機械原理自測題及答案.doc

第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一填空題1組成機構(gòu)的基本要素是 構(gòu)件 和 運動副 。機構(gòu)具有確定的運動件是： 。2在平面機構(gòu)中，每一個高副引入 1 個約束，每一個低副引入 2個約束，所以平面機構(gòu)自由度的計算公式為F = 。應(yīng)用該公式時，應(yīng)注意的事項是： 正確計算運動負(fù)的數(shù)目 。3機構(gòu)中各構(gòu)件都應(yīng)有確定的運動，但必須滿足的條件是： 。二綜合題1根據(jù)圖示機構(gòu)，畫出去掉了虛約束和局部自由度的等效機構(gòu)運動簡圖，并計算機構(gòu)的自由度。設(shè)標(biāo)有箭頭者為原動件，試判斷該機構(gòu)的運動是否確定，為什么？1 n = 7 ，pl = 9 ，ph = 1 從圖中可以看出該機構(gòu)有2個原動件，而由于原動件數(shù)與機構(gòu)的自由度數(shù)相等，故該機構(gòu)具有確定的運動。2計算圖示機構(gòu)的自由度。如有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束，請指明所在之處。2 （a）D、E處分別為復(fù)合鉸鏈（2個鉸鏈的復(fù)合）；B處滾子的運動為局部自由度；構(gòu)件F、G及其聯(lián)接用的轉(zhuǎn)動副會帶來虛約束。 n = 8 ，pl = 11 ，ph = 1 3計算圖示各機構(gòu)的自由度。 （c）n = 6 ，pl = 7 ，ph = 3 （e）n = 7 ，pl = 10 ，ph = 0 4計算機構(gòu)的自由度，并進(jìn)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，將其基本桿組拆分出來，指出各個基本桿組的級別以及機構(gòu)的級別。 （a）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 級組 級組因為該機構(gòu)是由最高級別為級組的基本桿組構(gòu)成的，所以為級機構(gòu)。（a） （b）5計算機構(gòu)的自由度，并分析組成此機構(gòu)的基本桿組。如果在該機構(gòu)中改選FG為原動件，試問組成此機構(gòu)的基本桿組是否發(fā)生變化。n = 7 ，pl =10 ，ph = 0 級組 級組當(dāng)以構(gòu)件AB為原動件時，該機構(gòu)為級機構(gòu)。 級組 級組 級組 當(dāng)以構(gòu)件FG為原動件時，該機構(gòu)為級機構(gòu)。 可見同一機構(gòu)，若所取的原動件不同，則有可能成為不同級別的機構(gòu)。6試驗算圖示機構(gòu)的運動是否確定。如機構(gòu)運動不確定請?zhí)岢銎渚哂写_定運動的修改方案。 （a） （b）（a）n = 3 ，pl = 4 ，ph = 1 因為機構(gòu)的自由度為0，說明它根本不能運動。而要使機構(gòu)具有確定的運動，必須使機構(gòu)有1個自由度（與原動件個數(shù)相同）。其修改方案可以有多種，下面僅例舉其中的兩種方案。n = 4 ，pl = 5 ，ph = 1 此時機構(gòu)的自由度數(shù)等于原動件數(shù)，故機構(gòu)具有確定的運動。平面機構(gòu)的運動分析一、綜合題1、試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置（用符號直接在圖上標(biāo)出）。 2、已知圖示機構(gòu)的輸入角速度w1,試用瞬心法求機構(gòu)的輸出速度w3。要求畫出相應(yīng)的瞬心，寫出w3的表達(dá)式，并標(biāo)明方向。由相對瞬心的定義可知： 所以方向為逆時針轉(zhuǎn)向，（如圖所示）3、在圖示的齒輪-連桿組合機構(gòu)中，試用瞬心法求齒輪1與3的傳動比1/2。1）計算此機構(gòu)所有瞬心的數(shù)目 K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=15；2）如圖所示，為了求傳動比1/2，需找出瞬心 P16、P36、P12、P23，并按照三心定理找出P13；3)根據(jù)P13的定義可推得傳動比1/2計算公式如下由于構(gòu)件1、3在K點的速度方向相同，從而只和同向。4、在圖示的四桿機構(gòu)中，=60mm, =90mm, =120mm, =10rad/s，試用瞬心法求：（1）當(dāng)=165時，點C的速度；（2）當(dāng)=165時，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點E的位置及其速度的大小；（3）當(dāng)時，角之值（有兩個解）。