机械设计基础习题及答案.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流机械设计基础习题及答案.精品文档.第一章 平面机构的自由度和速度分析 题1-1 在图示偏心轮机构中,1为机架,2为偏心轮,3为滑块,4为摆轮。试绘制该机构的运动简图,并计算其自由度。ABC1234a) 曲柄摇块机构ABC1234b) 摆动导杆机构题解11 图题12 图示为冲床刀架机构,当偏心轮1绕固定中心A转动时,构件2绕活动中心C摆动,同时带动刀架3上下移动。B点为偏心轮的几何中心,构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。题13 计算题13图a)与 图b)所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)。 题
2、13图a) 题13图b) 题14 计算题14图a、图b所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。题15 计算题15图所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并标出原动件。 题15图 题解15图题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。第二章 连杆机构ABCD题2-1图题2-1在图示铰链四杆机构中,已知 lBC=100mm,lCD=70mm,lAD=60mm,AD为机架。试问:(1)若此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄,求lAB的最大值;(2)若此机构为双曲柄机构,求lAB最小值;(3
3、)若此机构为双摇杆机构,求lAB的取值范围。 题2-2 如图所示的曲柄滑块机构:(1)曲柄为主动件,滑块朝右运动为工作行程,试确定曲柄的合理转向,并简述其理由;(2)当曲柄为主动件时,画出极位夹角,最小传动角g min;(3)设滑块为主动件,试用作图法确定该机构的死点位置 。题2-3 图示为偏置曲柄滑块机构,当以曲柄为原动件时,在图中标出传动角的位置, 并给出机构传动角的表达式,分析机构的各参数对最小传动角的影响。l11l2题2-3图1题解2-3图l2l1题2-4 设计一曲柄摇杆机构,已知机构的摇杆DC长度为150mm,摇杆的两极限位置的夹角为45,行程速比系数K=1.5,机架长度取90mm。
4、(用图解法求解,= 4 mm/mm)解答: 题解24图题2-5 设计一摆动导杆机构,已知摆动导杆机构的机架长度d = 450 mm,行程速比系数K=1.40。(比例尺)题2-6 如图所示,若要求四杆机构的两连架杆对应位置分别是: ,试用解析法设计此四杆机构。题2-6图904550 题2-7 如图所示,已知滑块和摇杆的对应位置分别是S1=40mm,1=60,S2=30mm,2=90,S3=20mm,3=120。试用解析法确定机构各构件的长度和偏心距e。第三章 凸轮机构题3-1欲设计图示的直动滚子从动件盘形凸轮机构,要求在凸轮转角为00900时,推杆以余弦加速度运动规律上升h= 20 mm,且取r
5、0= 25 mm,e= 10 mm,rr= 5 mm。试求:(1)选定凸轮的转向,并简要说明选定的原因;(2)用反转法画出当凸轮转角=00900时凸轮的工作廓线(画图的分度要求小于150);(3)在图上标注出1=450时凸轮机构的压力角。题3-1图(a)(b)题解3-1图 题3-2图示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构(m/mm),已知凸轮的轮廓是一个偏心圆,其圆心为C,试用图解法求:(1)凸轮从初始位置到达图示位置时转角0及推杆的角位移0;(2)推杆的最大角位移max及凸轮的推程运动角;(3)凸轮从初始位置回转900时,推杆的角位移90。题3-2图题解3-2图 题3-3对于直动尖端从动件盘形凸轮机
