機械原理習(xí)題

第1章緒論

習(xí)題

1-1什么是機構(gòu)？什么是機器？什么是機械？機構(gòu)與機器的研究側(cè)重點有何不同？

1-2機械原理課程的內(nèi)容是什么？你打算如何學(xué)好機械原理？

1-3機械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展方向是什么？

第2章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

習(xí)題

2-1解釋下列概念：

零件、構(gòu)件、原動件、從動件、機架、運動副、約束、自由度、運動鏈、桿組、復(fù)合較鏈、

局部自由度、虛約束、機構(gòu)運動簡圖。

2-2機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？

2-3計算平面機構(gòu)的自由度時應(yīng)注意哪些事項？

2-4運動鏈與機構(gòu)有什么區(qū)別？

2-5機構(gòu)的原動構(gòu)件數(shù)與機構(gòu)自由度存在什么關(guān)系？如果不滿足這個條件將會產(chǎn)生什么情

況？

2-6桿組具有什么特點？如何確定桿組的級別？

2-7試判別如圖所示的構(gòu)形，哪些是機構(gòu)？那些不是機構(gòu)？

功B斗￡9￡Bc

「平

(a)(b)(c)

題2-7圖

2-8計算下列機構(gòu)自由度？

(n)

題2-8圖

2-9填空

(1)一個平面運動副最多提供個約束，最少提供約束。

(2)機構(gòu)具有確定運動的條件是__________________________________________-

(3)任何機構(gòu)只能有一個機架。

(4)對機構(gòu)的運動實際不起任何約束作用的約束稱為___________-

B

(c)

(e)

題3-7圖

3-9試用瞬心法求下列機構(gòu)中滑塊3及平底從動件2的速度。

3-10用矢量方程圖解法對卜.列機構(gòu)圖示位置進行運動分析。已知主動件1角速度為常數(shù),

各桿尺寸已知，要求簡要寫出解題步驟及所用各矢量方程，示意畫出機構(gòu)在此位置時的速度

及加速度多邊形。

(a)(b)

題3-9圖

(e)

題3-10圖

3-11在下圖所示機構(gòu)中，設(shè)已知/卅一200mm,“=30”min,逆時針轉(zhuǎn)動，試用圖解法及

解析法求圖示位置從動件3的速度及加速度。

3—12在下圖所示機構(gòu)中，設(shè)已知x=200mm,4=30r/min,逆時針轉(zhuǎn)動，試用圖解法及解

析法求圖示位置從動件3的速度及加速度。

題3-11圖題3-12圖

第4章平面機構(gòu)的力分析

習(xí)題

4-1機構(gòu)力分析的目的是什么？

4—2何謂靜力分析與動態(tài)靜力分析？

4-3何謂桿組靜定條件？所謂桿組靜定是在什么前提條件下成立的？為什么所有的基本桿

組是靜定的？

4-4什么是質(zhì)量代換法？靜代換與動代換有何區(qū)別？

4-5機構(gòu)動態(tài)靜力分析的方法與步驟是什么？力分析的起始構(gòu)件是否一定與運動分析的原

動件相一致？為什么？

4-6是非題（正確標注V,錯誤標注X）

（1）慣性力實際是不存在的。（）

（2）考慮摩擦力條件下桿組也是靜定的。（）

（3）進行質(zhì)量動代換后，機構(gòu)的力分析結(jié)果將保持不變。（）

（4）所謂桿組靜定就是桿組靜止不動。（）

<5）當機構(gòu)原動件作勻速運動，就沒有必要采用動態(tài)靜力分析方法進行力分析。（）

（6）力分析應(yīng)當從遠離已知力的地方入手。（）

（7）運動副反力是內(nèi)力。（）

4-7在下圖所示的六桿機構(gòu)中，已知各桿尺寸，E點在CD中點上，曲柄1轉(zhuǎn)速為％,各桿

質(zhì)量及繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量均已知，各桿質(zhì)心均在中點上，試寫出各桿件慣性力及慣性力偶計

算公式，并根據(jù)加速度方向?qū)⒏鳁U件慣性力及慣性力偶示意畫在相應(yīng)桿件位置處。

4—8如圖所示搖塊機構(gòu)中，已知機構(gòu)尺寸為心鉆LAC=200mm,q=401/s,

0741

LBC2=86mm,0=90°,連桿2質(zhì)量m2=20kg,連桿2對質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量?。慷??kgm,

試用圖解法求連桿的總慣性力及其作用線，各運動副反力及加在原動件上的平衡力矩M3

（其余各桿重量不計）

D

AA

題4-7圖題4-8圖

4-9如下圖所示的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中，己知LAc=200mm,L4B=100mm,<9=90°,導(dǎo)桿的質(zhì)

心在C點，其轉(zhuǎn)動慣量43=0-2依〃/，助=201/s逆時針回轉(zhuǎn)，求導(dǎo)桿的慣性力矩。

4—10如圖所示平行四邊形機構(gòu)中，已知“8Lgc=200mm,取=60。，

6=500N,G=1000N,6，G分別通過2,3構(gòu)件的中點并垂直于2、3構(gòu)件。試求各運動

副中的反力以及需加在構(gòu)件1上的平衡力矩。

4-11如圖所示曲柄滑塊機構(gòu)中，已知L"=100mm,L//r=200mm,如=90°°,加在滑塊上

的載荷6=100M，試求各運動副中的反力及加在構(gòu)件1上的平衡力矩o

4-12如圖所示的沖床機構(gòu)中，已知各桿尺寸及原動件仍、幼，已知各桿質(zhì)量及繞質(zhì)心轉(zhuǎn)

