机械原理期末考试题.pdf
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1、第 1章习题1-1 绘出图1-7所示的唧筒机构的机构运动简图。1-2 绘出图1-8所示叶片式油泵的机构运动简图。1-3 绘出图1-9所示回转柱塞泵的机构运动简图。1-4 绘出图1-10所示冲床架机构的机构运动简图。1-5 试判断图1-11、图 1-12所示运动链能否成为机构,并说明理由。若不能成为机构,请提出修改办法。1-6 计算图1-13至图1-20所示各机构的自由度,并指出其中是否含有复合较链、局部自由度或虚约束,说明计算自由度时应做何处理。1-7 计算图1-21至图1-26所示各机构的自由度,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。第 1 章综合测试题1-1 填空题
2、及简答题(1)平面机构中若引入一个高副将带入入 人约束。(2 )高副低代必须满足的条件是,。(3)何谓运动链?运动链具备什么条件才具有运动的可能性?具备什么条件才具有运动的确定性?运动链具备什么条件才能成为机构?(4)何谓机构运动简图?绘制的步骤如何?(5)机构具有确定运动的条件是什么?(6)在计算平面机构自由度时应注意哪些事项?(7)杆给具有什么特点?如何确定杆组的级别?(8)如果确定机构的级别?选择不同原动件对机构的级别有无影响?1-2 画出图1-2 7 所示油泵的机构运动简图,并计算其自由度。1-3 判 别 图 1-28、图 1-29所示运动链能否成为机构,并说明理由。如果有复合较链、局
3、部自由度或虚约束,需一一指出。1-4 试用低副代替图1-30所示机构中的高副,并说明高副低代的一般方法。1-5 图 1-31所示为一机构的初拟设计方案,试从机构自由度的概念分析其设计是否会理,并提出修改措施。又问,在此初似设计方案中,是否存在复合较链、局部自由度和虚约束?1-6 计 算 图 1-32所示机构的自由度,并在高副低代后,确定机构所含杆组的数目和级别并判断机构的级别。第 1 章习题参考答案1-5 F=0,机构不能运动F=0,机构不能运动1-6 F=1F=1F=1F=2F=1F=1F=1F=1i-7 F=I,n 级机构F=l,II级机构F=I,n 级机构F=I,ni级机构,一个ii级杆
4、组,-个n 级杆组F=l,II级机构F=L ni级机构第 1 章综合测试题参考答案1-2 F=11-3 F=0,不能成为机构;F=l,能成为机构,F(G)为虚约束1-5 E 为虚约束,B 为局部自由度1-6 F=l,一个山级杆组,一个I 级杆组,III级机构。第 2 章习题2-1 求出图2-12所示机构中所有速度瞬心。2-2 在 图 2-1 3 所 示 的 凸 轮 机 构 中,已 知 r=50mm,10A=22mm,lAC=80mm,vl=90,凸轮1的角速度sl=10,逆时针转动。试用瞬心法求从动件 2 的角速度(o2 o2-3 图2-14所示四钱链运动链中,已知名构件长度lAB=55mm,
5、lBC=40mm,!CD=50mm,lAD=25mm。试问:(1)该运动链中是否具有双整转副构件?(2)如果具有双整转副构件,则固定哪个构件可获得曲柄摇杆机构?(3)固定哪个构件可获得双曲柄机构?(4)固定哪个构件可获得双摇杆机构?2-4 在 图 2-15所示的较链四杆机构中,各杆件长度分别为lAB=28mm,lBC=52mm,lCD=50mm,lAD=72mm。(1)若取AD为机架,求该机构的极位夹角仇杆CD的摆角w和最小传动角ymino(2)若 取 A B 为机架,该机构将演化为何种类型的机构?为什么?清说明这时C、D 两个转动副承整转还是摆动副?2-5 在图 2-16 所示机构中,已知
6、1AB=100mm,lBC=lCD=400mm,lEF=200mm,ZBCD=90,ZCFE=30,wl=100rad/So 试求角速度“5、速度 v和加速度aE4oE 4,角加速度52-6 在图2-17所示的摆动导杆机构中,ZBAC=90,lAB60mm,1AC=120mm,曲柄AB的等角速度col=30rad/so求构件3 的角速度但3 和角加速度3。2-7 在 图 2-18所示的曲柄摇块机构中,已 知 lAB=30mm,1AC=100mm,lBD=50mm,lDE=40mm,1=45,等角速度 col=10rad/s。求点 E、D 的速度和加速度,构件3 的角速度co3和角加速度3。2-
