫…，［丫］=40。：

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。

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,

L,v）=80inni,試求：

1）當插刀P的行程速度變化系數(shù)K=時，曲柄BC的長度L*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

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,

）：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。

圖示為腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構(gòu)。被鏈中心A、B在鉛垂線上，要求踏板DC在水平位置上下各擺動10°,

.ft1ix=500mm,八尸1000mm。試求曲柄AB和連桿BC的長度/AB和/BC,并畫出機構(gòu)的死點位置。

圖示為一實驗用小電爐的爐門裝置，在關(guān)閉時為位置Ei,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

自動樂向爐體的趨勢（圖中S為爐門質(zhì)心位置）。B、C為兩活動較鏈所在位置。

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)計一個校鏈四桿機構(gòu)ABCD：操縱撥叉

DE擺動。己知：7AD=100mm,較鏈中心A、D的位置如圖所不，撥叉行程為30mm,撥叉尺寸7ED=1)c=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)ABCDU」，構(gòu)件AB為手柄，當它在垂直向上位置AB1

時，撥叉處于位置Ei,當手柄AB逆時針方向轉(zhuǎn)過。=90。而處于水平位置AB二時，撥叉處于位置巳。試設(shè)計此四桿

機構(gòu)。

已知某操縱裝置采用一較鏈四桿機構(gòu)，其中1AB=50mm,/.i)=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)。

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：4)i=60°>s.=80mm,62=

90°>S2=60mm,小3=120°、S3=40mm。偏距e=20mm。試設(shè)計該機構(gòu)。

如圖所示的顆式碎礦機，設(shè)已知行程速度變化系數(shù)K=,顆板CD(搖桿)的長度7cD=300nun,額板擺角W=30

。，試確定：⑴當機架AD的長度八D=280mm時，曲柄AB和連桿回的長度/AB和/BC:⑵當曲柄AB的長度/

AB=50mm時，機架AD和連桿BC的長度/油和1e。并對此兩種設(shè)計結(jié)果,分別檢驗它們的最小傳動角YninJY]=40

B

題圖題圖

設(shè)計?曲柄滑塊機構(gòu)，已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=,滑塊行程h=50nun,偏距6=20畫，如圖所示。試

求曲柄長度/AB和連桿長度JKo

在圖示牛頭刨床的主運動機構(gòu)中，已知中心距，Ac=300mm,刨頭的沖程H=450nun,行程速度變化系數(shù)K=2,

試求曲柄AB和導(dǎo)桿CD的長度AB和7CDO

試設(shè)計一較鏈四桿機構(gòu)，已知搖桿CD的行程速度變化系數(shù)K=,其長度/m=75nun,搖桿右邊的一個極限位

置與機架之間的夾角中=弧=45°,如圖所示。機架的長度Ao=100mm。試求曲柄AB和連桿BC的長度幾和友。

題圖題圖

圖示較鏈四桿機構(gòu)中,已知機架AD的長度Zw=100mm,兩連架桿三組對應(yīng)角為：弧示0°,弧=60°：<1>2=105

°,中尸90°；。3=150,巾3=120"。試用解析法設(shè)計此四桿機構(gòu)。

題圖

第5章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計

如圖所示，BD點為從動件尖頂離凸輪軸心0最近的位置，B'點為凸輪從該位置逆時針方向轉(zhuǎn)過90,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。

題圖

在圖中所示的三個凸輪機構(gòu)中，已知R=40nun,a=20mm,e=15mm,rr=20mm。試用反轉(zhuǎn)法求從動件

的位移曲線s—s（6）,并比較之，（要求選用同比例尺，畫在同?坐標系中，均以從動件最低位置為起始點）。

如圖所示的兩種凸輪機構(gòu)均為偏心圓盤。圓心為（），半徑為R=30mm,偏心距/tw=10mm,偏距。=10nim。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a皿的數(shù)值及發(fā)生的位置(均在圖上標出)。

題圖

a)b)