動慣量，設(shè)各桿質(zhì)心在中點處，已知作用在滑塊5上的阻抗力尸$大小，其方向向上，試求

題4T1圖題4T2圖

第5章機械的摩擦與機械效率

習(xí)題

5-1為什么要研究機械中的摩擦？機械中的摩擦是否全是有害的？

5-2何謂“摩擦角”及“當量摩擦角”?如何確定移動副中總反力的方向？

5-3何謂“摩擦圓”？如何確定轉(zhuǎn)動副中的總反力fl勺作用線及總反力方向？

5-4何謂“自鎖”？采用什么方法可求出機構(gòu)的自鎖條件？

5-5為什么三角形螺紋常用于聯(lián)接，而梯形螺紋常用于傳動？

5-6機械效率小于零，其物理意義是什么？對于變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的機器，為什么要按整個

運動循環(huán)來計算效率？

5-7是非題（正確標注V,錯誤標注X）

（1）研究機械摩擦的根本目的就是減小摩擦力。（）

（2）不存在阻力的機械稱為理想機械。（）

（3）機械自鎖的原因是驅(qū)動力不夠大。（）

（4）機械自鎖時，其機械效率（）

（5）螺旋副升角越大，其自鎖性能越強。（）

5-8填空題

（1）移動副中的總反力居總是與相對運動速度。方向成夾角。

（2）在同等張緊力作用下，V帶傳動比平帶傳動傳遞更大的載荷的根本原因是

（3）斜平面中的槽面摩擦應(yīng)將摩擦系數(shù)及摩擦角一帶入斜平面摩

擦即可。

（4）轉(zhuǎn)動副軸頸摩擦總反力摩擦圓，對軸心之矩的方向必與軸頸/相

對軸承2的相對角速度外2的方向。

（5）路面對汽車輪胎形成的摩擦阻力矩屬于力范疇。

5-9在傾角。=30〃的斜面上，作用一載荷Q=10kN于滑塊1上，滑塊與斜面間的摩擦

系數(shù)f=0.14o求：

（1）滑塊在驅(qū)動力P作用下開始向上運動時（此時Q為阻力）所需的P力。

（2）滑塊在驅(qū)動力Q作用下開始向下運動時（此時P為阻力）所需的P力。

5T0如圖所示的鉆床擺臂中，滑套和主柱之間的摩擦系數(shù)f=0.125,擺臂自重為Q。

（1）當L=100mm時?問在不發(fā)生自鎖的情況下（即滑套能向下滑動），重心C至主柱

軸線間的最大偏距h為多少？

（2）當h=10（）mm時，欲使滑套不能下滑的最大長度L應(yīng)為多少？

5-11如圖所示的楔塊機構(gòu)中，已知a=60",各接觸面的摩擦系數(shù)均為f=0.14,當

Q=100N時，需加多大的水平力P才能使滑塊1克服Q而等速上升？又問需加多大水平力P

才能維持滑塊1在Q作用下等速下降？不加水平力P時，要使滑塊1在Q作用下不會向下移

動的a角為多大？

5-12如圖所示鉆模夾具中，已知阻力Q,各滑動面間的摩擦系數(shù)均為f,楔形塊傾斜

角為3,試求正反行程中的P和P,以及此夾具的適用條件（即求3在什么范圍內(nèi)正行程

不自鎖而反行程卻能自鎖的條件）。

題5-11圖題5-12圖

5T3如圖各情況下口口的力應(yīng)切在摩擦圓的哪一邊？

5-13如圖a、b所示的滑輪組中，已知生產(chǎn)阻力Q、回轉(zhuǎn)副的摩擦園半徑夕（虛線所

示摩擦園）、滑輪外徑I）。試求：總反力的位置與方向，穩(wěn)定工作狀態(tài)下的驅(qū)動力P及滑輪

的效率。

(a)(b)

(c)id)

題5T3圖

題5T3圖

5-14如圖所示為一起重杠桿機構(gòu)，已知:載荷Q、回轉(zhuǎn)副的摩擦園半徑0（虛線所示摩

擦園）及起重拉力P的作用線。試求：拉力P和反行程維持平衡的拉力

5-16已知海港鶴式起重機各構(gòu)件尺寸。在驅(qū)動力矩M1作用下，構(gòu)件1沿圖示方向轉(zhuǎn)

