機(jī)械原理習(xí)題與答案解析

第1章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1.1解釋下列概念

1.運(yùn)動(dòng)副：2.機(jī)構(gòu)自由度；3.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：4.機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析；5.高副低代。

1.2險(xiǎn)算下列機(jī)構(gòu)能否運(yùn)動(dòng)，如果能運(yùn)動(dòng)，看運(yùn)動(dòng)是否具有確定性，并給出具有確定運(yùn)動(dòng)的修改辦法。

1.3繪出下列機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)篇圖，并計(jì)算其自由度（其中構(gòu)件9為機(jī)架）。

1.4計(jì)算下列機(jī)構(gòu)自由度，并說(shuō)明注意事項(xiàng)。

1.5升匏下列機(jī)構(gòu)的自由度，并確定桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別（圖a所示機(jī)構(gòu)分別以構(gòu)件2、4、8為原動(dòng)件）v

第2章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

2.1試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置.時(shí)全部瞬心。

c

u

d)

題2.1圖

2.2在圖示機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件尺寸為/AB=180mm,/BC=280mm,/BO=450mm,/co=250mm,〃￡=120mm,

0=30。，構(gòu)件AB上點(diǎn)E的速度為kt=150mm/s，試求該位置時(shí)2、D兩點(diǎn)的速度及連桿2的角速度32。

2.3在圖示的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，已知/AB=30mm,/Ac=100mm,/BD=50mm,/DE=40mm,0尸45。，曲柄1以

等角速度3尸10rad/s沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。求D點(diǎn)和E點(diǎn)的速度和加速度及構(gòu)件3的角速度和角加速度（用相

對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法）。

題2.3圖

2.4在圖示機(jī)構(gòu)中，已知//a=50mm,/BC=200mm,Ab=120nm,原動(dòng)件的位置。尸30。，危速度3尸10

rad/s,角加速度。尸0,試求機(jī)構(gòu)在該位置時(shí)構(gòu)件5的速度和加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角力速度。

XD」

2.5圖示為機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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C

(2)以給出的速度和加速度矢量為已知條件，用相對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量法寫(xiě)出求構(gòu)件上D點(diǎn)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(diǎn)的速度矢量"4和加速度矢量〃”’2。

題2.5圖

2.6在圖示機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)尺寸/AB=50mm,/BC=100mm,/cc=20mm,原動(dòng)件的位置(|)尸30。，角速度3

I=U)4=20rad/s,試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量方程圖解法求圖示位置時(shí)構(gòu)件2的角速度32和角加速度a2的大小和方向。

題2.6圖

2.7在圖示機(jī)構(gòu)構(gòu)件1等速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知機(jī)構(gòu)尺寸/AB=100M,角速度為3尸20rad/s,原動(dòng)件的位置0戶(hù)

302,分別用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法和解析法求構(gòu)件3上D點(diǎn)的速度和加速度。

2.8在圖示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，已知原動(dòng)件1的長(zhǎng)度為。、位置角為,中心距為4,試寫(xiě)出機(jī)構(gòu)的矢量方程

和在X、v軸上的投影方程（機(jī)構(gòu)的矢量三角形及坐標(biāo)系見(jiàn)圖）。

2.9在圖示正弦機(jī)構(gòu)中，已知原動(dòng)件1的長(zhǎng)度為/尸100mm、位置角為01=45。、角速度3尸20rad/s,

試用解析法求出機(jī)構(gòu)在該位置時(shí)構(gòu)件3的速度和加速度。

2.10在圖示牛頭刨床機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)尺寸及原動(dòng)件曲柄1的等角速度3i,試求圖示位置滑枕的速度

2.11在圖示平像機(jī)中的六桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為：/AB=120mm,/BC=460mm,/BO=240mm,

ZEE=200mm,/EF=260mm,0=30°,U)i=10rad/s,Xr=500mm,yF=180mm。欲求在一個(gè)運(yùn)動(dòng)

狀環(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34、3s和角加速度a?、ait試寫(xiě)出求

