机械原理复习题.pdf

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1、.-一、自由度的计算一、自由度的计算1.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。参考答案参考答案 B处有局部自由度，F处为复合铰链。2.试计算图示机构的自由度。参考答案参考答案 3.试计算图示机构的自由度。参考答案参考答案 4.试计算图示机构的自由度。参考答案参考答案-可修编.-5.试计算图示机构的自由度。参考答案参考答案 6.试计算图示机构的自由度。参考答案参考答案 或把三角形看成一刚体，则7.计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。参考答案参考答案 B 为局部自由度；C(或 D)为虚约束；G 为复合铰链。8.试计算图示机构的自由度。

2、参考答案参考答案-可修编.-9.试述机构有确定运动的条件，并判断下图所示两机构是否有确定运动。参考答案参考答案(1)机构有确定运动的条件是机构自由度大于零且等于原动件数目。(2)图 a原动件数大于自由度，无法运动。(3)图b原动件数小于自由度，无确定运动。10.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。参考答案参考答案 B处有局部自由度。11.试计算图示机构的自由度(若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。参考答案参考答案 B处为复合铰链。-可修编.-12.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。参考答案参考答案 C处有局部自由度、复合

3、铰链。D处为复合铰链。F，G处有局部自由度。去掉局部自由度后，13.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。参考答案参考答案 C处为复合铰链。J（或F）处有虚约束。14.试计算图示机构的自由度，并指出该机构中有无虚约束、局部自由度或复合铰链，若有，指出在何处。参考答案参考答案 E(或F)处有虚约束，滚轮D处有虚约束及局部自由度，去掉后得：15.试计算图示机构的自由度，并正确指定原动件。-可修编.-参考答案参考答案 滚轮处为局部自由度，故,机构的自由度为2，可以滑块和凸轮为原动件。16.试计算图示机构的自由度。参考答案参考答案 17.试计算图示机构的自由度。参考答案参

4、考答案 滚子F处为局部自由度，J或K处为虚约束，C处为复合铰链。去掉虚约束和局部自由度后，所以18.计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。图中绕I、J转动的构件为齿轮。-可修编.-参考答案参考答案 B、D处有局部自由度。19.试分析图示装置能否运动，为什么？（用机构自由度公式加以说明）。参考答案参考答案；不能运动，因F 为零。20.试计算图示构件系统的自由度，并说明其能否成为机构。参考答案参考答案 C、D、E均为复合铰链。无法运动，不能成为机构。21.试计算图示运动链的自由度。-可修编.-参考答案参考答案 A、E、F为复合铰链，故二、平面连杆机构及其设计二、平面

5、连杆机构及其设计1.图示铰链四杆机构中，已知要得到双摇杆机构，试求CD杆长的取值 X 围。，AD为机架，若 参考答案参考答案 要得到双摇杆机构有两种可能。（1）机构存在整转副，且是 B、C，则1）CD 杆最长为最短。2）CD 杆中间长（2）机构不存在整转副，亦不符合杆长和条件。1）CD 杆最长但不超过三杆和即2）CD 杆中间长3）CD 杆最短-可修编.-综上得，问：为 何 值 时（给2.图示铰链四杆机构 中，出 一 取 值 X 围），该 机 构 成 为 曲 柄 摇 杆 机 构。参考答案参考答案（1）AD 不能成为最短杆（2）AD 为最长杆（3）AD 为中等长，CD 为最长杆时，3 试设计一曲柄

6、导杆机构，已知导杆的行程速度变化系数，求 曲 柄 长 度（要 求 写 出 设 计 步 骤）。，机 架 长 度 参考答案参考答案。作，作，过A 作，得B 点。故曲柄长4.图示曲柄摇块机构中，已 知从 动 杆，试 计 算 此 机 构 的 极 位 夹 角及BE的摆角。-可修编.-参考答案参考答案。摆角，。极位夹角5.在图示铰链四杆机构中，其杆长为，而 另 两 个 杆 的 长 度 之 和 为，要 求 构 成 一 曲 柄 摇 杆 机 构，c、d的长度应为多少？参考答案参考答案 根据有曲柄条件：，且为连架杆，可知，则有考虑极限状态有又 (1)(2)(3)故将(3)代入(2)得：故同理若c 为最大时，则6.