動，起重物Q向右直線運動，已知生產(chǎn)載荷Q大小，已為各轉(zhuǎn)動副摩擦園如圖虛線所示，若

不計各構(gòu)件重量及慣性力，試進行機構(gòu)力分析，確定各運動副反力及平衡力矩M-

題5-14圖題5-16圖

5-17為防止鉆桿下滑，利用卡瓦在轉(zhuǎn)盤上將鉆桿卡住。設(shè)各接觸面間的摩擦角均為9,

問卡瓦的。角應(yīng)設(shè)計為多大，才能防止卡瓦滑出。

題5-17圖

第6章機械的平衡

習(xí)題

6-1何為轉(zhuǎn)子靜平衡？何為轉(zhuǎn)子動平衡？兩者的區(qū)別是什么？

6-2何為剛性轉(zhuǎn)子？何為撓性轉(zhuǎn)子？兩者的區(qū)別是什么？

6-3轉(zhuǎn)子靜平衡條件是什么？轉(zhuǎn)子動平衡條件是什么？兩者的關(guān)系是什么？

6-4機械平衡的目的是什么？機械平衡問題有哪些類型？

6-5平衡基面的位置可否任意選擇？可否僅選擇一個平衡基面？

6-6平面四桿機構(gòu)在機架上平衡的原理與方法是什么？

6-7是非題（正確標注V,錯誤標注X）

（1）動平衡后的剛性轉(zhuǎn)子一定是滿足靜平衡的。（）

（2）所謂轉(zhuǎn)子平衡就是使得轉(zhuǎn)子外形尺寸對稱。（）

（3）絕對平衡的轉(zhuǎn)子是不存在的，因此提出了許用不平衡量的概念。（）

（4）平面機構(gòu)僅存在總慣性力的平衡問題。（）

（5）經(jīng)過動平衡后的剛性轉(zhuǎn)子，沿轉(zhuǎn)子軸線任意平面內(nèi)都是靜平衡的。（）

6-8填空題

（1）轉(zhuǎn)子靜平衡力學(xué)條件是4專子動平衡力學(xué)條件是

（2）機械平衡的手段就是調(diào)整分布，以便消除慣性力。

（3）靜平衡乂稱為_______血平衡。動平衡乂稱為______面平衡。

（4）符合靜平衡的剛性轉(zhuǎn)子，其質(zhì)心一定位于o

6-9如圖所示，某設(shè)備高速轉(zhuǎn)軸上有一轉(zhuǎn)動盤。其上有四個孔，已知4=70m。，

d2=120mm,d3=100mm,d4=150mm,四個孔中心向徑分別為公=240mm,

r2=180mm,q=250mm,r4=100mn,轉(zhuǎn)動盤外徑直徑D=78()mm,厚度

b=40mm,%=60°,%=60°,a3=90°,轉(zhuǎn)速〃=100(》/min,密度

/=7800kg/m3。試用鉆孔的方法使得該圓盤得到平衡

6-10已知一用于一般機械的回轉(zhuǎn)零件，它的質(zhì)量為30kg,轉(zhuǎn)速〃=800r/min,試確定其

許用不平衡質(zhì)徑積。

6-11如圖所示，對一回轉(zhuǎn)體進行平衡，偏心質(zhì)量為網(wǎng)=20kg、嗎=10kg,4=lOOinm,

r2=2(X)mn,/(=4(X)mm,/2=2(X)mm,I=600mm。平衡質(zhì)量加在平衡基面I、II

上，且距軸線為100mm,試求：(1)當〃6、加2在同一粕面內(nèi)時，加在在【、1【基面內(nèi)的平

衡質(zhì)量各為多少？(2)當7|、〃％沿軸線投影成120°夾角時，加在在【、II基面內(nèi)的平

衡質(zhì)量各為多少？

題6T1圖

6-12如圖所示為一幾何尺寸對稱的轉(zhuǎn)子，在平面I、II內(nèi)分別存在著不平衡質(zhì)量，々、加2,

已知〃4=m2,々=G，方向如圖，試問該轉(zhuǎn)子是否產(chǎn)生質(zhì)心偏移？若將轉(zhuǎn)子放在靜平衡機

上實驗，將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子還需要進行其它平衡實驗嗎？

6-13圖示曲軸的三個曲柄互相錯開120°,其曲柄銷軸線距曲軸軸線半徑均為140mm,三

個曲柄折算到曲柄銷上的偏心質(zhì)量分別為班=27kg，%=砥=36kg,設(shè)在曲柄1的右

側(cè)面(平面A上)施加一平衡質(zhì)量川人和在飛輪B上(即平面B)鉆孔來達到動平衡，其回

轉(zhuǎn)半徑為仄=230mm,%=760mm。試求平衡質(zhì)量〃7A及去除質(zhì)量〃%的大小及相對曲

柄1的相位角仇A、鼐。

第7章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)

習(xí)題

一、簡答題與分析題

7-1何謂”等效動力學(xué)模型”、“等效力”、“等效質(zhì)量”的概念？是如何建立的？等效的條件

是什么?

7-2在什么情況下“、J。、是常數(shù)？什么情況下是變數(shù)？為什么？

7-3機器主軸的運轉(zhuǎn)速度為什么波動？何謂周期性速度波動和非周期性速度波動？飛輪調(diào)

節(jié)周期性速度波動的原理是什么？安裝飛輪后機器主軸能否實現(xiàn)勻速運轉(zhuǎn)？為什么？

7-4什么是最大盈虧功？如何計算最大盈虧功？

7-5何謂機器的自調(diào)性？什么樣的機器具有自調(diào)性？

7-6什么是原動機的機械特性，試給出典型的異步電動機、開關(guān)磁阻電機、柴油機的機械特

性并分析其特點？

7-7什么樣的機械能夠?qū)崿F(xiàn)恒速運轉(zhuǎn)？其條件是什么？給出生產(chǎn)中能夠?qū)崿F(xiàn)恒速運轉(zhuǎn)的一

種機械的名稱？

7-8飛輪一般按照的機器的高速軸還是低速軸卜？為什么？

7-9給出典型的求解機器真實運動的數(shù)值解法，說明其基本原理？

7-10說明蓄水調(diào)峰電站的作用和調(diào)峰原理？

7-11為什么說機械的等效轉(zhuǎn)動慣量是機器位置的函數(shù)？

二、計算題

7-1圖示沖床主傳動系統(tǒng)的皮帶齒輪機構(gòu),已知D,=140mm,D.=600mm,Z.=30,Z2=105,

2

Ji=0.018kg,J2=0.037kg?m",J2=0.005kg?nGJ3=O.048kg?m,試求該傳動系數(shù)分別

以軸I、軸I【為等效構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量Js、JeU。

題7T圖

7-2如圖所示輪系中,已知齒輪數(shù)否=20,Z2=35,Z；=25,ZCO,Z］、Z?的轉(zhuǎn)動慣量工、J；

相等，Z2、Z3的轉(zhuǎn)動慣量上、上是Z1轉(zhuǎn)動慣量工的8倍，試計算以軸I、軸【【為等效構(gòu)件的

等效轉(zhuǎn)動慣量JM、工“；以軸【為等效構(gòu)件的等效力矩

題7-2圖

7-3圖示為起重機機構(gòu)簡圖，設(shè)力矩瓦作用在構(gòu)件1上，起重重量為G,各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量