解：1）以選定的比例尺作機構(gòu)運動簡圖（圖b）。 2）求定出瞬心的位置（圖b），因為為構(gòu)件3的絕對瞬心，有=100.06/0.00378=2.56（rad/s）=0.4(m/s)3)定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點E的位置 因為BC線上的速度最小點必與點的距離最近，故從引BC的垂線交于點E，由圖可得 =0.357（m/s） 4)定出時機構(gòu)的兩個位置（見圖c，注意此時C點成為構(gòu)件3的絕對瞬心），量出 1=26.4；2=226.65、如圖為一速度多邊形，請標(biāo)出矢量、及矢量、的方向？6、已知圖示機構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，構(gòu)件1以勻角速度1轉(zhuǎn)動，機構(gòu)在圖示位置時的速度和加速度多邊形如圖b)、c) 所示。（1）分別寫出其速度與加速度的矢量方程，并分析每個矢量的方向與大小，（2）試在圖b)、c) 上分別標(biāo)出各頂點的符號，以及各邊所代表的速度或加速度及其指向。6、解：（1）把B點分解為B2和B3兩點，運用相對運動原理列出速度與加速度的矢量方程，并分析每個矢量的方向與大小如下： 方向 AB AB向下 /BC大小 ? w1lAB ? 方向 BC BC BA BC向下 BC大小 w32lBC ? w12lAB 2w3vB3B2 ?（2）標(biāo)出各頂點的符號，以及各邊所代表的速度或加速度及其指向如下：ABV11237、已知圖示機構(gòu)中各構(gòu)件的尺寸，原動件1以勻速V1移動，求出圖示位置時構(gòu)件3的角速度3和角加速度a3。要求列出矢量方程式、分析各矢量的大小和方向、作出速度與加速度多邊形（可不按比例）、并列出3和a3表達(dá)式。解：nAB(B1,B2,B3)V112333大小 ？ V1 ？ 方向 AB 水平 /導(dǎo)路w3=VB2 / LAB =pb2mv /LAB 大小 w32LAB ？ 0 0 ? 方向 /AB AB /導(dǎo)路a3=aB2t / LAB = nb2 ma /LAB8、回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)的速度多邊形如圖2）所示，試判斷其哥氏加速度aKC2C3的方向并標(biāo)畫在圖上, 并寫明判斷的方法。9試判斷在圖示的兩個機構(gòu)中，B點是否存在哥氏加速度？又在何位置時其哥氏加速度為零？作出相應(yīng)的機構(gòu)位置圖。10、在圖示的各機構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及點B的速度（即速度矢量）。試作出各機構(gòu)在圖示位置的速度多邊形。 第四章平面機構(gòu)的力分析+第五章效率和自鎖一、填空題1、在移動副中，如驅(qū)動力作用在 摩擦角之內(nèi) 時，將發(fā)生自鎖；在轉(zhuǎn)動副中，如驅(qū)動力為一單力，且作用在 摩擦圓之內(nèi) 時，則將自鎖；在螺旋副中，如果 斜面傾角a時，嚙合角將如何變化9、何謂斜齒輪的當(dāng)量齒輪？對于螺旋角為，齒數(shù)為Z的斜齒圓柱齒輪，試寫出其當(dāng)量齒輪的表達(dá)式。10、為了實現(xiàn)定傳動比傳動，對齒輪的齒廓曲線有什么要求？11、已知兩軸的中心距及其間的傳動比，欲設(shè)計一對漸開線齒輪傳動，但選用標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒輪時，不能滿足給定中心距的要求。問應(yīng)采取哪些方案來滿足中心距的要求？三、綜合題1、已知一外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪副的參數(shù)為Z1=27,Z2=60,mn=3mm,han=1,c*=0.25,n=20,螺旋角，試求：1）兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。2）兩輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a。()2、如圖所示，采用標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具加工一漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。已知刀具的齒側(cè)角=200，刀具上相鄰兩齒對應(yīng)點的距離為5，加工時范成運動的速度分別為v=60mm/s, ，方向如圖。試求被加工齒輪的模數(shù)m、壓力角、齒數(shù)Z、分度圓半徑r、基圓半徑rb，以及其軸心至刀具分度線的距離a。 