解步驟并畫(huà)出計(jì)算流程圖。

512.11圖

第3章平面機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析

3.1圖示模彩機(jī)構(gòu)中，已知y=￡=60°,有效阻力A=1000N,各接觸面的摩擦系數(shù)f=0.15o試求所需

的驅(qū)動(dòng)力%。

題3.1圖題3.2圖

/AB-Y/AS,ICE—!EO—/OF,試求名運(yùn)動(dòng)副反力

3.2在國(guó)岳機(jī)構(gòu)中，已知A?=1000N,00mm,/Be—!co-2

和平衡力矩第。

3.3在圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸、轉(zhuǎn)動(dòng)副軸預(yù)半徑廣及當(dāng)量摩擦系數(shù)滑塊與導(dǎo)路的摩

擦系數(shù)5。而作用在滑塊3上的驅(qū)動(dòng)力為后。試求在圖示位置時(shí)，需要作用在曲柄上沿x—x方向的平衡力A

（不計(jì)重力和慣性力）。

題3.3圖

3.4在圖示機(jī)構(gòu)中，已知：片250mm,*200mm,5128mm,片為驅(qū)動(dòng)力，再為有效阻力，m-m^2.75kg,

/7X=4.59kg,/FO.012kg?mm.，滑塊3以等速1c5m/s向上移動(dòng),試確定作用在各構(gòu)件上的慣性力。

題3.5圖

3.5在圖示的懸臂起重機(jī)中，已知載荷c5000N,/F4m,/=5m,軸頸直徑續(xù)80mm,徑向軸頸和止推軸

頸的摩擦系數(shù)均為f=0.1o設(shè)它們都是非跑合的，求使力臂轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩題。

3.6圖示機(jī)構(gòu)中，已知片110mm,*40mm,0i=45°,/AB=30mm,/BC=71mm,/co=35.5mm,/DE=28mm,

AS2=35.5mm;3尸10rad/s：mplkg,/^O.008kg?mml設(shè)構(gòu)件5上作用的有效阻力￡=500N,右戶(hù)20mm,

試求各運(yùn)動(dòng)副中的反力及需要加于構(gòu)件1上的平衡力矩原。

題3.6國(guó)

3.7圖示為一楔塊夾緊機(jī)構(gòu)，其作用是在驅(qū)動(dòng)力內(nèi)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fo試求：1）設(shè)篇已知，求夾緊力再：2）夾緊后撤掉汽，求滑塊不會(huì)自行退出的幾何條件。

3.8如圖所示的輟沖器中，若已知各滑塊接觸面間的摩擦系數(shù)尸和彈簧的壓力Q,試求：1）當(dāng)楔塊2、3

祓等速推開(kāi)及等速恢復(fù)原位時(shí)力夕的大?。?）該機(jī)構(gòu)的效率以及此名爰沖器不發(fā)生自鎖的條件。

3.9如圖所示，在手輪上加力矩〃均勻轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿時(shí)，使楔塊4向右移動(dòng)并舉起滑塊8.設(shè)楔角a=15°,滑

塊上8的載荷尸尸20kN。螺桿為雙頭矩彩螺紋，平均直徑表30mm，螺距后8mm。已知所有接觸面的摩擦系數(shù)f=Q.15＜）

若模塊4兩端軸環(huán)的摩擦力矩忽略不計(jì)，試求所需的力矩〃。

3.10圖示機(jī)組是由一個(gè)也動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和咸速器，帶動(dòng)兩個(gè)工作機(jī)/I和B。已知兩工作機(jī)的輸出功率和效

率分別為：2NkW、T）A=0.8,PB=3^,7]8=0.7-,每對(duì)齒輪傳動(dòng)的效率77/4）.95,每個(gè)支承的效率,7^0.98,帶

傳動(dòng)的效率〃戶(hù)0.9。求電動(dòng)機(jī)的功率和機(jī)組的效率。

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

4.1在鐵鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，若AB、BC、CD三桿的長(zhǎng)度分別為：a=120nm,b=280mm,c=360mm,機(jī)架AD的

長(zhǎng)度d為變量。試求：

（1）當(dāng)此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，d的取值范圍；（2）當(dāng)此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，d的取值范,國(guó)；

（3）當(dāng)此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，d的取值范,圍。

4.2如圖所示為轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式油泵，由四個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成，主動(dòng)盤(pán)繞固定軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，試畫(huà)出其中一個(gè)四桿機(jī)

構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（畫(huà)圖時(shí)按圖上尺寸，并選取比例尺口/=0.0005m/mm,即按圖上尺寸放大一倍），并說(shuō)明它們是

哪一種四桿機(jī)構(gòu)。

題4.2圖超4.3圖

4.3試畫(huà)出圖示兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（畫(huà)圖要求與題4.2相同），并說(shuō)明它們是哪一種機(jī)構(gòu)。