為/和J2,試求以構(gòu)件1為等效構(gòu)件時系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型。

題7-3圖

7-4如圖所示3K-H行星輪系機構(gòu)中,已知各輪齒數(shù)Z產(chǎn)35,Z2=18,Z3=17,Z4=64,Zs=30,

及、〃、Z5為標準齒輪，其模數(shù)m=5inm,各構(gòu)件的重心都在回轉(zhuǎn)軸上，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量為

2222

J,=0.7kg-m,J2=03kgm,J4=1kgm,JH=0.2kg-m,行星輪Z2和Z3的質(zhì)

量〃%3=4Zg,作用在乙上的力矩，M尸60Nm,若以4齒輪為等效構(gòu)件，試求等效力矩）口

和等效轉(zhuǎn)動慣量

7-5如圖所示校鏈四桿結(jié)構(gòu)中，己知Li=100mm,L2=390mm,L3=200mm,L.j=250mm,若阻

力矩岫=100加。試求:

1.當。二%/2時，加于構(gòu)件1上的等效阻力矩Mr。

7-6如圖所示機構(gòu)，已知LvFlOmm,I,i!r=40nim,L,v.=75mm,La)=40mm,Loi.=20mm,外=45",

他的轉(zhuǎn)向如圖所示。設(shè)構(gòu)件3的質(zhì)量為3kg,構(gòu)件5繞其質(zhì)心E的轉(zhuǎn)動慣量J=O.lkgm2,

其余構(gòu)件質(zhì)量不計。乂作用在構(gòu)件5上I）點處的水平力《二100N。試求轉(zhuǎn)化到構(gòu)件1上

的等效力矩，且判斷其是等效動力矩還是等效阻力矩？又求轉(zhuǎn)化到構(gòu)件1上的等效轉(zhuǎn)動慣

量。

7-7已知某機器等效構(gòu)件上的驅(qū)動力矩用”=75N-，〃，等效阻力矩Mr按直線變化(如

圖所示)，等效轉(zhuǎn)動慣量J=lkg運動循環(huán)開始時(生=0),卬o=lOO"以/$，求

°=60"時等效構(gòu)件的角速度和角加速度。

題7-7圖

7-8現(xiàn)有一對齒輪1和2組成的減速系統(tǒng)，驅(qū)動力矩M,為常數(shù)，從動輪上所受阻力矩

W隨心的變化規(guī)律為：0<。2工萬時，M產(chǎn)C為常數(shù)；當"<%W2乃時，M2=0,若已知齒

輪1和2的轉(zhuǎn)動慣量分別為Ji和Jz,傳動比工2/4=3,主動輪1的轉(zhuǎn)速為m,試求給定

均勻系數(shù)5時，裝在主動輪軸上飛輪的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)為多少？

7-9已知一機械系統(tǒng)的等效力矩Me對轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖所示，各塊面積為

Fi=340mm:F2=81OmmJ,F3=600mmJ,%=910mm‘，F(xiàn)5=555mrf?F6=470mm2?F7=695mm2o比例尺

4A=7000生2=1"/加"。平均轉(zhuǎn)速n=800rpm,運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)6=0.02。若忽略其

mm

它構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，求飛輪的轉(zhuǎn)動慣量工。

7-10如圖所示電動機驅(qū)動的剪床中，作用在剪床主軸上的阻力矩Mr的變化規(guī)律如圖

所示，等效驅(qū)動力矩Md為參數(shù)，電動機轉(zhuǎn)速為14()0rpm0當不均勻系數(shù)6=0.()5時，求安裝

在電機軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量.

MrfNni]

題7-10圖

7-11如圖所示電機驅(qū)動某機組中，已知電動機的轉(zhuǎn)速為1400rpm,作用在某機器主軸

上的等效阻力矩Mr。設(shè)等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，且機組各構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量可略去不計，

求保證運轉(zhuǎn)不均系數(shù)6不超過0.05時，安裝在電動機主軸上的t輪的轉(zhuǎn)動慣最工。又問電

動機的平均功率應(yīng)多大？若希望把此飛輪的轉(zhuǎn)動慣量減少1/2,而保持原來的6值，則應(yīng)如

何考慮？

題7T1圖

7-12如圖所示單缸四沖程發(fā)動機近似的轉(zhuǎn)矩，其平均轉(zhuǎn)速為lOOOrpm,阻力矩為常數(shù)。

1.試求阻力矩的大小及發(fā)動機的平均功率。

2.若運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)§=0.05,則裝在發(fā)動機主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量為多大？

3.若希望把此飛輪的轉(zhuǎn)動慣量減小1/2,而保持原來的S值，則應(yīng)如何考慮？

4.若有一雙缸的四汨程發(fā)動機，它們的曲柄相互成180°,每個汽缸的近似轉(zhuǎn)矩圖如

題7T6圖所示，其平均轉(zhuǎn)速為lOOOrpm,阻力矩也是常數(shù)。欲保證6=0.05時，求裝在曲柄

上的K輪轉(zhuǎn)動慣量。

NLCNm]