7、如图所示，在一铰链四杆机构中，已知 lBC=500mm，lCD=350mm，lAD=300mm，且 AD 为机架。试分析：-可修编.-（1）若此机构为曲柄摇杆机构，lAB的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，lAB的最小值；（3）若此机构为双摇杆机构，lAB的取值 X 围。参考答案参考答案 解：（1）AB 最短：最大值为 150mm。（2）AD 最短：1）AB 不是最长，即2）AB 为最长杆，即 AB为 450mm。（3）图示机构只有不满足杆长条件时才成为双摇杆机构。，且，所以所以最小值lAB 的取值 X 围7.如图示插床的导杆机构，已知：长度及插刀P的行程H，又若需行程速比系数，行程速比系数

8、，求曲柄BC的，则柄BC应调整为多？此时插刀行程是否改变？参考答案参考答案（1）-可修编.-（2）插刀行程增大8.如图示曲柄摇杆机构，已知，试 用 解 析 法 或 图解 法 确 定：（1）摇 杆3 的最小长度；（2）曲 柄1 等速转动时机构的行程速度变化系数 K；（3）曲柄 1 为主动时，机构的最小传动传动角。注：用计 算。参考答案参考答案（1）曲柄只能是 1 杆。设（即杆3）是中长杆，（因为是求 3 杆的最短尺寸），则有，（2）设摆杆的左极限位置为C1D，右极限位置为 C2D，如图，而（3）机构的最小传动角可以用解析法如下求得：设，则：三、凸轮机构及其设计三、凸轮机构及其设计-可修编.-1.

9、在图示对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一个圆，圆心在A点，其半径mm，凸轮绕轴心线O逆时针方向转动，（1）该凸轮的理论廓线为何种廓线？（2）基圆半径 r 为多少？0mm，滚子半径r=10mm，试问：r（3）从动件的行程 h 为多少？（4）推程中的最大压力角为多少？（5）若把滚子半径改为 r=15mm，从动件的运动规律有无变化？为什么？r 参考答案参考答案 r(1)理论廓线是以 A 为圆心，R+r=50 mm为半径的圆。(2)(3)mmmm(4),时,最大,(5)滚子半径变化时，从动件之运动规律发生变化。这是因为高副低代后形成的机构中的连杆长lBA发生改变的缘故。2.一偏置直动

10、尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R=30mm，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD=e=10mm，OA=10mm。凸轮以等角速度逆-可修编.-时针方向转动。当凸轮在图（1）示位置，即AD CD时，试求：（1）凸轮的基圆半径 r；0（2）图示位置的凸轮机构压力角；（3）图示位置的凸轮转角；（4）图示位置的从动件的位移 s；（5）该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么？（1）参考答案参考答案(1)（2）mm(2)tg(3)(4)mm(5)偏置方向不合理。因为 tg，图（2）示偏置方向使 增大。应把从动件导路偏置在凸轮转动中心的右侧，此时 tg，则 减小。-

11、可修编.-3.设计一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。已知凸轮以等角速度rad/s 逆时针方向转动。当凸轮从推程起始点处转过动件的移动速度mm/s。时，从动件上升 10mm，此时从（1）试用反转法找出此时凸轮廓线上与从动件相接触的点。（2）在图上标出该点的压力角，并求出其值。（3）若从动件的偏距减为零，则上述位置处的压力角的值为多少？参考答案参考答案(1)接触点见图示。(2)mm，压力角 见图示。tg(3)tg压力角增大。4.-可修编.-5.已知：对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，行程mm，基圆半径mm，推程运动规律如图，求凸轮转角为时的压力角。-可修编.-时，s=15mm 参考答案参考

