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1、-机械原理练习题答案(1)-第 9 页 一、填空题和填空题。1 在平面机构中若引入个高副将引入 个约束，而引入个低副将引入 2 个约束，则活动构件数、约束数与机构自由度的关系是=3- 2- 。2 机构具有确定运动的条件是： 机构的自由度大于零，且机构自由度数等于原动件数 ；若机构自由度0，而原动件数，而原动件数F，则各构件之间 运动关系发生矛盾，将引起构件损坏 。3. 下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机架，则该机构转化为 定块机构；若以构件2为机架，则该机构转化为 摇块 机构。4 移动副的自锁条件是 驱动力在摩擦角之内 ；转动副的自锁条件是 驱动力在摩擦圆之内 。5 在凸轮机构的各种常用
2、从动件运动规律中， 等速 运动规律具有刚性冲击； 等加速等减速、间谐 运动规律具有柔性冲击；而 正弦加速度、五次多项式 运动规律无冲击。6 内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 模数相等，； 压力角相等 ； 螺旋角相等 。7等效质量和等效转动惯量可根据等效原则： 等效构件所具有的动能等于整个机械系统的动能 来确定。8刚性转子静平衡条件是 分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或者质径积的向量和为零；而动平衡条件是 当转子转动时，转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩为零 。9用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀具的 中 线与轮坯的 分度 圆之间作纯滚
3、动；加工变位齿轮时，其刀具的 节 线与轮坯的分度 圆之间作纯滚动。10平面四杆机构中，是否存在死点，取决于_B 是否与连杆共线。A主动件 B. 从动件 C. 机架 D. 摇杆11在平面连杆机构中，欲使作往复运动的输出构件具有急回特性，则输出构件的行程速比系数K_A_。A大于1 B小于1 C等于1 D等于12_C_盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。A摆动尖顶推杆 B直动滚子推杆C直动平底推杆 D摆动滚子推杆13为使凸轮机构的滚子从动件实现预期的运动规律，设计时必须保证关系式 C 。 A滚子半径rr凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径minB滚子半径rr凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径minC滚子半
4、径rr 凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径minD滚子半径rr不受任何限制14. 当凸轮基圆半径相同时，从动件导路向推程中从动件与凸轮的相对速度瞬心一侧偏置，可以_A_凸轮机构推程的压力角。 （A） 减小 （B）增加 （C）保持原来15.为了减轻飞轮尺寸和重量，飞轮通常应装在_A_。 （A） 高速轴上 （B）低速轴上 （C）机架上16.蜗杆蜗轮传动中，模数为m，蜗杆头数为z1，蜗杆直径系数为q，蜗轮齿数为z2，则蜗杆直径 d1=_C_。 A）m z1 （B）m z2 （C）mqA B C D中，已知A B = 2 5 mm，B C = 7 0 mm，C D = 6 5mm， A D = 9 5
5、 mm，当A D为机架时，是_B_机构；当A B为机架时，是_A_机构。 （A）双曲柄机构； （B）曲柄摇杆机构； （C）双摇杆机构 18.若机构正反行程效率分别用 和 表示，则设计自锁机构时应满足要_B_。 (A) (B) (C)_机构的自由度大于零，且机构自由度数等于原动件数_。_代替前后机构的自由度不变_，_代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变_。21在曲柄摇杆机构中，当_C_，将出现死点。（A） 曲柄为原动件且曲柄与连杆共线；（B） 曲柄为原动件且曲柄与机架共线时；（C） 摇杆为原动件且曲柄与连杆共线时；（D）摇杆为原动件且摇杆与机架共线时。22在以曲柄为主动件的曲柄摇杆机构中，最小