7-13如圖所示的三缸發(fā)動機，曲柄相互成120°o每一汽缸曲柄等效力矩圖近似為三

角形，如圖所示。

1.試求發(fā)動機的功率，

2.若保持速度為500±10廠p-m，則需在曲柄軸上安裝多大轉(zhuǎn)動慣量的飛輪。

題7-13圖

第8章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計

習(xí)題

一、簡答題與分析題

8-1何謂連桿機構(gòu)？連桿機構(gòu)有哪的優(yōu)缺點？

8-2平面四桿機構(gòu)的基本型式是什么？它有哪些演化型式？研究四桿機構(gòu)演化的目的

何在？

8-3何謂曲柄？何謂廣義曲柄，較鏈四桿機構(gòu)具有廣義曲柄的條件是什么？錢鏈四桿機

構(gòu)成為曲柄搖桿機構(gòu)的條件是什么？曲柄是否最短？

8-4行程速比系數(shù)、急回作用、極位夾角三個概念的意義和關(guān)系如何？

8-5何謂壓力角與傳動角？研究它們有何意義？

8-6四桿機構(gòu)的死點的概念和自鎖的概念有什么不同？

8-7你認為用作圖法設(shè)計四桿機構(gòu)有哪此優(yōu)缺點？衛(wèi)確設(shè)計的關(guān)鍵是什么？

8-8給出2?5個連桿機構(gòu)應(yīng)用的實例，并繪出其機構(gòu)簡圖。

8-9什么叫整周轉(zhuǎn)動副，什么叫擺轉(zhuǎn)副，其區(qū)別是什么？

8-10什么叫低副機構(gòu)的運動可逆性？它在連桿機構(gòu)研究中的作用是什么？

8T1什么是連桿曲線，給出錢鏈四桿機構(gòu)的連桿曲線應(yīng)用的兩個例子。繪制碼頭鶴式

起重機的機構(gòu)簡圖，說明其為什么機構(gòu)？

8-12繪制飛剪的機構(gòu)簡圖，說明設(shè)計中應(yīng)用的原理？

8-13什么是連桿機構(gòu)的錯序不連續(xù)？

8-13為什么在高速機器中，使用連桿機構(gòu)需要進行機構(gòu)平衡計算？

8-14分析常用的連桿機構(gòu)設(shè)計方法的優(yōu)劣，說明設(shè)計方法的分類。

二、計算題

8-1在圖示較鏈四桿機構(gòu)中，已知/席=50〃〃〃，lCD=35"〃〃,lAD=30/run,為

機架，問（1）若該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且AA為曲柄，求乙8的取值范圍？若該機構(gòu)為雙

搖桿機構(gòu)，求/.8的取值范圍。

題8-1圖

8-2試根據(jù)圖示的尺寸判斷每一較鏈四桿機構(gòu)的類型。

8-3試分別標出下列機構(gòu)圖示位置的壓力角和傳動侑，箭頭標注的構(gòu)件為主動件。

(a)(b)

題8-4圖

8-5已知一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，e=1Omni,IAD=20nun,/*?=7O〃7〃？，試用作圖

法求（1）滑塊行程長度H；（2）曲柄為原動件時的最大壓力角々max，＜3）滑塊為原動件時

機構(gòu)的死點位置：

題8-5圖

8-6圖為攪拌機構(gòu)的曲柄搖桿機構(gòu)，其各部尺寸參數(shù)為：x=52mm,），=400〃〃〃,

LAli=240〃"〃，LRC=550〃〃〃,LCD=405nun

題8-6圖

試用圖解法分析下列參數(shù)：

①CO的擺角°。

②曲柄的極位夾角。及機構(gòu)的速比系數(shù)K。

③搖桿。點的最大壓力角《nax及最小傳動角Ymm。

8-7已知牛頭刨床機構(gòu)的各桿尺寸為：LOOz=380/wn,Lo^=110/ww,

LOzB=540〃〃〃，LBC=135""〃試用圖解法求此機構(gòu)的行程速比系數(shù)K。

8-8圖為腳踏驅(qū)動機構(gòu),=\15nvn,在驅(qū)動時，腳踏板作

離水平位置上下各15°的擺動，求曲柄和連桿的長度。

8-9圖為錢鏈四桿機構(gòu)，已知：LAD=500,LCD=400ZWW,K=1.2，e=40°,

試求其它尺寸。

題8-9圖

8-10油田用6"0—3-53"4型抽油機的主機構(gòu)如圖所示，若搖桿CD長度為

2.4/7?,擺角e=57°,行程速比系數(shù)K=1.2,最小傳動角=30°,試設(shè)計該推油機

的曲柄、連桿和機架的長度，并標明曲柄的轉(zhuǎn)向，（用圖解法）。

DC

題8To圖

8-11設(shè)計一擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，己知導(dǎo)桿的行程速比系數(shù)K=2,機架長度乙⑶=50加加，