題圖

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45°后從動件的位移s及輪廓上相應(yīng)接觸點的壓

力角a。

題圖

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=32nun,滾子半徑rr=5nun,

偏距6=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。

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Di到接觸點外的運動過程中，對應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)過的角度。

2.在圖上標出滾子與凸輪在正點接觸時凸輪機構(gòu)的壓力角a。

題圖

試以作圖法設(shè)計?偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪的籠廓曲線。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=10mm,基圓半徑ro=4Omm,滾子半徑rr=10mm。從動件運動規(guī)律為:

凸輪轉(zhuǎn)角6=0。~150°時，從動件等速上升方=30mm；6=150°~180°時，從動件遠休止：8=180°~300°時從動

件等加速等減速回程30mm：6=300。~360。時從動件近休止。

題圖題圖

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

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120。時從動件以等加速等減速運動上

升20mm,再轉(zhuǎn)過150°時,從動件又以余弦加速度運動回到原位，凸輪轉(zhuǎn)過其余90。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

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,/oB=4Onun,7AB=80mni,滾子半徑rr

=10mni,凸輪以等角速度順時A轉(zhuǎn)動。從動件運動規(guī)律如下：當凸輪轉(zhuǎn)過180。時，從動件以正弦加速度運動

規(guī)律向上擺動30。；當凸輪再轉(zhuǎn)過150。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30。

時，從動件停歇不動。

設(shè)計一移動從動件圓柱凸輪機構(gòu)，四輪的回轉(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r「=10mm。從動件運動規(guī)律如下：當凸輪轉(zhuǎn)過180°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180。時，從動件以余弦加速度運動規(guī)律返回原處。

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ro=5Onim,Ac=160mm,lw=120iim,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120。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30。時，滑塊在右極限位置靜止不動；當凸輪再轉(zhuǎn)過60。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150°時，滑塊在左極限位置靜止不動。試設(shè)計咳凸輪機構(gòu)。

圖示為滾子擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知R=30mm,mm,7CB=145mm,7CA=45mm,試根

據(jù)反轉(zhuǎn)法原理圖解求出：凸輪的基圓半徑ro,從動件的最大擺角力山利凸輪的推程運動角3。。(ro＞科四和

3o請標注在圖上，并從圖上量出它們的數(shù)值)。

在圖示的對心直動滾子從動桿盤形凸輪機構(gòu)中，凸輪的實際死廓線為一圓，圓心在A點，半徑R=40mm,

凸輪繞軸心逆時針方向轉(zhuǎn)動。2M=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ro=

(3)從動桿升程h=(4)推程中最大壓力角a3=

(5)若把滾子半徑改為15mm,從動桿的運動有無變化為什么

題圖題圖

試用解析法設(shè)計偏置直動滾子從動件盤形4輪機構(gòu)四輪的理;，侖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r°=50mm,滾子半徑r「=10mm。凸輪以等角速度沿順時臺方向回轉(zhuǎn)，

在凸輪轉(zhuǎn)過角31=120。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62=30。時，從

動件保持不動；其后，凸輪再回轉(zhuǎn)角度63=60。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。

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。已知四輪以等角速度3順時針方向轉(zhuǎn)動，基圓

半徑r°=30mm,平底與導(dǎo)路方向垂交。從動件的運動規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)過180。，從動件按簡諧運動規(guī)律上升25mm；

凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過180。，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10°計

算。用計算器計算時，可求出凸輪轉(zhuǎn)過60。、240°的凸輪實際廓線的坐標值。）

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3逆時針方向轉(zhuǎn)動，基圓半徑r°

=30mm,滾子半徑r「=6mm,擺桿長/=50mm,凸輪轉(zhuǎn)動中心0與擺桿的擺動中心之間的距離為人=60mm。從

動件的運動規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)過180。，從動件按擺線運動規(guī)律向遠離凸輪中心方向擺動30°：凸輪再轉(zhuǎn)過180。，