12、答案(1)从动件推程运动规律为等速运动规律，当(2)tg四、齿轮机构及其设计四、齿轮机构及其设计1.有一渐开线外啮合直齿圆柱变位齿轮传动，已知，变位系数，mm，无侧隙啮合中心距mm。加工后经检验，大轮分度圆齿厚不合设计要求，其余尺寸均可。(1)测得大轮的mm，试定性分析这对齿轮可否进行安装，啮合有何问题？不变，要求无侧隙啮合。求该小轮的变位(2)试另行设计一小齿轮与已加工的大轮配对使用，保持系数，分度圆直径和齿顶圆直径。参考答案(1)设大轮加工后的实际变位系数为因，则 mm，齿厚减小，两轮可安装，但啮合时侧隙较大。，则mmmm mm(2)设所设计小轮的变位系数为小轮分度圆直径分度圆分离系数齿高

13、变动系数齿顶高齿顶圆直径-可修编.-2.已知一对渐开线直齿圆柱标准齿轮，传动比中心距正确安装。求：，两轮的节圆直径和，两轮的根圆直径参mmmmmmmmmm和和和，和mm，两轮的顶圆直径，两轮的基圆直径。答，两轮的齿距考案mmmmmmmm3.一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知。试求：(1)若为标准齿轮传动，其 中心距顶圆半径、，齿根圆半径、mm，试计算两齿轮的齿数、，分度圆半径、，齿，节圆半径、，啮合角，齿距，分度圆齿厚，分mm，传动比度圆齿槽；(2)若中心距mm，则该对齿轮无侧隙啮合属于什么类型的传动？又、答案、是否有变化？若有变化是增大还是减小？参考(1)当 mm时mmmmmmmmmmm

14、mmm联立求得：mm-可修编.-mm(2)当mm 时，属于正传动、mmmm、没有变化；有变化，且均为增大。4.已 知 一 对 渐 开 线 直 齿 圆 柱 标 准 齿 轮 传 动，其 模 数传动比（1）在正确安装时，中心距1）分度圆半径4）齿根圆半径；2）齿数。，试求；3）齿顶圆半径；6）啮合角,分 度 圆 压 力 角,；。；5）节圆半径时，（2）若上述齿轮传动中心距改为1）上述尺寸哪些有变化，哪些没变化？2）如有变化求出其数值。参考答案参考答案（1）1）得2）3）4）5）6）（2）1）、不变、变化2）-可修编.-5.一对标准安装的直齿圆柱标准齿轮外啮合传动。已知其实际啮合线长度，重合度，啮合角

15、。（1）试求这对齿轮的模数不变，仍为标准直齿圆柱齿轮（2）这对齿轮啮合传动过程中，其同时啮合齿的对数如何变化？在标准安装的条件下，若想增大重合度，该怎么办？（3）若该对齿轮的传动比及啮合角。现若其中心距改为。求这对齿轮的节圆半径、，其重合度有何变化？（注：其齿数、模数、压力角等均不变仍为标准值），参考答案参考答案（1）因（2）因重合度，故其啮合对数在和对齿之间变化。在一个的X围内2对齿啮合时间占。在其它参数不变的条件下，因与无关，故要增大，则只有增加齿数。（3）由于二轮实际安装中心距大于标准中心距，故实际啮合线减短，导致重合度减小。6.已知一对渐开线直齿圆柱齿轮，其（1）求两个齿轮的分度圆半径

16、、和基圆齿距（2）求小齿轮的齿顶圆半径、；，试计算：和大齿轮的齿根圆半径和中心距；（3）求这对齿轮正确安装时的啮合角（4）将上述中心距加大 参考答案参考答案（1），求此时的啮合角及此时两轮的节圆半径、。（2）（3）正确安装：-可修编.-（4）7.一 对 渐 开 线 直 齿 圆 柱 标 准 齿 轮，已知：安装中心距比标准中心距大2 mm。试求：mm，(1)中心距?(2)啮合角?(3)有无齿侧间隙？(4)径向间隙(5)实际啮合线长度 参考答案参考答案(1)mm(2)(3)有齿侧间隙。(4)(5)mmmmmmmmmmmm8.试设计一个无根切的渐开线直齿圆柱齿轮齿条机构。已知齿轮1的齿数，模数，齿顶高