7、8 在图2-19所示的机构中,已 知 1=45。,o)l=100rad/s,方向为逆时针方向,lAB=4m,y=60o求构件2 的角速度2和构件3 的速度v3。2-9 图 2-20所示的亚麻收割机传动机构是由曲柄摇杆机构和四个齿轮所组成,齿轮1和曲柄1AB刚性相连,齿轮2、3、4 活套在E、C、D 三根轴上,DC是摇杆,齿轮4 作摆动,它正向摆动的角度比反向摆动的角度大些,由此传递运动。已知 lAB=200mm,lBC=658mm,lBE=299mm,lCD=380mm,lAD=930mm,rl=130mm,1=80,等角速度col=10rad/s,求(06(F、G、H 分别为各齿轮上两轮节圆
8、的切点)。2-1 0 如图2-21所示机构中移动副的摩擦系数f=0.1,转动副的当量摩擦系数fV=0.15,绳的两直线部分与斜面平行,且绳与滑轮之间无滑动,滑轮半径R=100mm,轴颈半径r=30mm,滑块重力Q=1000N,斜面倾角a=30。,楔形半角0=60。求使滑块2均速上滑所需的拉力P 及机构的效率H o2-1 1 如图2-22所示的四构件斜面机构,已知摩擦角为cp,求力P 为驱动力时的正行程不自锁而Q 为驱动力时反行程自锁的条件,并求反行程的效率关系式。2-1 2 在图2-23所示锲块机构中,已知y=p=60。,Q=1000N,各接触面摩擦系数 f=0.15。如 Q 为有效阻力,试求
9、所需的驱动力F。2-1 3如图2-2 4所示的机构中,如已知转动副A、B的轴颈半径为r及当量摩擦系数f v,且各构件的惯性力和重力均略去不计,试作出各运动副中总反力的作用线。2-1 4如图2-2 5所示为平底从动件偏心圆凸轮机构,已知Q为工作阻力,转动副的摩擦圆及滑动摩擦角已示于图中,试求;(1)在图中画出各运动副反力的作用线及方向;(2)写出应加凸轮上驱动力矩Md的表达式。2-1 5如图2-2 6所示的压榨机在驱动力P作用下产生压榨力Q,各转动副处的摩擦圆及移动副的摩擦角如图所示。试求:(1)作出各运动副的反力;(2)写出构件2、4、5的力平衡方程式,并画出它们的力多边形。2-1 6如图2-
10、2 7所示由齿轮机构组成的双路传动,已知两路输出功率相同,锥齿轮传动效率nl=0.9 7,圆柱齿轮传动效率T2=0.98,轴承摩擦不计,试计算该传动装置的总效率。第2章综合测试题2-1填空题。(1)钱链四杆构的压力角是指在不计摩擦力的情况下连杆作用于上的力与该力作用点速度间所夹的锐角。(2)平面四杆机构中,是否存在止点,取决于 是否与连杆共线。(3)在 四 杆 机 构 中,能 实 现 急 回 运 动 的 机 构 有 、和。(4)在设计钱链四杆机构时,应使最小传动角ymin(5)曲柄滑块机构中,当 与 处于两次互相垂直位置之一时,出现最小传动角。(6)速度瞬心是两刚体上 为零的重合点。(7)作相
11、对运动的三个构件的三个瞬心必。(8)在机构运动分析图解法中,影像原理只适用于求。(9)在对机构进行动态静力分析时,应 来求解各运动副反力和未知的平衡力(矩)。(10)移动副的自锁条件是,转动副的自锁条件是。2-2 在曲柄摇杆机构中,已知一曲柄长为50m m,连杆长为70mm,摇杆长为80m m,机架长为90m m,曲柄转速nl=60r/min。试问:(1)摇杆工作行程需多少时间?(2)空回行程多少秒?(3)行程速比系数为若干?2-3 图2-28所示导杆机构中,已知lAB=40mm,试问:(1)若机构成为摆动导杆时,1AC的最小值为多少?(2)AB为原动件时,机构的传动角为多大?(3)若 lAC