4.4圖示為一偏置曲柄滑塊機(jī)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在圖所示的較捱四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為/尸28run,/2=52mm,/^SOmm./4=72mm,試求：

1）當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)的極位夾角9、桿3的最大接集甲、最小傳動(dòng)角Ymin和行程速比系數(shù)K；

2）當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將演化成何種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)？為什么？并說(shuō)明這時(shí)C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是接轉(zhuǎn)副;

3）當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，又將演化成何種機(jī)構(gòu)？這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否仍為周轉(zhuǎn)副？

4.6設(shè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD中，桿AB、BC、CD、AD的長(zhǎng)度分別為：a=80mm,b=160nm,C=280mn,d=250mm,

AD為機(jī)架。試求：

1）行程速度變化系數(shù)K；2）檢險(xiǎn)最小傳動(dòng)角Ye，n,許用傳動(dòng)角［丫］二40。o

4.7偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)曲柄長(zhǎng)度a=120mm,連桿長(zhǎng)度b=600mm,偏距e=120mm,曲柄為原動(dòng)件，試求:

1）行程速度密化系數(shù)K和滑塊的行程h:2）檢臉最小傳動(dòng)角［Y1=409：

3）若a與b不變，e=0時(shí)，求此機(jī)構(gòu)的行程速度變化系數(shù)K。

4.8插床中的主機(jī)構(gòu)，如圖所示，它是由轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)ACB和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ADP組合而成。已知LAB=100E,

L?=80mm,試求:

1）當(dāng)插刀P的行程速度變化系數(shù)K=1.4時(shí)，曲柄BC的長(zhǎng)度Lac及插刀的行程h:

2）若K=2時(shí)，則曲柄BC的長(zhǎng)度應(yīng)調(diào)整為多少？此時(shí)插刀P的吁程h是否變化？

圖

圖

題

題489

4.

4.9圖示兩種形式的抽水唧筒機(jī)構(gòu)，圖a以構(gòu)件1為主動(dòng)手柄，圖b以構(gòu)件2為主動(dòng)手柄。設(shè)兩機(jī)構(gòu)尺寸

相同，力F垂直于主動(dòng)手柄，且力F的作用線(xiàn)距點(diǎn)B的距離相等，試從傳力條件來(lái)比較這兩種機(jī)構(gòu)哪一種合理。

4.10圖示為腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。較掛中心A、B在鉛垂線(xiàn)上，要求踏板DC在水平位置上下各擺動(dòng)

109,且/oc=5OOnm,/AD=1000mm。試求曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度/AB和/BC,并畫(huà)出機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。

題4.10圖題4.11圖

4.11圖示為一實(shí)驗(yàn)用小電爐的爐門(mén)裝置，在關(guān)閉時(shí)為位置日，開(kāi)啟時(shí)為位置E2,試設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)來(lái)操

作爐門(mén)的啟閉（各有關(guān)尺寸見(jiàn)圖）。在開(kāi)啟時(shí)爐門(mén)應(yīng)向外開(kāi)啟，爐門(mén)與爐體不得發(fā)生干涉。而在關(guān)閉時(shí)，爐門(mén)應(yīng)有

一個(gè)自動(dòng)壓向爐體的趨勢(shì)（圖中S為爐門(mén)質(zhì)心位置）。B、C為兩活動(dòng)餃鏈所在位置。

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(dòng)，現(xiàn)擬設(shè)計(jì)一個(gè)鐵鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD：操縱

撥叉DE擺動(dòng)。已知：/wFlOOmm,餃逑中心A、D的位置如圖所示，撥叉行程為30rnn,撥叉尺寸/ED=/師二加所,

固定軸心D在撥叉滑塊行程的垂直平分線(xiàn)上。又在此四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，構(gòu)件AB為手柄，當(dāng)它在垂直向上位置ABi

時(shí)，撥叉處于位置Ei,當(dāng)手柄AB逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)6=90。而處于水平位寬AB?時(shí)，撥又處于位置E2。試設(shè)計(jì)此四

桿機(jī)構(gòu)。

題4.12圖

4.13已知某操縱裝置采用一較鏈四桿機(jī)構(gòu)，其中/AB=50mm,/AD=72mm,原動(dòng)件AB與從動(dòng)件CD上的一標(biāo)