6、构,已知凸轮推程运动角 = /2, 行程h= 50 mm,求 当凸轮转动角速度=10 rad/s时,等加速等减速和正弦加速度这两种常用的基本运动规律的最大速度、最大加速度以及所对应的凸轮转角。题3-4图b)a)题3-4 根据图示已知条件作出从动件与凸轮在B点接触时的压力角和从动件的位移或。 题3-5试用解析法求一对心直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓。已知该凸轮以等角速度逆时针方向转动: = 180,S = 90,= 90;从动件的行程,基圆半径;从动件在推程段按余弦加速度运动规律上升,在回程段按等速运动规律返回。试以凸轮转动中心为坐标原点求解凸轮轮廓的坐标值(按凸轮转角的100间隔计算)
7、,并绘出凸轮轮廓()。 题3-5图题解3-5图题3-6图示的凸轮为偏心圆盘()。圆心为O,半径R =30 mm,偏心距LOA = 10 mm,rr = 10 mm,偏距e = 10 mm。试求(均在图上标出):(1)推杆的行程h和凸轮的基圆半径r0;题3-6图(2)推程运动角、远休止角S、回程运动角,和近休止角S,; (3)最大压力角的数值及发生的位置; (4)从B点接触到C点接触凸轮所转过的角度0和推杆的位移s;(5)C点接触时凸轮机构的压力角。第四章齿轮传动题4-1 已知一对齿数相等,模数的渐开线直齿圆柱齿轮。为了提高其重合度而又不希望增加齿数,故增加主、从动轮的顶圆,使其刚好通过彼此的极
8、限啮合点。若要求重合度,试求:(1)两轮齿数;(2)齿廓曲线在分度圆上的曲率半径;(3)两轮的齿顶圆直径及齿厚,并检查齿顶齿厚是否变尖();(4)中心距为时,其径向间隙(齿轮用标准正常齿刀具切削)。题4-2 已知一对变位直齿圆柱齿轮传动,要求无侧隙啮合和具有标准顶隙,试:(1)用作图法求实际啮合线AB的长度; (2)求重合度。 题4-3 有三个标准齿轮,压力角,其模数和齿数分别为m1 = 2 mm,Z1 = 20; m2 = 2 mm,Z2 = 50;m3 = 5 mm,Z3 = 20.问这三个齿轮的齿形有何不同?可以用同一把成形铣刀加工吗? 可以用同一把滚刀加工吗? 题4-4 有一标准斜齿圆
9、柱齿轮机构,已知mn=5mm, , Z1 =20,Z2 = 45,b = 50 mm.试求两斜齿轮的分度圆直径d;齿顶圆直径da;齿根圆直径df;法面齿距pn;端面齿距pt;当量齿数Zv;端面啮合角;中心距a及重合度。 题4-5 有一标准直齿圆柱齿轮机构,已知Z1=20,Z2=40,m=4mm, ,。为提高齿轮机构传动的平稳性,要求在传动比i、模数m和中心距a都不变的前提下,把标准直齿圆柱齿轮机构改换成标准斜齿圆柱齿轮机构。试设计这对齿轮的齿数Z1、Z2和螺旋角。( Z1应小于20)。 题4-6 已知一对等顶隙直齿锥齿轮的齿数Z1 = 20,Z2 = 40, = 200,m = 5 mm,及两
10、轴交角= 900。求两轮的分度圆锥角1 和2 ; 分度圆半径r1和r2; 锥距R; 齿顶角a;齿根角f; 顶锥角a1和a2; 齿顶圆半径ra1和ra2; 齿根圆半径rf1和rf2及当量齿数Zv1和Zv2。第五章轮系n1661 23410 57 988 题5-1 图题5-1 图示轮系中,已知1轮转向n1如图示。各轮齿数为:Z1=20,Z2=40,Z3= 15,Z4=60,Z5=Z6= 18,Z7=1(左旋蜗杆),Z8 =40,Z9 =20 。若n1 =1000 r/min ,齿轮9的模数m =3 mm,试求齿条10的速度v10 及其移动方向(可在图中用箭头标出)。5 53447 61 n1322
11、题5 - 2 图题5-2 图示轮系中,已知蜗杆1为双头左旋蜗杆,转向如图示,蜗轮2的齿数为Z2= 50 ;蜗杆2为单头右旋蜗杆,蜗轮3的齿数为Z3=40;其余各轮齿数为;Z3=30,Z4 = 20 ,Z4 = 26 ,Z5 =18,Z5=28,Z6=16,Z7=18。要求:(1) 分别确定蜗轮2、蜗轮3的轮齿螺旋线方向及转向n2、n3 ;(2) 计算传动比i17 ,并确定齿轮7的转向n7。 2 H1题53 图题5-3 已知轮1转速n1 =140 r/min,Z1=40,Z2 =20。求:(1)轮3齿数 Z3 ;(2)当n3 = -40 r/min时,系杆H的转速nH的大小及方向; (3)当nH
12、 = 0 时齿轮3的转速n3 。 题5-4 图示为锥齿轮组成的周转轮系。已知:Z1 =Z2=17, Z2= 30,Z3= 45 ,若1轮转速n1 =200 r/min 。(1)确定系杆的转速nH 的大小和转向; 2321 H题5-4图 图233221 H题解5-4 图(2)试问能否用 教材式(5-2)求解该周转轮系中行星轮2的转速n2 ?为什么?题5-5 图Z2= 19 Z2=18Z3=20Z1=19题5-5 图示万能刀具磨床工作台的进给装置中,运动经手柄输入,由丝杠输出,已知单头丝扛螺距L=5 mm,试计算手柄转动一周时工作台的进给量S。题5-6 图示轮系中,已知各轮齿数为:Z1= 20,Z