12、=50mm,且此机构成为转动导杆时,1AB的最小值为多少?2-4 在图 2-29所示的齿轮一连杆组合机构中,已 知 lAB=45mm,1AC=100mm,lCD=70mm,1AD=120mm。试分析。(1)齿轮1 能否绕A 点作整周转动(说明理由)?(2)该机构的自由度为多少(给出具体的计算过程)?(3)在图示位置时,瞬心P13在何处?并求订 3。2-5 在 图 2-30所示的曲柄摇块机构中,已知曲柄的长度1AB=100mm,lAC=200mm,曲柄的等角速度(ol=40rad/s,12=90。试求构件2 的角加速度s202-6如图2-3 1所示的夹紧机构中,已知各构件的尺寸,虚线小圆为摩擦圆
13、。构件2与工件间的摩擦角 的大小如图所示。试画出在驱动力P作用下构件1和2的受力图(各构件的重量略去不计)。第2章习题参考答案2-2 s 2=2.6 3 r a d/s,逆时针方向2-3 (1)存在双整转副构件;(2)固定AB或CD;(3)固定AD;(4)固定B C 2-4 (1)0=1 8.5 8。弁7 0.5 ,y mi n=2 2.7;(2)双曲柄机构,C、D 为摆动副2 2-5 c o 5=2 5 r a d/s,逆时针方向;v E 4=0,5=0,a E 4=1 4 3 6.4 m/s,向左上2-6 c o 3=6.0 5 r a d/s,顺时针方向;E 3=2 1 2.7 r a
14、d/s,顺时针方向2 2 2-7 v D=0.2 2 5 m/s,v E=0.1 7 2 5 m/s;a D=2.6 m/s,a E=2.8 m/s;o)3=2 r a d/s,2-8 c o 2=0;v 3=-1 1 9.5 4 m/s,向左2-9 w 4=5.8 r a d/s,顺时针方向;c o 6=5.8 r a d/s,顺时针方向2-1 0 P=6 4 2.8 8 N,7 7.7 7%2-1 1 t a n a t a n(2 )t a n t a n(a 2 )2-1 2 F=1 4 3 0 N2-1 4 (2)M d R 3 1 h 1,方向同(o l2-1 5 (2)力平衡方程
15、:构件 2:R 1 2+R 3 2+R 6 2=0,构件 4:R 3 4+R 5 4+R 6 4=0,构件 5:R 6 5+R 4 5+Q=02-1 6 r|=0.9 5第2章综合测试题参考答案2-1 (1)从动件;(2)从动件;(3)曲柄摇杆机构,摆动导杆机构,偏置式曲柄滑块机构;(4)尽可能大一些;(5)曲柄,滑块移动导路;(6)相对速度;(7)在同一条直线上;(8)同一构件上不同点之间的速度或加速度;(9)计入各构件的惯性力;(1 0)传动角N*摩擦角,驱动力臂W摩擦圆半径2-2(1)0.535s;(2)0.465s;(3)K=1.152-3(1)(1AC)min 40mm;(2)y=9
16、0;(3)(1AB)min=lAC=50mm2-4(1)齿轮1能绕A 作整周转动(2)F 3n2PLPH 3 52 61 2 1(3)il3 wl/(o3=P13D/P13A2-5 2=927.53m/s,逆时针方向2第 3 章习题3-1 欲设计一个如图3-9 所示的钱链四杆机构。设已知其摇杆C D 的长度lCD=75mm,行程速比系数K=1.5,机架A D 的长度1AD=100mm,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹=45。试求其曲柄的长度1AB和连杆的长度1BC。角33-2 图 3-10所示用钱链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。炉门上两校链的中心距为50mm,炉门打开后成水平位置时,要求
17、炉门的外边朝上,固定钱链装在yy轴线上,其相互位置尺寸如图所示。试设计此机构。3-3 试设计如图3-11所示的六杆机构。当原动件1 自y 轴顺时针转过中 12=60。时,构件 3 顺 时 针 转 过 12=45,恰与x 轴重合。此时滑块6 自E1移动到E 2,位移sl2=20mmo试确定钱链B1和 C1的位置,并在所设计的机构中标明传动角y,同时说明四杆机构AB1C1D的类型。3-4 设计如图3-12所示的偏置曲柄滑块机构。已知滑块的行程速度变化系数K=1.5,滑块的冲程lClC2=50mm,导程的偏距e=20mm。求曲柄长度1AB和连杆长度IBCo3-5 设计如图3-13所示的曲柄摇杆机构。