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10°計算，用計算器計算時，可求出

凸輪轉(zhuǎn)過60°、270°的凸輪理論廊線和實際廓線的坐標值。）

題圖

第六章齒輪機構(gòu)及其設(shè)計

在圖中，已知基圓半徑不b=50nun,現(xiàn)需求:

1）當7\=65mm時，漸開線的展角明、漸開線的壓力角a1和曲率半徑Pk。

2）當冊=20°時，漸開線的壓力角ak及向徑的值。

題圖

當壓力角a=20。的正常齒制漸開線標準外直齒輪，當漸開些標準齒輪的齒根圓與基圓重合時,其齒數(shù)z

應(yīng)為多少乂當齒數(shù)大于以上求得的齒數(shù)時，試問基圓與齒根圓哪個大

己知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪Q=20°、/77=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。

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a=20。，齒數(shù)z=40,齒頂圓直

徑小84mm。現(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)。

已知一對外嚙合標準直齒輪傳動，其齒數(shù)21-24、^2-110,模數(shù)加-3mm,壓力角a-20。，正常齒

制。試求：D兩齒輪的分度圓直徑d\、心；2）兩齒輪的齒頂圓直徑dal、da2；3）齒高A;4）標準中心

距a;5）若實際中心距十:204mm,試求兩輪的節(jié)圓直徑、dj

用卡尺測量一齒數(shù)Z?=24的漸開線直齒輪?，F(xiàn)測得其齒頂圓直徑du208mm,齒根圓直徑df=172

nuno測量公法線長度此時，當跨齒數(shù)4=2時，般=37.55mln：A=3時，W.=61.83mm。試確定該齒輪

的模數(shù)加、壓力角a、齒頂高系數(shù)力爐:和頂隙系數(shù)C*。

一對外嚙合標準直齒輪，已知兩齒輪的齒數(shù)Zi=23、Z2=67,模數(shù)加=3mm,壓力角a=20°,正常齒

制。試求：1）正確安裝時的中心距a、嚙合角a'及重合度*〃，并繪出單齒及雙齒嚙合區(qū)；2）實際中心距十

=136mm時的嚙合角a'和重合度,。。

設(shè)有?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Z】=30、Z2=40,模數(shù)用=20mm,壓

力角。=20°,齒頂高系數(shù)方產(chǎn)=10試求當實際中心距a'=702.5mm時兩輪的嚙合角a'和頂隙c。（實際

頂隙就等于標準頂隙加上中心距的變動量）

某對平行軸斜齒輪傳動的齒數(shù)Z】=20、Z2=37,模數(shù)加n=3mm,壓力角a=20°,齒寬氏=50mm、B2

=45mm,螺旋角￡二15°,正常齒制。試求：1）兩齒輪的齒頂圓直徑dai、da2；2）標準中心距a；3）總

重合度eY：4）當量齒數(shù)Zv1、z丫2。

設(shè)有一對漸開線標準直齒圓柱齒輪，其齒數(shù)分別為Zi=20、Z2=80,模數(shù)〃尸4nun,壓力隹a=20°,

齒頂高系數(shù)力“*=1，要求剛好保持連續(xù)傳動，求允許的最大中心距誤差o

有一齒條刀具，m=2mm、a=20°>/?,,*=Io刀具在切制齒輪時的移動速度P刀=lmm/s。試求：1）用這

把刀具切制z=14的標準齒輪時，刀具中線離輪壞中心的距離L為多少輪壞每分鐘的轉(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=,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

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,z.=15、⑦=32、小=2）、z,=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)0=15的斜齒輪1時，是否會產(chǎn)身產(chǎn)生根切

題圖題圖

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=400r/min時，齒輪2的圓周速度/區(qū)和滑動速度的大小。