6、传动角出现在_B_。（A）曲柄与连杆两次共线位置之一；（B）曲柄与机架两次共线位置之一；（C）曲柄与连杆共线时； （D）曲柄与机架共线时23在下列四杆机构中，不能实现急回运动的机构是_C_。（A） 曲柄摇杆机构； （B）导杆机构；（C）对心曲柄滑块机构； （D）偏置曲柄滑块机构24下述几种运动规律中，_B_既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击。（A） 等速运动规律； （B）摆线运动规律；（C）等加速等减速运动规律； （D）简谐运动规律25对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用_A_措施来解决。（A）增大基圆半径；（B）改为滚子推杆；（C）改变凸轮转向26正变位齿轮与标准齿轮相
7、比较，其分度圆齿厚_B_，齿根高_A_。（A）减小 （B）增大 （C）不变27机构处于死点位置时，其传动角为0度 ，压力角为90度。28滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（D） a)两条廓线相似 b)两条廓线相同 c)两条廓线之间的径向距离相等 d)两条廓线之间的法向距离相等29铰链四杆机构的压力角是指在不计摩擦力的情况下连杆作用于_从动件_上的力与该力作用点速度所夹的锐角。30渐开线斜齿轮的_法面_参数为标准值；而尺寸计算应按_端面_上的参数代入直齿轮的计算公式。 31速度瞬心是两刚体上_相对速度_为零的重合点32为减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮安装在_高速_轴上。33渐开线
8、的形状取决于_基圆_的大小。34具有相同理论廓线，只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律 1 ，凸轮的实际廓线 2 。 相同 不相同 不一定 35用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀具的 中线 与轮坯分度圆 之间作纯滚动。36对于移动平底从动件凸轮机构，选择适当的偏距，通常是为了 减轻从动件过大的弯曲应力 。37平行轴外啮合直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是摸数和压力角分别相等且两齿轮的螺旋角的大小相同_，旋向相反_。38周期性速度波动的调节方法是_安装飞轮_，非周期性速度波动调节方法是_安装调速器_。二、 判断题。1凡是以最短杆为机架的铰链四杆机构，都是双曲柄
9、机构。（错）2在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对 ）3如果机构的自由度数F=2则机构作无确定性运动。（错 ）4两个理论廓线相同、滚子半径不同的凸轮机构，从动件运动规律不同。（ 错 ）5如果连杆机构的极位夹角不为零，则说明该机构具有急回特性。（对 ）6由于平行轴斜齿圆柱齿轮机构的几何尺寸在端面计算，所以基本参数的标准值规定在端面。（ 错 ） 7周期性速度波动的调节方法是加调速器。（错 ）8在曲柄滑块机构中，只有当滑块为原动件时，才会出现死点。（对 ）9在凸轮从动件常用的运动规律中，等速运动规律会产生柔性冲击。（ 错 ）10在移动滚子从动件的凸轮机构中，可通过选取从动件适当的偏置方向
10、来获得较小的推程压力角。（ 对 ）11只有一对标准齿轮在标准中心距情况下啮合传动时，啮合角的大小才等于分度圆上的压力角。（错 ）12飞轮一般安装在高速轴上的原因是速度变化小。（错 ）13若机构正反行程效率分别为h和h表示，则设计自锁机构是应满足h0，h0。（ 错 ）14在机械系统中，其运转不均匀程度可用最大角速度和最小角速度之差表示。（ 错 ）15在铰链四杆机构中，由于连杆作的是平面运动，所以连杆跟其他构件不可能存在绝对瞬心。（ 错 ）16组成正传动的齿轮应是正变位齿轮。（错 ）17飞轮一般安装在高速轴上的原因是速度变化小。（错 ）18作用于等效构件上等效力等于作用在机械中所有外力的合力。（错