3、圖示的一對標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪嚙合圖中，已知標(biāo)準(zhǔn)中心距a,兩輪的基圓半徑和法節(jié)。當(dāng)論1為主動時要求：在圖中標(biāo)畫出理論嚙合線N1N2，實際嚙合線B1B2，嚙合角；標(biāo)畫出單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)。4、已知一對標(biāo)準(zhǔn)安裝（無側(cè)隙安裝）的外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的中心距a=360mm,傳動比i12=3,兩輪模數(shù)m=10mm,且均為正常齒制。試求：兩輪齒數(shù)，分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑、齒厚和齒槽寬，以及兩輪的節(jié)圓直徑和頂隙c。5、一對按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝的正常齒制的外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，主動論1作順時針轉(zhuǎn)動。已知Z1=22，Z2=34，；中心距a=140mm。試求：兩輪的分度圓、齒頂圓、齒根圓和基圓直徑；并按比例作圖，畫出實際嚙合線B2B1,計算其重合度。6、一對按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝的正常齒制的外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其小齒輪已損壞，需要配制，今測得兩軸中心距a=310mm,大齒輪齒數(shù)Z2=100，齒頂圓直徑da2=408mm, ,試確定小齒輪的基本參數(shù)及其分度圓和齒頂圓的直徑。第十一章 齒輪系及其設(shè)計一、綜合題1、在圖示輪系中，已知：蝸桿為單頭且右旋，轉(zhuǎn)速n1=2880r/min，轉(zhuǎn)動方向如圖示，其余各輪齒數(shù)為Z2=80，Z2=40，Z3=60，Z3=36，Z4=108，試：(1)說明輪系屬于何種類型；(2)計算齒輪4的轉(zhuǎn)速n4；(3)在圖中標(biāo)出齒輪4的轉(zhuǎn)動方向。2、在圖二所示輪系中，單頭右旋蝸桿1的回轉(zhuǎn)方向如圖，各輪齒數(shù)分別為Z2=37，Z2=15，Z3=25，Z3=20，Z4=60，蝸桿1的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，方向如圖。試求軸B的轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。圖二圖三3、在圖三所示的齒輪系中,設(shè)已知各輪齒數(shù)Z1=Z2=Z3=Z4=20,又齒輪1, 3，3,5同軸線,均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動。若已知齒輪1的轉(zhuǎn)速為n1=1440r/min，試求齒輪5的轉(zhuǎn)速。4、在圖四所示輪系中，已知：各輪齒數(shù)為Z1=Z3=Z4=15,Z2=60，Z4=Z5=30，試求傳動比i15：圖四圖五5、已知圖五所示輪系中各輪的齒數(shù)：Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，輪1的轉(zhuǎn)速為n1=120r/min，轉(zhuǎn)向如圖。試求輪3的轉(zhuǎn)速n3大小和轉(zhuǎn)向。6、在圖示的輪系中,已知Z1=Z3=Z4=Z6=Z8=20, Z2=Z5=40, Z7=Z9=80,求i19=?7、在圖七所示的輪系中,已知Z1=20，Z2=40,Z2=30,Z3=100 ,Z4=90,求i14的大小圖七圖八8、在圖八所示的輪系中,已知Z1=Z4=40, Z1=Z2= Z4=20,Z2=30, Z3=30,Z3=15，試求: i1H9、圖九所示輪系中，Z1=Z2=40，Z2=Z3=Z5=20，Z4=80試判斷該屬何種輪系？并計算傳動比i15=？圖九圖十10、圖十所示的輪系中，已知各齒輪齒數(shù)Z1=20， Z2=30，Z3=80，Z4=40,Z5=20，輪1的轉(zhuǎn)速n1=1000 r/min，方向如圖，試求：輪5的轉(zhuǎn)速n5的大小和方向。圖十二12、如圖十二所示輪系.已知各齒輪的齒數(shù)為Z1=20,Z2=40,Z2=30,Z3=40, Z3=20,Z4=90輪1的轉(zhuǎn)速n1=1400r/min, 轉(zhuǎn)向如圖示，試求系桿H的轉(zhuǎn)速nH的大小和方向:13、如圖十三所示的周轉(zhuǎn)輪系中,已知各輪齒數(shù)為Z1=39,Z2=78,Z2=39,Z3=20,試求傳動比iH3。