一-對阿基米德標準蝸桿蝸輪機構(gòu)，Zi=2、Z2=50，加=8mm,，=10,試求：1）傳動比九2和中心

距a；2）蝸桿蝸輪的幾何尺寸。

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。

題圖

-?漸開線標準直齒圓錐齒輪機構(gòu)，Zi=16、Z2=32、m=6mm、a=20°、力產(chǎn)=1、2=90°，試設(shè)計這對直

黃圓錐齒輪機構(gòu)。

一時標準宜齒圓錐齒輪傳動，試問：1）當z】=14、Z2=30、X=90。時，小齒輪是否會產(chǎn)生喂切2）當z

1=14、Z2=20、2=90°時，小齒輪是否會產(chǎn)生根切

第7章齒輪系及其設(shè)計

在圖示的車床變速箱中，已知各輪齒數(shù)為：Z.=42,Z?=58,Z3>=38,Z,-=42,Z5-=50,U=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。

題圖

在圖示某傳動裝置中,已知:Z產(chǎn)60,Z2=48,Z2.=80,Z3=120,Z3-=60,4=40,蝸桿Zr=2（右旋），蝸輪

ZF80,齒輪乙?=65,模數(shù)m=5mm,主動輪1的轉(zhuǎn)速為n,=240r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示。試求齒條6的移動速度v.

的大小和方向。

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)％=42,其余各輪齒數(shù)為:

ZT=18,Z：J=78,Z3=18,Z.=55；卷簡5與齒輪4固聯(lián),其直徑D^IOOmm,電動機轉(zhuǎn)速m=1500i7min,試求:

(1)轉(zhuǎn)筒5的轉(zhuǎn)速比的大小和重物的移動速度

(2)提升重物時，電動機應(yīng)該以什么方向旋轉(zhuǎn)

題圖

在圖所示的滾齒機工作臺的傳動系統(tǒng)中。己知各輪齒數(shù)為1=15,Z2=28,

z：I=15,z,=55,340,被加工齒輪B的齒數(shù)為64,試求傳動比i%,

在圖示周轉(zhuǎn)輪系中，已知各輪齒數(shù)為Zi=60,z2=20,z2-=20,z3=20,Zi=20,z5=100,試求傳動比

i*0

在圖示輪系中,已知各輪齒數(shù)為Zi=26,Z2=32,Z2=22,Z3=8C,z產(chǎn)36,又m=300r/min,n3=50r/min,兩

者轉(zhuǎn)向相反，試求齒輪4的轉(zhuǎn)速m的大小和方向。

題圖題圖

在圖示為雙螺旋槳飛機的減速器.已知方=26,Z2=20,Z4=30,Z5=18及m=15000r/min，試求m和m的大

小和方向。

在圖示復(fù)合輪系中，已知：z尸22,z產(chǎn)88,—試求傳動比3°

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z尸17,z：,=23,Z<=19,z產(chǎn)20,

z廣24,設(shè)輪胎受壓變形后使28英寸乍輪的有效直徑為0.7m,當車行1km時，表上的指針剛好問轉(zhuǎn)一周，試求齒

輪2的齒數(shù)。

題圖題圖

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為制均帶，其傳動

有兩種情況：⑴S壓緊齒輪3、P處于松開狀態(tài)：⑵P壓緊齒輪6、S處于松開狀態(tài)。已知各輪齒數(shù)z尸30,Z2=30,

Z3=Z?=90,z產(chǎn)40,Zs=25,試求兩種情況下的傳動比i】n。

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3。

在圖示輪系中,已知各齒輪的齒數(shù)為：zj=34,zs=50,Z6=18,Z7=36,Z3=Z4,齒輪1的轉(zhuǎn)速為m=l500r/inin,

試求齒輪7的轉(zhuǎn)速n；。

題圖題圖

在圖示的輪系中.已知各輪齒數(shù)為:z產(chǎn)90,Z2=60,Z2=30,*30,zy=24,ZE8,z產(chǎn)60,z$=36,z后32,

運動從A,B兩軸輸入,由構(gòu)件H輸出。已知aFlOOr/min,n^OOr/min,轉(zhuǎn)向如圖所示,試求輸出軸H的轉(zhuǎn)數(shù)

m的大小和方向。

在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為:Zi=24,zr=30,Z2=95,Z3=89,Z5-=102,Z(=80,Zr=40,z5=17,試求傳