11、 ）19对渐开线直齿圆柱齿轮，可用改变螺旋角的办法调整中心距。（错）20轴承对轴颈的总反力始终与摩擦圆相切。（对）21在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对 ）22把若干个自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上，就可以组成一个新的机构。（对 ）23动平衡的刚性转子一定静平衡，静平衡的转子不一定动平衡。(对 )24为了避免滚子从动件凸轮机构中凸轮实际廓线产生过度切割，应选择较大的滚子半径。（错 ）25导杆机构传动性能最差。（错 ）26一个正在运转的回转副，只要外力的合力切于摩擦圆，这个回转副将逐渐停止回转。（错 ）27在曲柄摇杆机构中，摇杆位于两极限位置时曲柄两位置所夹的锐角，称
12、为极位夹角。（ 对 ）28在设计用于传递平行轴运动的斜齿圆柱齿轮机构时，若中心距不等于标准中心距，则只能采用变位齿轮以配凑实际中心距。( 错 )三、 机构自由度的计算及拆杆组。1计算图示机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。解 （1）计算机构的自由度。滚子处有局部自由度。 F=3n2p5p4=36281=1（2）高副低代。如图所示 （3）该机构是由原动件1、三个级杆组（2-3和6-7、4-5）故该机构级机构。 （4分）2计算图示机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。解 （1）计算机构的自由度。A处有局部自由度，G处有虚
13、约束， F=3n2p5p4=36281=1（2）高副低代。如图（b）所示 （3）该机构是由原动件2、机架1、1个级杆组（7-8）和一个级杆组（3-4-5-6）组成的，故该机构为级机构。3.计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。拆杆组。试计算图示机构的自由度，并分析此机构的组成情况。已知 DE=FG，DF=EG， DH=EI 。解（1）自由度计算 D和E为复合铰链，B点处有局部自由度，FG杆及其两端的转动副所引入的约束为虚约束，应予去除。将凸轮与滚子组成的高副以一个虚拟构件和两个转动副做高副低代，如图所示。计算自由度：（2）分析机构的组成情况 如图所示，此机构由四个级杆组和一
14、个级机构组成。因此是一个级机构。4.计算图示机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。 （1）计算机构的自由度。B处有局部自由度，G处有复合铰链， （2）高副低代。如图（b）所示 （3）该机构是由原动件1、机架9、两个级杆组（2-3和6-7）和一个级杆组（4-5-6-8）组成的，故该机构为级机构。 三、连杆机构的计算题。1.在图示铰链四杆机构中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架，若将此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。解：图示机构要称为双摇杆机构，必须满足最短杆与最长杆之和大于其他两杆之和。1）AB为最短杆，,所以2）
15、AB是最长杆，,3）AB既不是最长也不是最短，,2.如图所示曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周回转。1） 设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向；2） 设曲柄为主动件，画出急位夹角，最小传动角出现的位置；3） 此机构在什么情况下，出现死点位置，指出死点位置。解：1）曲柄逆时针转动。3）当以滑块为原动件且曲柄与连杆共线的两个位置时，机构出现死点位置。3.设计一曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件，从动摇杆处于两极限位置时，连杆的两铰链点的连线正好处于图示之C11和C22位置，且连杆处于极限位置C11时机构的传动角为40。若连杆与摇杆的铰接点取在C点（即图中之C1点或C2点），试用图解法求曲柄
16、AB和摇杆CD之长。（直接在图上作图，保留做图线，不用写作图步骤，ml）4. 在图示导杆机构中，已知，试问：(1) 欲使其为曲柄摆动导杆机构，的最小值为多少；(2) 该曲柄摆动导杆机构的传动角为多大。解：(1) 四、凸轮机构的计算及分析题。1.如图所示，偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在O点的偏心圆，其半径为R. 从动件的偏距为e，试用作图法：1. 确定凸轮的合理转向；顺时针2. 画出该机构的凸轮理论廓线及基圆；3. 标出当从动件从图示位置升到位移s时,对应凸轮的转角及凸轮机构的压力角；2试在图上标出从C点接触到D点接触时，凸轮转过的转角，及在D点接触时凸轮机构的压力