求曲柄的長度48。

題8-11圖

R-I2設(shè)計牛頭刨床機構(gòu)的各部尺寸，并驗算行程速比系數(shù)K為多少？

已知：HR=400〃〃〃，0。？=300〃〃〃?h=。

題8T2圖

8-13已知三個桿件的長分別為/?=17,c=18,d=2(),擬增加一個曲柄。組成一

個曲柄搖桿機構(gòu).試問1)曲柄〃的尺寸范圍？2)在此范圍內(nèi).〃等于何值時傳動角/最

小，并求出｛in。

8-13已知如圖所示的曲柄滑塊機構(gòu)的尺寸。試證明曲柄在B1位置時，其傳動角最小。

題8-13圖

第9章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計

習(xí)題

一、簡答題與分析題

9-1在凸輪設(shè)計中有哪幾種常用的推桿運動規(guī)律？這些運動規(guī)律各有什么特點及優(yōu)缺

點？有無沖擊？在選擇時應(yīng)考慮哪些因素？

9-2利用“反轉(zhuǎn)法”設(shè)計凸輪輪廓曲線所依據(jù)的原理是什么？

9-3何謂凸輪的理論輪廓和實際輪廓？兩者之間有什么區(qū)別？試用滾子從動件和平底

從動件凸輪比較分析之。

9-4何謂凸輪機構(gòu)的壓力角？有什么物理意義？為什么回程時［a］一般可以比推程時

［a］大些？

9-5何謂凸輪的基圓？選定基圓半徑時，應(yīng)考慮哪些因素？

9-6從力學(xué)觀點分析偏置推桿及平底推桿有什么好處？推桿導(dǎo)軌長度1和懸臂尺寸b

之間譙大些較好？為什么？

9-7試分析滾子和平底推桿凸輪機構(gòu)何時出現(xiàn)失真？失真的原因是什么？

9-8在直動滾子從動件盤形凸輪設(shè)計中，采用偏置可降低推程的壓力角，為什么？

9-9用解析法設(shè)計滾子從動件盤形凸輪輪廓，如何計算實際輪廓與理論輪廓之間的法向

距離？依據(jù)是什么？

9-10用解析法設(shè)計四輪輪廓時，如何計算輪廓上某點的壓力角？

二、計算與作圖題

9-1在圖示的對心直動滾子推桿盤狀凸輪機構(gòu)中，凸輪實際輪廓線為一圓，圓心在A

點，半徑R=40mm,凸輪繞軸心。逆時針方向轉(zhuǎn)動，1x25mm,滾子半徑r=10mm,試問：

（1）凸輪的基圓半徑為多少？

（2）推桿的升程為多少？

（3）推程運動角與回程運動角各位多少？

（4）若把滾子半徑改為r=14mm或改為尖頂推桿，而其它條件均不變（尺寸），則

推程運動規(guī)律是否改變？

題9-1圖題9-2圖

9-2試繪出對心直動尖端推桿盤狀偏心輪凸輪機構(gòu)的位移線圖。已知偏心圓盤R=50mm,

0A=30mmo

9-3如圖凸輪機構(gòu)，試求出其從動件的位移線圖，并分析該凸輪機構(gòu)設(shè)計中的問題。

題9-3圖

9-4已知對心直動尖端盤狀凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律為：

①凸輪轉(zhuǎn)角由0°-140°時，推桿等速上升60mm。

②由140°-210°時，推桿停止不動。

③由210°—360°推桿以等加速等減速運動下降（加速度;減速度）回到開始位置，試

畫出其運動圖，并指明何處會有沖擊及沖擊的性質(zhì)。

9-5如圖所示偏置直動尖頂推桿凸輪機構(gòu)，試在圖上標出K點處的壓力角？又如同是這

一凸輪，若將推桿的導(dǎo)軌由凸輪軸的左側(cè)移至右側(cè)（虛線所示位置），試問對凸輪的工作是

否有利？為什么？

題9-5圖

題9-9圖

9-6直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知行程h=20mm,推程運動角6產(chǎn)40°,基圓半徑

r產(chǎn)50mm,偏距e=20mm,試求1）推程為等速運動規(guī)律時的最大壓力角a皿;2）近似設(shè)最大

壓力角出現(xiàn)在推桿速度最大的位置，求推程分別采用等加速等減速、簡諧及正弦加速度運動

規(guī)律時的最大壓力角a刖、的近似值。

9-7有一凸輪機構(gòu)，已知推程h,推程運動角6。，求：①選用正弦加速度運動規(guī)律，其

最大加速度a皿出現(xiàn)的位置和數(shù)值；②選用3-4-5多項式運動規(guī)律，其最大加速度a皿出現(xiàn)

的位置和數(shù)值；③比較哪一規(guī)律更適用于高速傳動。另：用作圖法求凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過

45°后輪廓上的壓力角，并在圖上標出來。

9-8用作圖法標注出凸輪機構(gòu)的滾子從動件從點A接觸的點C時凸輪的轉(zhuǎn)角（p,并標出

點C接觸時的壓力角。

9-9用作圖法求凸輪機構(gòu)的各個參數(shù)尺寸：

基圓半徑ro

最大壓力角a皿

行程h

推程角中

遠休止角中

題9-8圖題9-11(a)圖

9-10已知擺動尖端推桿凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律為：

①凸輪轉(zhuǎn)角由0°-240。時，推桿以等加速等減速向上擺動30°。

②凸輪轉(zhuǎn)角由240°~360°時，推桿又以等加速等減速擺回原位置，試給出其運動線

圖。并分析有無沖擊。

9-11何謂凸輪機構(gòu)中的壓力角a,試畫出圖示各凸輪機構(gòu)在圖示位置推桿的壓力角。

9-12設(shè)計一偏置直匆滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，凸輪回轉(zhuǎn)方向以及從動初始位置如圖

所示。已知偏距。=10mm,基圓半徑ro=4Omm,滾子半徑r=10mm及從動件運動規(guī)律如卜：中

=140°,0>s=30°,①’=120°,中「二60°。從動件在推程以簡諧運動規(guī)律上升，升程

h=30mm；回程以等加速等減速運動規(guī)律返回原處。試給出從動件位移線圖及凸輪輪廓。

題9T2圖

9-13設(shè)計一對心直切滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)。已知凸輪順時針勻速轉(zhuǎn)動，基圓半徑

ro=40mm,行程h=40mm,滾子半徑rklOmm,推程運動角e=120°,從動件在推程作簡諧運動。

試用解析法計算凸輪轉(zhuǎn)角。=30：時，凸輪理論廓線和實際廓線上對應(yīng)點的坐標值，并計算

該位置的機構(gòu)壓力角數(shù)值，

9-13已知：對心滾子直動從動件的運動規(guī)律S=f（。）如圖所示?；鶊A半徑ro=16Omni,

滾子半徑r=30mmo

求：盤狀凸輪的輪廓曲線。

9-14已知如圖所示為一尖頂直動從動件盤形凸輪機構(gòu)的從動件部分運動線圖，請補全運

動線圖并指出那些位置會出現(xiàn)沖擊，沖擊的性質(zhì)是什么？

2n/3n4n/35n/32n

n

題9T4圖

第10章齒輪機構(gòu)及其沒計

一、簡答題與概念題

10-1何為漸開線？漸開線有哪些重要性質(zhì)？

10-2何謂齒輪的分度圓？何謂節(jié)圓？什么條件下兩者重合？

10-3何謂標準齒輪？一個標準齒輪有哪些標準參數(shù)？

10-4一對齒輪的正確嚙合條件與連續(xù)傳動條件各是什么？它們各說明什么問題?