17、系数，径向间隙系数，压力角，节圆直径。求：，齿顶圆直径，分度圆齿厚，啮合角；（1）齿轮1 的分度圆直径（2）齿条2 的顶高 参考答案参考答案，齿根高，分度线上齿厚，齿轮中心至齿条分度线之间距离。-可修编.-（1）（2）mm，用齿条刀加工，求其不发生根切（3）（4）（5）9.有一对渐开线圆柱直齿轮，已知的最小中心距？注：参考答案参考答案（1）（2）（3）10.已知一对渐开线直齿圆柱标准齿轮，其齿数，模数，试求（取；）（1）小齿轮分度圆直径（4）齿根高；（2）齿顶高；（3）小齿轮齿顶圆直径；（6）分度圆周节；（5）小齿轮齿根圆直径-可修编.-（7）小齿轮基圆直径；（8）分度圆齿厚；（2）（4）（6

18、）（8）；（9）分度圆齿槽距；（10）这对齿轮传动的标准中心距 参考答案参考答案（1）（3）（5）（7）（9）（10），11.一对等变位(高度变位)齿轮，mm，。今将大齿轮齿数 改为32，而小齿轮仍用原来的，中心距也不变，试确定大齿轮的变位系数。注：无齿侧间隙啮合方程式：参考答案参考答案 mmmm mm12.有一对外啮合齿轮，已知，mm，无侧 隙啮合中心距mm，为加工方便，两齿轮的参数完全一样。试求齿轮的变位系数和,分度圆半径，基圆半径，齿顶圆半径，齿根圆半径和顶圆齿厚.注：无侧隙啮合方程中心距变动系数齿定高变动系数任意圆上齿厚-可修编.-参考答案参考答案 mm两齿轮参数相同，取mmmmmmm

19、m变位后：mm(不变化)=3.49 mm五、轮系及其设计五、轮系及其设计1在图示轮系中，已知各轮 齿数为，试求传动比。参考答案参考答案(1)(2)，-可修编.-(3)2.图示为 电动三爪卡盘的传动轮系。已知各轮齿数为传比。，试求其 参考答案参考答案(1)1,2,3,H为行星轮系。4,2,2,3,H 为行星轮系。(2)(3)3.图示汽车变速器的部分轮系机构，求传动比。参考答案参考答案(1)行星轮系5，3，3，4、H-可修编.-(2)行星轮系 1，2，3，3，4，H4.在图示的周转轮系中，已知各轮齿数为。试求传动比。参考答案参考答案(1)1、2、4、H组成行星轮系。(2)3、2、2、4、H 组成行

20、星轮系。(3)5.图示圆链直齿轮组成的轮系中，,求。参考答案参考答案(1)1、2、3、4、H 组成行星轮系。1、2、5、6、H 组成差动轮系。(2)-可修编.-(3)6.在图示轮系中，已知各轮齿数为，轮1的转速r/min,方向如图示，试求轮5的转速的大小和方向。参考答案参考答案(1)1、2、3、H(4)为行星轮系。(2)4、5 为定轴轮系。方向同。(3)7.在图示轮系中，已知各轮齿数为 r/min方向，II，。轴的转速I=750r/min，方向如图示，试求轴转速的大小及方向。参考答案参考答案 结构分析：1、2为定轴轮系。2、3、4、H 为行星轮系，II 为系杆 H。(1)-可修编.-(2)r/

21、min(3)每分钟 180 转，与方向相反，。8.已知图示轮系的各轮齿数为z、z、z、z、z、z、z、z，试求该轮系的传动比12345678。参考答案参考答案 1、2、3、4 为周转轮系；5、6、7、8 为定轴轮系(1)(2)(3)9.已知图示轮系中各轮的齿数：，试求。参考答案参考答案(1)周转轮系 33，2，4，H；定轴轮系 2,1-1,4-可修编.-(2),，(3)，(4)10.图示为一卷扬机的减速器轮系，设各轮的齿数为。试求传动比。参考答案参考答案 1)1、2、2、3、H组成行星轮系，4、5、6组成定轴轮系。2)3)，4)，11.在图示轮系中，已知各轮的齿数转速，轴A的r/min,转向如