17、角。3.如图所示为一偏置摆动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心轮，转向如图。 试在图上： （1）画出该凸轮的基圆和理论廓线；（2）标出该位置时从动件摆角y和压力角a，并求出该位置时从动件的角速度；五、齿轮机构计算题。1.一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z1=18，z2=41，m=4mm，a=20， ha*=1，c*。（14分） （1）分别计算两轮的分度圆半径、基圆半径、节圆半径、顶圆半径、标准中心距、分度圆齿距； (2)若中心距加大，回答下列问题（把不对的划去） 1）节圆半径r（变大，变小，不变） 2）分度圆半径r（变大，变小，不变） 3）啮合角a（变大，变小，不变） 4）传动比i12（
18、变大，变小，不变） 5）齿侧间隙（有，没有）6）节圆压力角（等于，大于，小于）啮合角。解：分度圆半径：小齿轮： 大齿轮： 基圆半径: 小齿轮: 大齿轮: 节圆半径：小齿轮： 大齿轮： 齿顶圆半径：小齿轮： 大齿轮： 中心距: 分度圆齿距: （2） 1)增大 2）不变 3）变大 4）不变 5）有 6）等于 2一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z1=19，z2=41，m=3mm，a=20， ha*=1，c*。 （1）分别计算两轮的分度圆直径、基圆直径、顶圆直径、根圆直径、标准中心距、齿距、基圆齿距；（7分）(2) 用作图法确定实际啮合线长，由此计算重合度。（5分）解：(1)d1=193=57
19、mm d2=413=123 mm ha=13=3 mm hf3=3.75 mm c=3.753=0.75 mm a(57+123)=90 mm da 1=57+23=63 mm da 2=123+23=129 mm df 1=5723.75=49.5 mm df 2=12323.75=115.5 mm db 1=57cos20=53.563 mm db 2=123cos20=115.583 mm p=3=9.425 mm pb=3cos20= mm （7分）如图所示实际啮合线长B1B2=14.4mm重合度 3.两个相同的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其在标准安装下传动。若两轮齿顶圆正好通过对方的极限
20、啮合点，试求两轮理论上的齿数应为多少？解: 如图所示，实际啮合线段即为理论啮合线段，此时正好不发生根切。因为 所以 又因为 所以 当两轮齿数时，正好，而不发生根切，但齿轮齿数只能取整数，则两轮齿数时，其最少齿数为13。 4.已知某对渐开线直齿圆柱齿轮传动，中心距a=350mm传动比i，a=20， ha*=1，c*，根据强度等要求模数m必须在5、6、7mm三者中选择，试设计此对齿轮的以下参数和尺寸。 （1） 齿轮的齿数z1、z2，模数m，传动类型； （2） 分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，根圆直径df1、df2，节圆直径d1、 d2，啮合角a； （3） 若实际安装中心距a=351
21、mm，上述哪些参数变化？数值为多少？解: （1） 所以 所以 （2）分度圆直径：小齿轮： 大齿轮： 齿根圆直径: 小齿轮: 大齿轮: 节圆直径：小齿轮： 大齿轮： 啮合角： （3）、发生变化 所以 （ （1.5分） 5.用齿条形刀具加工一直齿圆柱齿轮，设已知被加工齿轮轮坯的角速度，刀具移动的速度，刀具的模数,压力角。求被加工齿轮的齿数。解： 所以六、轮系的计算题。1在图示组合机床分度工作台驱动系统的轮系中，已知各轮齿数为：z 1 = 2（右旋），z 2 = 46，z 3 =18，z 4 = 28，z 5 = 18，z 6 = 28。（1）试分析该轮系由哪些基本轮系组成。（2分）（2）试求i16