10-5重合度的物理意義是什么？提高重合度的有效途徑有哪些？

10-6為什么用“范成法”切制齒輪的精度?般要比用“仿形法”切制者為高？

10-7何謂變位齒輪？為什么要對齒輪采取變位修正？

10-8正傳動與正變位、負傳動與負變位有無區(qū)別？

10-9斜齒輪螺旋角夕大小對傳動有什么影響？常用取值范圍是什么？

10-10為什么要引進蝸桿特征系數(shù)q?

10-11齒輪根切的原因是什么？用齒輪刀加工不根切的齒輪，用齒條刀加工就一定不

根切對嗎？

10-12滿足分齒條件條件的一對齒輪，是否一定能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)傳動？

10-13變位修正齒輪的主要優(yōu)點和缺點？

10T3何謂無側(cè)隙嚙合方程，漸開線標準齒輪正確安裝時，如何安裝可滿足無側(cè)隙嚙

合條件。

10-14為什么在重載傳動時，常采用人字齒輪？

10-16斜齒輪、圓錐齒輪、蝸輪蝸桿的標準參數(shù)都在那個面內(nèi)？其當量齒數(shù)的意義是

什么？

10-17為什么變位齒輪的齒頂必須降低？

10-18正傳動是否兩個齒輪必須為正變位？

10-19為什么漸開線斜齒輪傳動的重合度大于直齒輪傳動？

10-20為什么圓弧齒輪必須做成斜齒輪？圓弧齒輪與漸開線齒輪相比，有什么優(yōu)缺

點？

10-21給出法向周節(jié)（齒距）、基圓周節(jié)、周節(jié)的概念并說明其關(guān)系。

10-22給出共規(guī)齒廓的概念，用作圖法說明漸開線的共規(guī)齒廓為漸開線。

二、分析計算題

10-1已知一標準直齒圓柱齒輪，a=20°m=2mmz=24,正常齒，試求其尺

寸（包括

10-2證明同一基圓生成的任意兩條反向（同向）漸開線間的公法線長度處處相等。

題10-2圖

10-3如圖所示，有--個漸開線直齒圓柱齒輪，用卡尺量其三個齒和二個齒的公法線長

度為W,4=61.83〃〃??〃和W,=37.55〃1(〃〃,4=20f8mmM=172mm,z=24，試確定該齒輪

的模數(shù)〃2,壓力角。和采用的齒制。

題10-3圖

10-4設(shè)已知一對漸開線齒輪的基圓和齒頂圓以及主動輪1的角速度域的方向如題圖

10-25所示，請作出嚙合線并指出哪段是理論嚙合線段，哪段是實際嚙合線段。

題10-4圖

10-5畫出如圖所示兩個漸開線齒輪傳動的壓力角和嚙合角。

10-6如圖己對漸開線齒廓嚙合傳動，其嚙合點為工試求；①、繞點巴轉(zhuǎn)動的齒輪

為主動齒輪時，確定兩齒啾的轉(zhuǎn)動方向。②、用作圖法齒廓G上與齒廓G2上的點及、b2相

共規(guī)的點a.,b］。③、標出兩條漸開線的齒廓工作段。④、齒廓Gi是的Kbx和齒廓G2上的Kb2

那個較短？這說明了什么？⑤、在圖上標出節(jié)圓和嚙合帶，說明嚙合角與壓力角的關(guān)系。

10-7已知安裝齒輪的軸的中心距為a=87.75〃〃%,齒輪模數(shù)m=3.25〃?機要求傳動

比七=2,今欲配一對正常齒輪傳動，求兩齒輪的齒數(shù)。

10-8在機器中，有中心距的兩軸，用一對齒輪傳動，已有一齒數(shù)z=36

的齒輪，測得齒頂直徑4,=228/出〃，若另配一齒輪，求這一齒輪的模數(shù)，齒數(shù)和齒頂圓、

分度圓直徑與兩軸的傳動比。

10-9已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪的參數(shù)為：

21=24,22=120,m=2〃〃/2=20"正常齒制，試求其傳動比(2,標準中心距。，實際嚙

合線用生，基圓周節(jié)和重迭系數(shù)。

10-10在設(shè)計一對等移距變位直齒輪時，用滾刀加工，a=20°,ha=1,z12=2,

問兩輪不發(fā)生根切時的最少齒數(shù)各為多少？

10-11三個正常齒制切a=20°的標準齒輪，其模數(shù)和齒數(shù)分別為

m}=2〃〃〃，Z1=20,=2/77/77,z2=50,=5ivm,z?=20,問這三個齒輪的齒形

是否相同？最少用幾把成形銃刀加工？最少用幾把滾刀加工？為什么？

題10-12圖

10-12如圖所示回歸輪殺，12為標準齒輪，

Z[=20,z2=120,z3=18?z4=36,叫”=2.5"〃〃，各輪a=20°正常

齒制，問34為何種傳動形式？若大齒輪不變位，試計算34齒輪的尺寸。

10-13如圖所示的齒輪變速箱中，兩軸的中心距為80nlm，各輪的齒數(shù)為：

Z,=35,Z2=4573=24,Z,=55,Z5=19,Z(,=59,模數(shù)均為2,試計算各對齒輪的傳動

類型。

題10-13圖

10-13設(shè)計對螺旋齒輪傳動、已知空間兩軸的距離a=140〃〃〃，兩軸夾角為75°,

傳動比七二%,m'=6mm0試求(1)兩輪的齒數(shù)；(2)螺旋角四夕？(要求大小越接近

越好)；(3)分度圓直徑4,d2O