18、已知其摇杆CD的长度lCD=290mm,摇杆两极限位置间的夹角v=32。,行程速度变化系数K=1.25o若曲柄的长度lAB=75mm,求连杆的长度1BC和机架的长度1AD,并校验ymin是否在允许范围如图3-14所示,设计四杆机构,使其两连架杆的对应转角关系近似实现已知函数产sinx(0 x rf、ra和标准中心距a,以及重合度a;(2)用长度度比例尺ul=0.5mm/mm画出理论啮合线N1N2在其上标出实际啮合线B 1B 2,并标出一对啮合区和两对啮合区,以及节点C 的位置。5-8 若将上题中的中心距加大,直至刚好连续传动,试求:(1)啮合角球和中心距al(2)节圆半径r 1和 r 2;(3
19、)在节点啮合时两轮齿廓的曲率半径 1和 2;(4)顶隙c和节圆上齿侧间隙5-9 已知一对齿轮传动的有关参数为zl=24,z2=36,m=2.25mm,a=20,xl=-0.4,x2=-0.206o试计算这对齿轮传动的中心距及啮合角。5-1 0 图 5-5所示为某车床进给箱中的三个齿轮,其中齿轮1 为滑移齿轮。已知两轴的中心距为66mm,zl=18,z3=20,m=3.5mm,a=20,xl=0o试计算齿轮 1若与齿轮3 啮合时齿轮所需的变位系数。5-1 1 某牛头刨床中,有一渐开外啮合标准传动,已知zl=17,z2=118,m=5mm,ha*=l,a-337.5mmo检修时发现小齿轮严重磨损,
20、必须报废。大齿轮磨损较轻,沿分度圆齿厚共磨损去0.91mm,可获得光滑的新齿面。拟将大齿轮修理后使用,仍使用原来的箱体,试设计这对齿轮。5-1 2 在图5-6所示机构中,已知各直齿圆齿轮的模数均为2mm,zl=15,z2=32,z2-20 z3=30,要求齿轮1、3 同轴线。试问:(1)齿轮1、2 和齿轮才、3 应选什么类型最好?为什么?(2)若齿轮1、2 改为斜齿轮传动来凑中心距,当齿数不变,模数不变时,斜齿轮的旋角为多少?(3)当用展成法(如用滚刀)来加工齿数zl=15的斜齿轮1 时,是否会产生根切?(4)这两个斜齿轮的当量齿数是多少?5-1 3 已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮,zl
21、=23,z2=98,mn=4mm,a=250mmo试计算其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数、分度圆圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。5-1 4 用展成法切制一齿数z=16,aan=20,h*an=l的斜齿轮,当其3=1 5 时,是否会产生根切?仍用此滚刀切制一齿数z=15的斜齿轮,螺旋角至少应为多少时才能避免根切?5-1 5 已知一对等顶隙渐开线标准直齿圆锥齿轮的Z=90,zl=17,z2=43,m=3mmo求分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、外锥距、齿顶角、齿根角、顶锥角、根锥角和当量齿数。5-16 已知阿基米德蜗杆传动的参数如下:zl=l,q=8,z2=35,m=10mn
22、n,a=20,ha*=lo试计算蜗杆及蜗轮的分度圆直径、齿顶圆直径、蜗杆升角、蜗轮的螺旋角和中心距。第 5 章综合测试题5-1 判断题。(1)渐工线的形状取决于基圆的大小。()(2)任意倾斜的法向齿距,其大小都等于基圆齿距。()(3)m、a、ha*、c*都是标准值的的齿轮一定是标准齿轮。()(4)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压力角。()(5)组成正传动的齿轮应是正变位齿轮。()(6)平行轴斜齿轮机构的端面模数为标准值。()(7)在设计用于传递平行轴运动的齿轮机构时,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。()(8)在蜗杆蜗轮机构中
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