13、2= 34,Z3 = 18,Z4= 36,Z5= 78,Z6 = Z7 = 26。试求:传动比i1H 。 题56图 题解56图题5-7 图示轮系中,已知各轮齿数为:Z1=Z2=25,Z2=Z3=Z5=20, Z4=100。试求:传动比i15 。 行星轮系2 4 2315题解5-7 图题5-7 图2 4 2315题5-8 图示轮系中。已知各轮齿数为:Z1 = Z2 = Z2=24,Z3 = 72,Z4 = 89,Z5 = 95,Z6 = 24,Z7 = 30,试求:A轴与B轴之间的传动比iAB 。题5-8 图6 721245 3BAH差动轮系题解5-8图BA5 36 7H2124题5-9 在图示
14、轮系中,已知各轮齿数为:Z1=Z2=20,Z2 =Z3=40,Z4=100,Z5=Z6=Z 7 = 30,求:传动比i17 。 题59图第八章回转件的平衡题81图r4r3r2r1m1m2m3m4题8-1 如图所示,有一盘形回转体,存在四个偏心质量,设所有不平衡质量近似分布在垂直于轴线的同一平面内,且已知m1 =50 kg、m2 =70 kg、m3 = 80 kg、m4 =100 kg,r1=r4=100 mm、r2=200 mm、r3=150 mm,各偏心质量的方位如图所示。试问应在什么位置上加上多大平衡质量(设平衡质量mc的质心到回转轴的距离rc=150mm)?题8-2 图示的回转体中,具有
15、4个不平衡质量= 20 kg、 =25 kg、=30 kg、= 35 kg,它们的质心到回转轴的距离分别为= 30 mm、= 30 mm、= 25 mm、= 20 mm,依次夹90角,且各不平衡质量所在平面间距离=;现拟在平面和中添加平衡质量和,它们的质心至回转轴的距离分别为= 80 mm 。试求:、的大小、方位。r3r4r1r2m1m2m3m4题8-2图 第十章联接题101 一螺旋拉紧装置如题101图所示,若按图上箭头方向旋转中间零件,能使两端螺杆A和B向中央移动,从而将两零件拉紧。试问该装置中螺杆A和B上的螺纹旋向是右旋还是左旋?题102 为什么在重要的受拉螺栓连接中不宜采用直径小于M12
16、M16的螺栓?题103 一牵曳钩用2个M10的普通螺栓固定于机体上,如题103图所示。已知接合面间的摩擦系数f=0.15,螺栓材料为Q235钢、强度级别为4.6级,装配时控制预紧力,试求螺栓组连接允许的最大牵引力。 题103图 题104 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓(螺栓 GB2788)连接,结构尺寸如题104图所示。两半联轴器材料为HT200,螺栓材料为Q235钢、性能等级5.6级。 试求:(1)该螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax ;(2)递的最大转矩Tmax不变,改用普通螺栓连接,试计算螺栓直径,并确定其公称长度,写出螺栓标记。(设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16,可靠
17、性系数Kf=1.2)。 题10-5 两种夹紧螺栓联接如题106图所示,图(a)用一个螺栓连接,图(b)用两个螺栓连接。已知:载荷 =2000N,轴的直径d=60mm, 载荷到轴中心距离L=200mm,螺栓中心线至轴的中心距离l=50mm 。轴与毂配合面之间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Kf =1.2,螺栓材料的许用拉伸应力=100MPa。试确定图(a)和图(b)连接螺栓的直径。 题105图 题10-6 试找出题106图中螺纹连接结构中的错误,并就图改正。已知被连接件材料均为Q235,连接件均为标准件。 a)普通螺栓连接 b)螺钉连接 c)双头螺柱连接 d)紧定螺钉连接 题106图第十一章 齿
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