22、图。试求轴B的转速的大小和方向。-可修编.-参考答案参考答案(1)1、2为定轴轮系。,以方向为正。r/min(2)2、3、3、4、H(B)为 周 转 轮 系。(3)负号说明r/min转向与相反。12.在图示轮系中，轮3和轮 4同时和轮 2啮合，已知，求传动比。这是一个复合周转轮系，其中1、2、3、H和4、2、3、H分别组成一个独立的基本行星轮系。（1）对于1、2、3、H组 成 的 行 星 轮 系（2）对于4、2、3、H组成的行星轮系由式、得-可修编.-（3）13.在图示轮系中，已知各齿轮的齿数，。试求该轮系的传动比并说明轮1与轮6转向的异同（画图说明）。(1)该轮系为一串联式混合轮系。其中1、

23、2、3、H、7为行星轮系，5、4、6、7为定轴轮系。故设z转 向 箭 头 向 上 并 设 为“+”。则 可 见1H与同向。(2)由 图 及可见。轮6与 轮1反 向。六、填空六、填空1.机器和机构的主要区别在于是否完成有用机械功或实现能量转换是否完成有用机械功或实现能量转换。2.计算机机构自由度的目的是判断该机构运动的可能性（能否运动及在什么条件下才具有确定的运动，即确定应具判断该机构运动的可能性（能否运动及在什么条件下才具有确定的运动，即确定应具有的原动件数有的原动件数。3.在平面机构中，具有两个约束的运动副是低低副，具有一个约束的运动副是高高副。4.计算平面机构自由度的公式为C、虚虚约束。5

24、.机构中的复合铰链是指由三个或三个以上构件组成同一回转轴线的转动副由三个或三个以上构件组成同一回转轴线的转动副；局部自由度是指不影响输入与输出件不影响输入与输出件；应用此公式时应注意判断：A、复合复合铰链，B、局部局部自由度，运动关系的自由度运动关系的自由度；虚约束是指在特定的几何条件下，机构中不能起独立限制运动作用的约束在特定的几何条件下，机构中不能起独立限制运动作用的约束。6.划分机构的杆组时应先按低低 的杆组级别考虑，机构的级别按杆组中的最高最高级别确定。7.机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于等于机构的自由度。8.8.构 件 的 自 由 度 是 指 构件具有独立运动的数目构件具有独

25、立运动的数目；机构的自由度是指机构具有确定运动时必须给定的独立运动数目。机构具有确定运动时必须给定的独立运动数目。9.9.从机构结构观点来看，任何机构是由机架，杆组，原动件机架，杆组，原动件三部分组成。10.10.机器是由原动机、传动部分、工作机原动机、传动部分、工作机所组成的。11.11.组成机构的要素是构件和运动副；构件是机构中的运动单元体。12.机构瞬心的数目与机构的构件数k的关系是。-可修编.-13.当两个构件组成移动副时，其瞬心位于垂直于移动方向的无穷远处垂直于移动方向的无穷远处处。当两构件组成纯滚动的高副时，其瞬心就在接触点接触点。当两构件组成转动副时，其速度瞬心在转动副中心转动副

26、中心处；组成兼有相对滚动和滑动的平面高副时，其速度瞬心在在接触点处的公法线在接触点处的公法线。当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用三心定理三心定理来求。14.铰链四杆机构演化成其它型式的四杆机构(1)改变杆长和形状改变杆长和形状，(2)扩大回转副轴颈尺寸扩大回转副轴颈尺寸，(3)转换机架转换机架等三种方法。15.当四杆机构的压力角=90时，传动角等于，该机构处于死点位置死点位置位置。，对心曲柄滑块机构的16.铰链四杆机构具有急回特性时其极位夹角杆机构具有具有急回特性。值值，所以它没有没有急回特性，摆动导17.压力角是指从动件受力点的速度方向与该点受力方向从动件受力点的速度方向与该点