線(xiàn)DE之間的對(duì)應(yīng)角位置關(guān)系如圖所示。試用圖解法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。

4.14圖示為一用于控制裝邃的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，若已知搖桿與滑塊的對(duì)應(yīng)位置為：4>1=60?、Si=80mm,。2

9

90、S?=60mm.@3=120。、S3=40mm°偏距e=20mmo試設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)。

題4.14圖

4.15如圖所示的顆式碎礦機(jī)，設(shè)巳知行程速度變化系數(shù)K=1.25,顆板CD（搖桿）的艮度/o^OOmm,顆板

掛角巾二309,試確定：（1）當(dāng)機(jī)架AD的長(zhǎng)度乙產(chǎn)280皿時(shí)，曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度/加和/阮；（2）當(dāng)曲柄

AB的長(zhǎng)度/方50mm時(shí)，機(jī)架AD和連桿BC的長(zhǎng)度/的和/BC。并對(duì)此兩種設(shè)計(jì)結(jié)果，分別檢臉?biāo)鼈兊淖钚鲃?dòng)

用Ymin,[Y]—4020

題4.15圖題4.16圖

4.16設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1.5,滑塊行程h=50m,偏距e=20mm,如圖

所示。試求曲柄長(zhǎng)度/AB和連桿長(zhǎng)度/BC。

4.17在圖示牛頭刨床的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，已知中心距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(zhǎng)度4B和/co。

4.18試設(shè)計(jì)一校鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿CD的行程速度變化系數(shù)K=1.5,其長(zhǎng)度/co=75mm,搖產(chǎn)右邊的一個(gè)

極限位置與機(jī)架之間的夾角巾=5=459，如圖所示。機(jī)架的長(zhǎng)度Ao=100mm。試求曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度小和

Ac0

邈4.17圖題4.18圖

4.19困示技鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)架AD的長(zhǎng)度/AD=100mm,兩連架桿三組對(duì)應(yīng)角為：4）尸60。,中尸60。:

02=1055,W?=90。；03=1505,4^3=1205o試用解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。

題4.19圖

第5章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

5.1如圖所示，氏點(diǎn)為從動(dòng)件尖頂離凸輪軸心0最近的位置，B'點(diǎn)為凸輪從該位置逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)909后，從

動(dòng)件尖頂上升s時(shí)的位置。用圖解法求凸輪輪廓上與B'點(diǎn)對(duì)應(yīng)的B點(diǎn)時(shí)，應(yīng)采用圖示中的哪一種作法？并指出

其它各作法的錯(cuò)誤所在。

5.2在圖中所示的三個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)中，已知R=40mm,a=20mm,e=15mm,rr=20mmo試用反轉(zhuǎn)法求從

動(dòng)件的位移曲線(xiàn)s—s（5）,并比較之。（要求選用同一比例尺,畫(huà)在同一坐標(biāo)系中，均以從動(dòng)件最低位置為起

始點(diǎn)）O

5.3如圖所示的兩種凸輪機(jī)構(gòu)均為偏心圓盤(pán)。圓心為0,半徑為R=30E,偏心距/oA=1Omm,偏距e=10mm。

試求:

⑴這兩種凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程力和凸輪的基圓半徑ro;

⑵這兩種凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角Cla的數(shù)值及發(fā)生的位置（均在圖上標(biāo)出）。

題5.2圖

題5.3圖

5.4在如圖所示上標(biāo)出下列凸輪機(jī)構(gòu)各凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)45。后從動(dòng)件的位移s及輪廓上相應(yīng)接觸點(diǎn)

5.5如圖所示為一偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為一偏心圓，其直徑D=32mm,滾子半徑rr=

5m,偏距e=6mm。根據(jù)圖示位優(yōu)畫(huà)出凸輪的理論輪廓曲線(xiàn)、隔距圓、及圓，求出最大行程力、推程的及回

程角，并回答是否存在運(yùn)動(dòng)失真。

5.6在圖所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的部分輪廓曲線(xiàn)，試求：

1.在圖上標(biāo)出滾子與凸輪由接觸點(diǎn)。到接觸點(diǎn)D2的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度。

2.在圖上標(biāo)出滾子與凸輪在。2點(diǎn)接觸時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角a。

題5.6圖

5.7試以作圖法設(shè)計(jì)一偏置立動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的輪廓曲線(xiàn)。凸輪以等角速度順時(shí)針回轉(zhuǎn),