10-14某機器上有一對標準直齒輪機構(gòu)，已知基本參數(shù)為

Z1=20,z2=40,m=,a=20°,力?！?1,為提高傳動平穩(wěn)性，要求在心，〃?，。不

變的條件下?lián)Q成標準斜齒輪傳動，試設(shè)計齒數(shù)4*2，/?。

10-16某直齒圓錐齒輪的大端齒槽寬是6.28的〃，而齒寬〃=￡,求小端齒槽寬是多

3

少？

10-17測得一雙頭蝸桿的軸向周節(jié)&=6.283〃〃〃，外徑4“二30〃〃〃，求模數(shù)〃？，

特征系數(shù)q及升角4。

第11章齒輪系及其設(shè)計

習(xí)題

一、簡答題與分析題

11-1何謂定軸輪系，何謂周轉(zhuǎn)輪系，何謂基本的周轉(zhuǎn)輪系，它們各有什么特征？

11-2如何計算定軸輪系的傳動比？傳動比的符號表示什么意思？各種定軸輪系如何

確定主、從動輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系？

11-3基本的周轉(zhuǎn)輪系在什么情況下為行星輪系，在什么情況下為差動輪系？兩者有

何區(qū)別？如何判別？

11-4何謂基本的盾轉(zhuǎn)輪系的“轉(zhuǎn)化機構(gòu)”？為什么可以采用“轉(zhuǎn)化機構(gòu)”計算周轉(zhuǎn)

輪系中基本構(gòu)件之間的傳動比？《和心有何區(qū)別？如何確定《和小的符號？它們的符號

人J人J人J人J

各代表什么意義？

11-5復(fù)合輪系的傳動比如何計算？為何必須將輪系劃分為不同的部分才能求解，而

不能就整個復(fù)合輪系直接求出？

11-6行星輪系中各齒輪的齒數(shù)應(yīng)滿足哪些條件？為什么常把行星輪系中的某些構(gòu)件

做成可以浮動的？

11-7還有空間齒輪的基本的周轉(zhuǎn)輪系在進行傳動比分析時與不含空間齒輪的輪系有

何異同？

11-8輪系的主要功能有哪些？運動的合成與分解使用的是什么輪系？

11-9手動檔汽車變速箱與自動擋汽車變速箱所用的輪系有何區(qū)別？從網(wǎng)上搜索一種汽

車的變速箱，并畫其機構(gòu)簡圖，計算其傳動比。

二、計算與作圖題

1

題11-1圖

11-1在圖示輪系中，已知Z]=20,z,=40,z,=20.4=30,Za=20,z4=40o求傳動

比Q

又若不改變該輪系中各輪的配置順序和尺寸，試問應(yīng)如何安裝軸。2上的齒輪2'能使軸

O4和軸。1的回轉(zhuǎn)方向相反和相同。

11-2如圖示輪系，已知馬二立2=16*3=48,求常

11-3在圖示摩擦滾球軸承減速器中，已知八d2s3,求傳動比〃8。（提示，可認為

各輪無滑動）。

11-4圖示雙螺旋槳飛機減速器，已知4=26/2=20,=30,=18,々=15000轉(zhuǎn)/

分，求〃八〃。的大小和方向。

B

題11-2圖題11-3圖

11-5圖示行星齒輪機構(gòu)，已知Z]=Z2=25*2=Z3=Z4=2(),z〃=100求:

11-6圖示輪系，已知各輪齒數(shù)，試求傳動比，

\H。

Zi=101,z2=99,z2=z4,z4=100/5=100,求傳動比，。若軸1由轉(zhuǎn)速為1375轉(zhuǎn)/

分的電機帶動，求H軸轉(zhuǎn)一周的時間。

11-8如圖輪系，已知Z]=Z2=10,z2=12,z4=20,z3=40,z3=48?求鏈輪AB

之間的傳動比IAB。如果該輪系的效率為〃=0.9,提升重物Q產(chǎn)生的阻力矩

M0=500/V-mo求加在主動鏈輪A上的驅(qū)動力矩為多少？

z6=z7=30,z6=z8=15,試求輪系的傳動比不。

11-10如圖為一行星減速機。

已知：z,=26,z2=32,z3=18,z4=14,z5=24,z6=z7=z8=12

求：i|H=&=?

PT

題11-10圖

11-11如圖輪系，已知：

Z=z=Z20

I7IO=?z2=z8=z9=60,z3=z4=z5=z6=25o

求：1便="=?

%

11T2在如圖所不輪系中，已知：z6=z(=z3=Z)=z2=15,z,=z5=z4=z2=15,

求：4="=?

11-13在如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)，求傳動比L“。

11-13在圖示差動輪系中，設(shè)已知各輪的齒數(shù)為。=15,Z2=25,z2=20,z3=60；

又\二200r/min,n3=50r/min,當：1)\與鵬轉(zhuǎn)向相同時；2)\與d轉(zhuǎn)向相反時。

求上述兩種情況下系桿H的轉(zhuǎn)速n〃的大小和方向。

11-14圖示一周轉(zhuǎn)輪系，已知各輪的齒數(shù)為4=60,z2=20,z2=20,z3=20,

z4=20,Z5=100°試求傳動比i.。

11-17在圖示的變速器中，己知Z]=z；=Z6=28,z3=z5=z3=80,z2=z4=z7=26<>

當鼓輪A、B、C