動比iiso

在圖示的行星輪系中.已知ZF20,出=32,模數(shù)m=6mm,試求齒輪3的齒數(shù)z,和系桿H的長度。

題圖題圖

第8章其它常用機構(gòu)和組合機構(gòu)

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

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)為多人

槽輪機構(gòu)有什么特點何謂運動系數(shù)A，為什么A不能大于1

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。

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3,停歇時間為6,求槽輪的運

動系數(shù)及所需的圓銷數(shù)目。

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

圖所示的螺旋機構(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pFlmm,B段的導(dǎo)程為

/獷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。乂若將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

雙方向聯(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

機械有哪幾種組合方法試分析圖、、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。

圖8.2%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)律工~°和

~(P并簡述凸輪廓線的設(shè)計要點

第九章機械的平衡

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。

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

在圖示的盤形轉(zhuǎn)子中，有四個偏心質(zhì)量位于同一I可轉(zhuǎn)平面內(nèi)，其大小及I可轉(zhuǎn)半徑分別為nh=5kg,m產(chǎn)7kg,

m：t=8kg,m?=6kg,ri=r(=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。

題圖題圖

在圖示的轉(zhuǎn)子中,已知各偏心質(zhì)量mi=10kg,mz=15kg,mt=20kg,mt=10kg,它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為

ri=300mm,150mm,r3=100mni,又知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面間的距離為L=Zj=/3=200inm，各偏心質(zhì)量

問的方位角為a尸120°,a2=60°,a3=90°,a尸30、若置于平衡基面I及II中的平衡質(zhì)量叫和犬的回轉(zhuǎn)半徑均

為400nlm,試求on和叫［的大小和方位。

如圖示用去重法平衡同釉轉(zhuǎn)子1及帶輪2,已知其上三人偏心質(zhì)量和所在半徑分別為：m尸0.3kg,

m2=0.1kg,m:1=0.2kg,ri=90mm,r2=200mm,r：F150mm,/i=20mm,72=80mm,73=100mm,/=300nun,a2=45",a

3=30、取轉(zhuǎn)子兩端面【和I【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。

題圖

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叫=4kg,m>=2kg,mj=3kg,rFlGOmm,

r2=200mm,r3=150mm。各偏心質(zhì)量的相位和軸向位置如圖示：a2=15,，a：產(chǎn)30"。/i=200mm,/2=400mm,3200mm,

Z=150mm.如選擇轉(zhuǎn)子兩個端面I和［［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IH作為平衡基面，質(zhì)徑積的大小有何改變

題圖

圖示四桿機構(gòu)中AB=50mm,BC=200mm,CD=150mm,AD=250mm,ASi=20mm,BE=100mm,ES?=40mm,CF=50mm,

FS3=30mm,mi=lkg,,m2=2kg,m：t=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。

圖示曲柄滑塊機構(gòu)中各構(gòu)件尺寸為：［后50mm,-200mm,滑塊C的質(zhì)量為20kg^lOOOkg,且忽略曲

柄AB及連桿BC的灰量。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，乂應(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

在圖示的曲柄滑塊機構(gòu)中，Si、&和S,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：

/M=100mm,/nc=500mm,/Wi=70mm,7Bs2=200mni,m)=10kg,m；=50kg,m.3=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,且人?=100mm,m=

(3)此時可否全部平衡掉機構(gòu)的慣性力

題圖

機械原理作業(yè)

第一章結(jié)構(gòu)分析作業(yè)

F=3n-2PL-PH=3X3-2X47=0

該機構(gòu)不能運動，修改方案如下圖:

解:

(a)F=3n-2PL-Pn=3X4—2X5—1=1A點為復(fù)合錢鏈。

(b)F=3n-2Pi-PH=3X5—2X6—2二1

B、E兩點為局部自由度，F(xiàn)、C兩點各有一處為虛約束。

(c)F=3n—2PL-PH=3X5—2X7—0=1FIJKLM為虛約束。

解:

F=3D-2PL-PH=3X7-2X10-0=1

1）以構(gòu)件2為原動件，則結(jié)構(gòu)由8—7、6—5、4—3三個H級桿組組

成，故機構(gòu)為H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H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—

個II級桿組組成，故機構(gòu)為HI級機構(gòu)（圖c）。

(b)(c)

第二章運動分析作業(yè)

解：機構(gòu)的瞬心如圖所示。

解：取4=5，加/團”作機構(gòu)位置圖如下圖所示。

8%

1.求D點的速度Vo

V。AE24?424

L=V=V—=15()x—=144mmIs

而廢尸14片325,所以0D￡F2525

2.求5

他=暹=曰=1.25rad/s

IAE120

3.求32

①？勺2片438□QQQ

切2=s——=1.25x——=0.46radls

因例A2馬498，所以9898

4.求C點的速度V（：

%=的xe4cx〃/=0.46x44x5=101.2mm!s

解：取4=1血加作機構(gòu)位置圖如下圖a所示。

1.求B2點的速度VBZ

VB2=(^1XLAB=10X30=300mm/s

2.求B：,點的速度VB3

VB3=VB2+VB3B2

大小3]XLAB

方向±BC±AB〃BC

取“"10"加力相作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得:

=22mm/3=〃鳥x4=27x10=270mm/s

,所以

BC=BCx〃/=123x1=123nun

由圖a量得:BC=123mm,則

2

DB

3.求D點和E點的速度VD、VE

利用速度影像在速度多邊形,過夕點作_LCE,過&點作_LBE,得到e

點；過e點作，夕心得到d點，由圖量得：版二"叫*二"mm

V。=pdx4=15x10=150mm!s

所以

V/7=x//v=17x10=170mm!s

y^B2==17x10=170minis

4.求外

3=生=22.心

IBC123

5.求。82

碎2=4x1AB=IO2x30=3000mmls?

6.求“83

___n|t___|kT

—HUBI@33-3.B2I3B3B2I@13382

23-LAB233VB3B2

大小33LBC

方向B->CIBCB->A±BC//BC

心3—屠x5c—2.2^x123=595mmlf

332=2。3xVR3B2=2X2.2x270—1188mml

2/

u=5f)mmls/

取〃。-/如〃作速度多邊形如上圖C所示，由圖量得:

彷‘3=23mm=20mm

，所以

=就‘3x4〃=23x50=1150mmls1

a‘B3=〃3"3x〃〃=20x50=1000mmls1

7.求。3

血二儂=8.13rag

%

IBC123

8.求D點和E點的加速度a。、HE

利用加速度影像在加速度多邊形，作△H'esACB邑即

協(xié)3_碇_336

~CB=~CE=~BE,得到e點；過e點作J,就'3,得到"點，由圖量得:

疝=16mmmi=\3mm

--?

%=出x4〃=13x50=650mm!

所以

=—在x=16x50=800mm!s2

解：取〃/=2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.求員點的速度VBZ

VB2=wtXLAB-20X=2m/s

2.求B：,點的速度VB3

大小G))XLAB

方向水平±AB〃BD

取4=O.O5加%而作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得:

p&=20mm%3=〃為x〃i，=20x0.05=1mis

,所以

而VD=VB3=1m/s

3.求碎2

)

=^X/^=2()2X(1=4()m/s2

4.求〃公

aB3=2；2十a(chǎn)B3B2

大小3/LAB

方向水平B-*A〃BD

_IAM/y/

取4=1'為“作速度多邊形如上圖C所示，由圖量得:

-----7

就=而％x=35x1=35m/s

‘3=35mm,所以

二、用解析法進行分析

Vp3=%2xsin外=gxlABxsin血=20x0.1xsin30°=1m/s

22

=ciB2xcos^]=arx%xcos@\=20x0.lxcos30°=34.6m/s

第三章動力分析作業(yè)

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:

F=F?os。

sin(