從動(dòng)件初始位置如圖所示，已知偏距6=10mm,基圓半徑rO=40mm,滾子半徑rr=10mm。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律

為：凸輪轉(zhuǎn)角5=0。"1509時(shí)，從動(dòng)件等速上升〃=30mm；5=150?~180。時(shí)，從動(dòng)件遠(yuǎn)休止：8=1805~300

e時(shí)從動(dòng)件等加速等減速回程30mm；5=300。~360。時(shí)從動(dòng)件近休止。

題5.7圖題5.8圖

5.8試以作圖法設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的輪廓曲線(xiàn)。設(shè)已知凸輪基回半徑ro=

30mm,從動(dòng)件平底與導(dǎo)軌的中心線(xiàn)垂直，凸輪順時(shí)針?lè)较虻人俎D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)1209時(shí)從動(dòng)件以等加速等減速

運(yùn)動(dòng)上升20mm,再轉(zhuǎn)過(guò)150。時(shí)，從動(dòng)件又以余弦加速度運(yùn)動(dòng)回到原位，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余90。時(shí)，推桿猙止不動(dòng)。

這種凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的變化規(guī)律如何？是否也存在自鎖問(wèn)題？若有應(yīng)如何避免？

5.9在如圖所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，已知擺桿AB在起始位置時(shí)垂直于OB./oB=4Omm,/AB=80mm,滾子半徑r

r=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)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)1809時(shí)，從動(dòng)件以正弦加速度運(yùn)

動(dòng)規(guī)律向上擺動(dòng)30。；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)150。時(shí)，從劫件又以余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原來(lái)位置，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余

309時(shí)，從動(dòng)件停歇不動(dòng)。

5.10設(shè)計(jì)一移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的回轉(zhuǎn)方向和從動(dòng)件的起始位置如圖所示。已知凸輪的平均半

拄R”=40mm,滾于#徑rr=10mm。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律垢下：當(dāng)凸輪傳過(guò)180。時(shí)，從動(dòng)件以等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)

律上升60mm:當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余180。時(shí)，從動(dòng)件以余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原處。

5.11如圖所示為書(shū)本打包機(jī)的推書(shū)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)國(guó)。凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)擺桿滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊D左右移動(dòng)，

完成推書(shū)工作。已知滑塊行程H=80mm,凸輪理論廓線(xiàn)的基圓半徑ro=5Omm,Ac=160mm,/OD=12Omm,其

它尺寸如圖所示。當(dāng)滑塊處于左極限位置時(shí)，AC與基圓切于B點(diǎn)：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)120。時(shí)，滑塊以等加速等減速運(yùn)

動(dòng)規(guī)律向右移動(dòng)80fmi;當(dāng)凸輪接卷轉(zhuǎn)過(guò)309時(shí)，滑塊在右極限位置靜止不動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)60。時(shí)，滑塊又以

等加速等減速運(yùn)動(dòng)向左移動(dòng)至原處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周中最后150。時(shí)，滑塊在左極限位置殍止不動(dòng)。試設(shè)計(jì)該凸

輪機(jī)構(gòu)。

5.12圖示為滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，已知R=30mm,/OA=15mm,/CB=145mm,/CA=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(dòng)件的最大擺角巾皿和凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角6。0(r。、小皿

和6。請(qǐng)標(biāo)注在圖上，并從圖上量出它們的數(shù)值)。

5.13在圖示的對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實(shí)際輪廓線(xiàn)為一圓，圓心在A(yíng)點(diǎn)，半徑R=40mm,

已輪繞軸心逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。除=25mm，滾子半徑rr=10mm。試問(wèn)：

(1)理論輪廓為何種曲線(xiàn)？(2)凸輪基圓半徑r°=?

(3)從動(dòng)桿升程力=?(4)推程中最大壓力角?

(5)若把滾子半徑改為15mm,從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)有無(wú)變化？為什么？

--------—

〃〃抄了

一65.