22、及齿轮6方向。（10分）解：该轮系是一个带有蜗轮蜗杆传动的混合行星轮系 蜗轮2的转动方向为逆时针方向（从左向右看） 在由2、3、4、5、6组成的行星轮系中齿轮6的转向与蜗轮2的转向相同。 2.在图示轮系中，所有齿轮均为标准齿轮，齿数z1 = 30， z2 = 68，试问：（1） z1 =？，z2 =？（2） 该轮系属于何种轮系？解: （1）因为 所以 （2）差动轮系 3.在图示轮系中，已知z1=22，z3=88，z4=z6，试求：（1） 传动比i16；（2） 该机构的自由度F，并指明虚约束、复合铰链和局部自由度。解：（1）4-5-6定轴轮系 （1）1-2-3-6差动轮系 （2）由于带入（2）中
23、得（2）4. 如图所示轮系中，组成轮系的各齿轮模数相同。齿轮和轴线重合，且齿数相同。求轮系传动比解：1-2-5-4 差动轮系 5-2-2-3-4 差动轮系 1-6-3定轴轮系 由于各齿轮模数相同，所以 由于齿轮1和3同轴，所以把齿数带入上面三式，并联立求解得5. 在图示轮系中，已知各轮齿数为z1=1，z2=30，z2=14，z3=18，z5=20，z6=15。主动轮1为右旋涡杆，其转向如图所示。 1）分析该轮系的组合方式； 2）求z4、z4及传动比i14; 3）画出轮2和轮4的转向。解：解: 1）1-2蜗杆传动 2-3-4-5差动轮系 4-5-6定轴轮系 2） 1-2蜗杆传动 4-5-6定轴轮
24、系 2-3-4-5差动轮系 所以 由于 联立上式求解得 3） 齿轮2的转向是向上的，齿轮4的转向是向下的。七、飞轮转动惯量的计算题。 如图所示，等效驱动力矩为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：及。试求：1）等效驱动力矩的大小；2）运转的速度不均匀系数；3）当要求在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量。解: (1)驱动力矩 所以 (2) (5分)(3) ,它的循环周期为，即电动机转10转完成一次剪切。设驱动力矩为常数及机组各构件的等效转动惯量可以忽略不计，试完成下列计算：（1） 求驱动力矩，并以图线表示在图上；（2） 求最大赢亏功；（3） 设电动机转
25、速为，许用的速度不均匀系数，求安装在电动机轴上的飞轮转动惯量.解： 3.在图（a）所示的传动系统中，齿轮1为主动轮，其上作用的主动力矩M1为常数，齿轮2上作用有阻力矩M2，其值随齿轮2的转角作周期性变化：当齿轮2由0转至120时，其变化关系如图（b）所示；当2轮由120转至360时，M2=0。齿轮1的平均角速度m=50 S-1 ,两轮的齿数为z1=20，z2=40。试求：（1）以齿轮1为等效构件时的等效阻力矩Mr；（2）在稳定运转阶段的等效驱动力矩Md；（3）为减小速度波动，在齿轮1的轴上装置飞轮，若要求该系统的速度不均匀系数=0.05，而不计齿轮1和齿轮2的转动惯量时，飞轮所需的转动惯量JF
26、。解：（1）求等效阻力矩 （2）在一个稳定运转周期内 （3） 4.图示为作用在机器主轴上一个工作循环内驱动力矩Md 的变化规律。设阻力矩Mx为常数，平均转速nm=1000r/min，试求：（1） 阻力矩Mx；（2） 最大盈亏功DWmax；若速度不均匀系数为0.05，应装在主轴上飞轮的转动惯量5.一机械系统，当取其主轴为等效构件时，在一个稳定运动循环中，其等效阻力矩 如图所示。已知等效驱动力矩为常数，机械主轴的平均转速为1000r/min。若不计其余构件的转动惯量，试问：（1） 当要求运转的速度不均匀系数d时，应在主轴上安装一个JF=？的飞轮；（2） 如不计摩擦损失，驱动此机器的原动机需要多大的
27、功率N（kW）？解: 1) 所以 DWmax 2) 3) 八、机构中总反力方向分析题。1.在图示的机构中，已知Q为工作阻力，F为驱动力，各转动副的摩擦圆及移动副的摩擦角如图所示，各构件的重力和惯性力均忽略不计，试作出各运动副中总反力的作用线。2. 图示机构中，各摩擦面间的摩擦角均为j =15，为生产阻力， 为驱动力。试在图中画出各运动副的总反力： （包括作用线位置与指向）。3. 如图示由杠杆1、2、3、4所组成的杠杆机构中，虚线圆为转动副A、B、C中的摩擦圆，半径为，P为驱动力，Q为生产阻力，杠杆处于水平位置。(1)标出转动副中A、B、C总反力R12、R32、R42的作用线位置及方向，并写出构件2的力平衡方程式；(2)求出使Q等速上升时的驱动力P(用Q表示)； (3)求该杠杆机构的效率。 解：（1）总反力的作用线位置及方向如图示，构件2的力平衡方程式 为：(2)由构件1、3受力可知，再将上述两式联立， 可得： (3)理想情况下，驱动力，所以该杠杆的效率为：