圖十三圖十四14、在圖十四所示復(fù)合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)為Z1=17，Z2=23，Z2=20，Z3=60， Z3=20，Z4=40，構(gòu)件H的轉(zhuǎn)速nH=200r/min, 轉(zhuǎn)向如圖示，試求輪4的轉(zhuǎn)速n4的大小和轉(zhuǎn)向。15、如圖十五所示，一大傳動比的減速器。已知其各輪的齒數(shù)為Z1=20，Z2=40，Z2=20，Z3=60, Z3=30,Z4=80，求該輪系傳動比i1H。圖十五圖十六10、齒輪1234、組成周轉(zhuǎn)輪系與方向相同齒輪45與齒輪組成定軸輪系與方向相反。16、如圖十六所示輪系中，各齒輪為漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪，作無側(cè)隙傳動，他們的模數(shù)也均相等，其轉(zhuǎn)向見圖，且已知齒輪1、2，及2齒數(shù)分別為Z1=20，Z2=48，Z2=20，求齒輪3齒數(shù)和傳動比i1H。17、如圖示行星輪系，已知各輪的齒數(shù)：Z1=Z3=80，Z3=Z5=20，以及齒輪1的轉(zhuǎn)速n1=70rmin,方向如圖示。試求：齒輪5的轉(zhuǎn)速n5的大小和方向。解：因同軸安裝原因齒輪1223、組成周轉(zhuǎn)輪系參考答案第二章機械的結(jié)構(gòu)分析二、綜合題1 n = 7 ，pl = 9 ，ph = 1 從圖中可以看出該機構(gòu)有2個原動件，而由于原動件數(shù)與機構(gòu)的自由度數(shù)相等，故該機構(gòu)具有確定的運動。2 （a）D、E處分別為復(fù)合鉸鏈（2個鉸鏈的復(fù)合）；B處滾子的運動為局部自由度；構(gòu)件F、G及其聯(lián)接用的轉(zhuǎn)動副會帶來虛約束。 n = 8 ，pl = 11 ，ph = 1 3 （c）n = 6 ，pl = 7 ，ph = 3 （e）n = 7 ，pl = 10 ，ph = 0 4 （a）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 級組 級組因為該機構(gòu)是由最高級別為級組的基本桿組構(gòu)成的，所以為級機構(gòu)。（c）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 級組因為該機構(gòu)是由最高級別為級組的基本桿組構(gòu)成的，所以為級機構(gòu)。5 n = 7 ，pl =10 ，ph = 0 級組 級組當(dāng)以構(gòu)件AB為原動件時，該機構(gòu)為級機構(gòu)。 級組 級組 級組 當(dāng)以構(gòu)件FG為原動件時，該機構(gòu)為級機構(gòu)。 可見同一機構(gòu)，若所取的原動件不同，則有可能成為不同級別的機構(gòu)。6 （a）n = 3 ，pl = 4 ，ph = 1 因為機構(gòu)的自由度為0，說明它根本不能運動。而要使機構(gòu)具有確定的運動，必須使機構(gòu)有1個自由度（與原動件個數(shù)相同）。其修改方案可以有多種，下面僅例舉其中的兩種方案。n = 4 ，pl = 5 ，ph = 1 此時機構(gòu)的自由度數(shù)等于原動件數(shù)，故機構(gòu)具有確定的運動。第三章平面機構(gòu)的運動分析一、綜合題1、解：2、由相對瞬心的定義可知： 所以方向為逆時針轉(zhuǎn)向，（如圖所示）。3、解：1）計算此機構(gòu)所有瞬心的數(shù)目 K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=15；2）如圖所示，為了求傳動比1/2，需找出瞬心 P16、P36、P12、P23，并按照三心定理找出P13；3)根據(jù)P13的定義可推得傳動比1/2計算公式如下：由于構(gòu)件1、3在K點的速度方向相同，從而只和同向。4、解：1）以選定的比例尺作機構(gòu)運動簡圖（圖b）。 2）求定出瞬心的位置（圖b），因為為構(gòu)件3的絕對瞬心，有=100.06/0.00378=2.56（rad/s）=0.4(m/s)3)定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點E的位置 因為BC線上的速度最小點必與點的距離最近，故從引BC的垂線交于點E，由圖可得 =0.357（m/s） 4)定出時機構(gòu)的兩個位置（見圖c，注意此時C點成為構(gòu)件3的絕對瞬心），量出 1=26.4；2=226.65、解：6、解：（1）把B