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ky

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題5.11圖題5.12團(tuán)

花勿以

0^)

題5.13圖題5.15圖

5.14試用解析法設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪晌理論輪廓曲線(xiàn)和工作廊線(xiàn)。已知凸輪軸置于

從動(dòng)件軸線(xiàn)右側(cè)，偏距e=20mm,基圓半徑ro=50mm,滾子半徑rr二10mm。凸輪以等角速度沿順時(shí)針?lè)较蚧?/p>

轉(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角51=120。的過(guò)程中，從動(dòng)件按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升h=50mm；凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)62:30。

時(shí)，從動(dòng)件保持不動(dòng)：其后，凸輪再回轉(zhuǎn)角度53=60。期間，從動(dòng)件又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至起始位置；

凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周的其余角度時(shí)，從動(dòng)件又靜止不動(dòng)。

5.15如圖所示設(shè)計(jì)一直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓淺。已知凸輪以等角速度3順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，

某圓半徑rn=30mm,平底與導(dǎo)路方向垂立。從劫件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)過(guò)180。.從動(dòng)件按簡(jiǎn)詣運(yùn)動(dòng)規(guī)律上

升25m：凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)180。，從動(dòng)件以等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到最低位。（用計(jì)算機(jī)編程計(jì)算時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)角

可膈10。計(jì)算。用計(jì)算器計(jì)算時(shí)，可求出凸輪轉(zhuǎn)過(guò)60。、2402的凸輪實(shí)際廓線(xiàn)的坐標(biāo)值。）

5.16設(shè)計(jì)一擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線(xiàn)。已知凸輪以等角速度3逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，及圓半徑

r0=30nm,滾子半徑rr=6mm,擺桿長(zhǎng)/=50mm,凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心0與擺桿的擺動(dòng)中心之間的距離為/舶=60m。

從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)過(guò)180。，從動(dòng)件按擺線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律向遠(yuǎn)離凸輪中心方向擺動(dòng)30。;凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)180

。，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到最低位。（用計(jì)算機(jī)編程計(jì)算時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)角可隔10。計(jì)算，用計(jì)算器計(jì)算時(shí)，

可求出凸輪轉(zhuǎn)過(guò)60。、2709的凸輪理論廓線(xiàn)和實(shí)陸廊線(xiàn)的坐標(biāo)值。）

題5.16圖

第六章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

6.1在圖中，已知基圓半徑廠(chǎng)b=50mm,現(xiàn)需求:

1）當(dāng)廠(chǎng)k=65mm時(shí)，漸開(kāi)線(xiàn)的展角8k、漸開(kāi)線(xiàn)的壓力角和曲率半徑pk。

2）當(dāng)6k=20°時(shí)，漸開(kāi)線(xiàn)的壓力角dk及向徑〃k的值。

題61圖

6.2當(dāng)壓力角a=20°的正常齒制漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)外直齒輪，當(dāng)漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒根圓與基圓重合時(shí)，其齒

數(shù)N應(yīng)為多少？又當(dāng)齒數(shù)大于以上求得的齒數(shù)時(shí)，試問(wèn)基圓與齒根圓哪個(gè)大?

6.3已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪a=20°、6=5mm、N=40,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓

上漸開(kāi)線(xiàn)齒廓的曲率半徑和壓力角。

6.4在一機(jī)床的主軸箱中有一直齒圓柱漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，經(jīng)測(cè)量其壓力角a=20°,齒數(shù)z=40,齒頂

值直徑4=84mm?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)該齒外已經(jīng)損，需重做一個(gè)齒輪代換，試確定這個(gè)齒輪的模數(shù)。

6.5已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直舌輪傳動(dòng)，其齒數(shù)Zi=24、z2=110,模數(shù)6=3mm,壓力角Q=20°,正

常齒制。試求：1）兩齒輪的分度圓直徑dl、dl；2）兩齒輪的齒頂圓直徑dal、da2：3）齒高b；4）標(biāo)準(zhǔn)

中心距a；5）若實(shí)際中心距a'=204mm,試求兩輪的節(jié)圓直徑dJ、d｛。

6.6用卡尺測(cè)量一齒數(shù)Ni=24的漸開(kāi)線(xiàn)直齒輪?，F(xiàn)測(cè)得其齒頂圓直徑乙尸208m,齒根圓直徑172

mmo測(cè)量公法線(xiàn)長(zhǎng)度M時(shí)，當(dāng)跨齒數(shù)〃=2時(shí)，悵=37.55mm;〃=3時(shí)，W*=61.83mm。鼠確定該齒輪

的模數(shù)m、壓力角Q、齒頂高系教力產(chǎn):和頂隙系數(shù)C*。

6.7一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，已知兩齒輪的齒數(shù)Ni=23、z2=67,模數(shù)m=3mi,壓力角a=20°,正

常齒制。試求：1）正確安裝時(shí)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(shí)際中心

距a'=136mrn時(shí)的嚙合角a'和重合度*。。

6.8設(shè)有一對(duì)外嚙合漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知兩輪齒數(shù)分別為Ni=30、z2=40,模數(shù)加=20mm.