27、受力方向间所夹锐角；机构中传动角和压力角之和等于。18.在四连杆机构中，能实现急回运动的机构有（1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构，(2)偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构，（3）摆动导杆机构摆动导杆机构。19.铰链四杆机构曲柄的条件是其它两杆长之和其它两杆长之和，双摇杆机构存在的条件是其它两杆长之和或满足曲柄存在条件时，以最短杆的对面构件为机架。20.在曲柄滑块机构中，若以曲柄为主动件、滑块为从动件，则不会出现“死点位置”，因最小传动角大压力角因为该处0 0，最9090；反之，若以滑块为主动件、曲柄为从动件，则在曲柄与连杆两次共线的位置，就是死点位置死点位置，0 0，9090。21.凸轮机构从动件的

28、基本运动规律有等速运动规律等速运动规律，等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律，简谐运动规律简谐运动规律,，摆线运动规律摆线运动规律。其中等速运动规律等速运动规律运动规律在行程始末位置有刚性冲击。22.用作图法绘制直动从动件盘形凸轮廓线时，常采用反转法反转法。即假设凸轮静止不动静止不动，从动件作绕凸轮轴线的反向转动作绕凸轮轴线的反向转动（方向转动和沿从动件导路方向的往复移动方向转动和沿从动件导路方向的往复移动的复合运动的复合运动。23.直动尖顶从动件盘形凸轮机构的压力角是指过接触点的法向力与从动件的速度方向所夹的锐角过接触点的法向力与从动件的速度方向所夹的锐角；直动滚子从动件盘形凸轮机构的压

29、力角是指过接触点的法向力与滚子中心速度方向所夹的锐角过接触点的法向力与滚子中心速度方向所夹的锐角；而直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角等于常数常数。24.凸轮机构中，使凸轮与从动件保持接触的方法有力封闭法力封闭法和几何封闭法（形封闭法几何封闭法（形封闭法）两种。25.当初步设计直动尖顶从动件盘形凸轮机构中发现有自锁现象时，可采用增大基圆半径增大基圆半径、采用偏置从动件采用偏置从动件、在满足工在满足工作要求的前提下，选择不同的从动件的运动规律作要求的前提下，选择不同的从动件的运动规律等办法来解决。26.直齿圆柱齿轮的法节是指齿廓在公法线上的齿距齿廓在公法线上的齿距。它在数值上等于基圆上的基圆上的

30、齿距。27.用 X 成法加工渐开线直齿圆柱齿轮，发生根切的原因是刀具的齿顶线或齿顶圆超过了啮合线与轮坯基圆的切点刀具的齿顶线或齿顶圆超过了啮合线与轮坯基圆的切点。28.渐开线直齿圆柱齿轮齿廓上任一点的曲率半径等于过该点的法线与基圆的切点至该点间的距离过该点的法线与基圆的切点至该点间的距离；渐开线齿廓在基圆上任一点的曲率半径等于零零；渐开线齿条齿廓上任一点的曲率半径等于无穷大无穷大。29.齿廓啮合基本定律为：互相啮合的一对齿廓，其角速度之比与两轮连心线被齿廓接触点的公法线所分成的两线段长两轮连心线被齿廓接触点的公法线所分成的两线段长度度成反比。如要求两角速度之比为定值，则这对齿廓在任何一点接触时，应使两齿廓在接触点的公法线与两齿轮的连与两齿轮的连心线相交于一定点心线相交于一定点。30.30.标准齿轮除模数和压力角为标准值外，还应当满足的条件是分度圆上的齿槽宽与齿厚相等，且具有标准的齿顶高系分度圆上的齿槽宽与齿厚相等，且具有标准的齿顶高系数和顶隙系数数和顶隙系数。-可修编.