壓力角a=20°,齒頂高系數(shù)力3=1。試求當(dāng)實(shí)際中心距a'=702.5mm時(shí)兩輪的嚙合角a'和頂隙c。（實(shí)

際頂隙就等于標(biāo)準(zhǔn)頂隙加上中心距的變動(dòng)量）

6.9某對(duì)平行軸斜齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)Zi=20、Z2=37,模數(shù)6n=3mm,壓力角a=20°,齒寬&=50mm、

B?=45mm,螺旋角￡二15°,正常齒制。試求：1）兩齒輪的齒頂圓直徑dai、d級(jí):2）標(biāo)準(zhǔn)中心距a：3）

總重合度ey：4）當(dāng)量齒數(shù)Zv1、Zv2。

6.10設(shè)有一對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其齒數(shù)分別為乙=20、Z?=80,模數(shù)m=4mm,壓力角a=20°,

齒頂高系數(shù)，產(chǎn)=1,要求剛好保持連續(xù)傳動(dòng)，求允許的最大中心距誤差A(yù)ao

6.11有一齒條刀具，折2mm、a=20°、ha*=1o刀具在切制齒輪時(shí)的移動(dòng)速度小力=1m/s。試求：1）用

這把刀具切制N=14的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，刀具中線(xiàn)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(xiàn)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(jī)構(gòu)中，所有齒輪均為直齒圓柱齒輪，模數(shù)均為2mm,Zi=15、Nz=32、Z3=20、Z4

=30,要求輪1與輪4同軸線(xiàn)。試問(wèn)：

1）齒輪1、2與齒輪3、4應(yīng)選什么傳動(dòng)類(lèi)型最好?為什么？

2）若齒輪1、2改為斜齒輪傳動(dòng)來(lái)湊中心距，當(dāng)齒數(shù)不變，模數(shù)不變時(shí)，斜齒輪的螺旋角應(yīng)為多少？

3）斜齒輪1、2的當(dāng)量齒數(shù)是多少？

4）當(dāng)用范成法（如用滾刀）來(lái)加工齒數(shù)a=15的斜齒輪1時(shí)，是否會(huì)產(chǎn)身產(chǎn)生根切？

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IZ//I4J。

1

題6.12圖題6.13圖

6.13圖中所示為一對(duì)螺旋齒輪機(jī)構(gòu)，其中交錯(cuò)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(dāng)"2=400min時(shí)，齒輪2的圓周速度V。?和滑動(dòng)速度的

大小。

6.14一對(duì)阿基米德標(biāo)準(zhǔn)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)，N1=2、Z2=50,/77=8mm,q=10,試求：1）傳動(dòng)比/葭和

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(dòng)中，蝸桿的螺旋線(xiàn)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，試畫(huà)出各個(gè)蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

題6.15圖

6.16一漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，Zi=16.N2=32、%=6mm、a=20°、/產(chǎn)=1、1=90°,試設(shè)計(jì)這

對(duì)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)。

6.17一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，試問(wèn)：1）當(dāng)均=14、12=30、W=90°時(shí)，小齒輪是否會(huì)產(chǎn)生根切？2）

當(dāng)Zi=14、Z2=20、2=90°時(shí)，小齒輪是否會(huì)產(chǎn)生根切？

第7章齒輪系及其設(shè)計(jì)

7.1在圖示的車(chē)床變速箱白，已知各輪齒數(shù)為：Zi=42,Z2=58,Z3=38,乙=42,Z5-=50,乙=48,電

動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min,若移動(dòng)三聯(lián)滑移齒輪a使樹(shù)輪3'和4'嚙合，又移動(dòng)雙聯(lián)滑移齒輪b使齒輪5'和6'

嚙合，試求此時(shí)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(dòng)裝置中，已知：Z,=60,Z產(chǎn)48,Z?=80,Z3=120,Z3=60,Z.,=40,蝸桿Z.r=2(右旋)，

蝸輪乙二80,齒輪ZB=65,模數(shù)m=5mm,主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為m=240r/min,轉(zhuǎn)向如圖所示。試求齒條6的移動(dòng)速

度v6的大小和方向。

7.3圖示為一電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知蝸桿1為單頭右旋期桿，煙輪2的齒數(shù)Z?=42,4余各輪齒數(shù)

為：Zr=18,Z3=78,Zy=18,乙=55:卷簡(jiǎn)5與齒輪4固聯(lián)，其直徑D5=400mm,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n,=1500r/min,試求：

(1)轉(zhuǎn)筒5的轉(zhuǎn)速小的大小和重物的移動(dòng)速度v。

(2)提升重物時(shí)，業(yè)動(dòng)機(jī)應(yīng)該以什么方向旋.特？

題7.3圖題7.5圖

7.4在圖7.13所示的滾齒機(jī)工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)中。已知各輪齒數(shù)為乙二15,Z2=28,

Z3=15,Z4=55,Z9=40,被加工齒輪B的齒數(shù)為64,試求傳動(dòng)比i方。

7.5在圖才周轉(zhuǎn)輪系中，已知各輪齒數(shù)為z.=60,z2=20,z2-=20,z3=20,z4=20,z5=100,試求傳

動(dòng)比i“o

7.6在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為ZF26,Z2=32,zz=22,z：=80,z4=36,又m=300r/min,r3=50r/min,

兩者轉(zhuǎn)向相反，試求齒輪4的特速m的大小和方向。

7.7在圖示為雙螺旋槳飛機(jī)的減速器.已知Zi=26,Z2=20,Z?=30,Zs=18及m=15000r/min,試求m和

優(yōu)大小和方向。

7.8在圖示復(fù)合輪系中，已知：z產(chǎn)22,za=88,ZS=Z5,試求催動(dòng)比iu。

7.9在圖示的自行車(chē)?yán)锍瘫頇C(jī)構(gòu)中，c為車(chē)輪軸，P為里程表指針，已知各輪齒數(shù)為乙=17,z.=23,Z4=19,

設(shè)輪胎食壓變形后使英寸車(chē)輪的有效直徑為巾，當(dāng)車(chē)行時(shí)，表上的指針剛好回轉(zhuǎn)一周,

Z4=20,ZS=24,280.71km

試求齒輪2的齒數(shù)。

題7.9圖

7.10汽車(chē)自動(dòng)變速器中的預(yù)選式行星變速器如圖所示。I軸為主動(dòng)軸，II軸為從動(dòng)軸，S、P為制動(dòng)帶，其

傳動(dòng)有兩種情況：（1）S壓緊齒輪3、P處于松開(kāi)狀態(tài)：（2）P壓緊擊輪6、S處于松開(kāi)狀態(tài)。已知各輪齒數(shù)乙二30,

Z2=30,Z3=Z6=90,z尸40,Z5=25,試求兩種情況下的傳動(dòng)比i…。

題7.11圖

7.11圖示為一龍門(mén)刨床工作臺(tái)的變速換向機(jī)構(gòu)，J、K為電磁制動(dòng)器，它們可分別剎住構(gòu)件A治3,設(shè)已知

各輪的齒數(shù)，求分別剎住A和3時(shí)的傳動(dòng)比im。

7.12在圖示輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)為：z尸34,Z5=50,Z1F18,Z尸36,Z3=z,,齒輪1的轉(zhuǎn)速為n,=1500r/min,

試求齒輪7的轉(zhuǎn)速e。

4

TJ

題7.12圖

7.13在圖示的輪系中.已知各輪齒數(shù)為：ZF90,Zj—60,z?=30,Z3—30,Zj=24,z?—18,Z5-6O,z$,=36,

Z6=32,運(yùn)動(dòng)從A,B兩軸輸入，由枸件H輸出。已知mFOOr/min,n6=900r/min,轉(zhuǎn)向如圖所示，試求輸出軸H

的轉(zhuǎn)數(shù)足的大小和方向。

7.14在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z,=24,z產(chǎn)30,ZF95,ZF89,Z3=102,ZF80,Z4=40,ZF17,試

求傳動(dòng)比il5o

7.15在圖示的行星輪系中.已知zk20,Z2=32,模數(shù)m=6mF,試求齒輪3的齒數(shù)Z3和系桿卜的長(zhǎng)度/H。

題7.14圖題7.15圖

第8章其它常用機(jī)構(gòu)和組合機(jī)構(gòu)

8.1棘輪機(jī)構(gòu)有什么特點(diǎn)？為什么棘爪與核輪