機械原理習(xí)題及解答

1、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 2-1 填充題及簡答題（1） 平面運動副的最大約束數(shù)為 ，最小約束數(shù)為 。（2） 平面機構(gòu)中若引入一高副將帶入 個約束，而引入一個低副將帶入 個約束。（3） 機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？（4） 何謂復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束？ （5） 桿組具有什么特點？如何確定機構(gòu)的級別？選擇不同的原動件對機構(gòu)級別有無影響？答案：（1） 平面運動副的最大約束數(shù)為2，最小約束數(shù)為1（2） 平面機構(gòu)中若引入一高副將帶入1個約束，而引入一個低副將帶入2個約束。（3） 機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的自由度大于零，且自由度數(shù)等于原動件數(shù)。（4） 復(fù)合鉸鏈：在同一點形成兩個以上的轉(zhuǎn)動副，這一點為復(fù)合

2、鉸鏈。局部自由度：某個構(gòu)件的局部運動對輸出構(gòu)件的運動沒有影響，這個局部運動的自由度叫局部自由度。虛約束：起不到真正的約束作用，所引起的約束是虛的、假的。（5） 桿組是自由度為零、不可再拆的運動鏈。機構(gòu)的級別是所含桿組的最高級別。選擇不同的原動件使得機構(gòu)中所含桿組發(fā)生變化，可能會導(dǎo)致機構(gòu)的級別發(fā)生變化。2-2 計算下圖機構(gòu)的自由度，若含有復(fù)合鉸鏈，局部自由度，虛約束等情況時必須一一指出，圖中BC、ED、FG分別平行且相等。要使機構(gòu)有確定運動，請在圖上標(biāo)出原動件。2-2答案：B點為復(fù)合鉸鏈，滾子繞B點的轉(zhuǎn)動為局部自由度，ED及其兩個轉(zhuǎn)動副引入虛約束，I、J兩個移動副只能算一個。 根據(jù)機構(gòu)具有確定運

3、動的條件，自由度數(shù)等于原動件數(shù)，故給凸輪為原動件。 2-3 題圖2-3所示為一內(nèi)燃機的機構(gòu)簡圖，試計算其自由度，以AB為原動件分析組成此機構(gòu)的基本桿組。又如在該機構(gòu)中改選EF為原動件，試問組成此機構(gòu)的基本桿組是否與前有所不同，機構(gòu)的級別怎樣？ 2-3答案：。注意其中的C、F、D、點并不是復(fù)合鉸鏈。以AB為原動件時：此時，機構(gòu)由三個級基本桿組與原動件、機架構(gòu)成，機構(gòu)的級別為二級。以EF為原動件時：機構(gòu)由1個級基本桿組，1個級基本桿組和機架組成。機構(gòu)的級別為三級。顯然，取不同構(gòu)件為原動件，機構(gòu)中所含的桿組發(fā)生了變化，此題中，機構(gòu)的級別也發(fā)生了變化。2-4 圖示為一機構(gòu)的初擬設(shè)計方案。試分析：（1）

4、 其設(shè)計是否合理，為什么？（2） 若此方案不合理，請修改并用簡圖表示。2-4答案：（1）不合理。因為自由度F=34 -（25+1-0）-1=0，機構(gòu)不能運動。（2）增加一個構(gòu)件，使其自由度為1。2-5虛約束對運動不起真正的約束作用，那么機構(gòu)中為什么要引入虛約束？2-5答案：虛約束對運動雖不起真正的約束作用，但是考慮機構(gòu)的受力均衡，避免運動不確定，增加傳遞的功率等設(shè)計時要加入虛約束。平面機構(gòu)的運動分析3-1 試求題圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置.3-1答案：瞬心P12在A點 瞬心P23、 P24均在B點瞬心P34在C點 P14、 P13均在垂直導(dǎo)路的無窮遠(yuǎn)處瞬心P23、 P13均在B點 瞬

5、心P14、 P24均在D點3-2 在圖示的齒輪連桿機構(gòu)中，三個圓輪互作純滾，試用相對瞬心P13求輪1和輪3速度比。3-2答案：此題關(guān)鍵是找到相對瞬心P13。3-3 在圖示凸輪機構(gòu)中，已知，凸輪1以角速度逆時針方向轉(zhuǎn)動。試用瞬心法求從動件2的角速度。3-3 答案：找到1，2構(gòu)件的相對瞬心即有： （1）現(xiàn)在的關(guān)鍵是求出的值。設(shè)為，則 ，則有：求得 由式（1）可得：，逆時針方向。3-4判斷題1速度瞬心的絕對速度一定為零。2只要兩個構(gòu)件組成移動副，這兩個構(gòu)件間一定存在哥氏加速度。3加速度影像只能用來求得同一構(gòu)件上某點的加速度。3-5答案：1（錯）、2（錯）、3（對）3-6說明進行機構(gòu)運動的分析有哪些方

6、法，簡述各自的特點和應(yīng)用。3-6 答案：進行機構(gòu)運動分析有解析法、瞬心法、相對運動圖解法等。解析法是借助于解析式求解，（借助計算機）可方便地求解機構(gòu)一個循環(huán)中的運動情況。 瞬心法是利用瞬心的含義求解，可方便地進行簡單機構(gòu)的速度分析。相對運動圖解法是利用相對運動原理，列出矢量方程式，按各矢量的大小、方向逐個判斷，畫矢量多邊形，量得結(jié)果，可對機構(gòu)進行速度分析及加速度分析，作圖繁瑣。第四章 平面機構(gòu)的力分析4-1一偏心盤杠桿機構(gòu)，機構(gòu)簡圖中轉(zhuǎn)動副A和B處較大的小圓為摩擦圓，偏心盤1與杠桿的接觸點D處的摩擦角j=30，設(shè)重物為Q。試作出各運動副處總反力的方向。4-1答案提示：構(gòu)件3受3個力的作用，D處

7、的總反力，Q和B處的總反力，應(yīng)注意三力匯交。4-2圖中滑塊為原動件，其上作用有向右的驅(qū)動力P，所有轉(zhuǎn)動副處的摩擦圓半徑為r（各轉(zhuǎn)動副處的大圓為摩擦圓），滑塊與導(dǎo)路之間的摩擦角為j=30。試：在原圖上畫出各運動副處的總反力。提示：共有4對反力，從受拉二力桿BC入手（二力共線），滑塊3為三力構(gòu)件（三力匯交）。4-3簡答題試推導(dǎo)滑塊沿斜面上升時的效率，其與滑塊沿斜面下降時的效率相同嗎？4-3答案：滑塊沿斜面上升時的效率，滑塊沿斜面下降時的效率，二者不同。機械的效率和自鎖5-1什么是自鎖，它與死點有什么不同？答案：機構(gòu)中的自鎖是由于摩擦的存在，無論驅(qū)動力怎樣增加，都不能使機構(gòu)運動的現(xiàn)象。而死點是機構(gòu)所

8、處的特殊位置，該位置機構(gòu)的壓力角為90度，機構(gòu)不能運動。它不考慮摩擦。5-2 題圖5-2所示為一電動卷揚機，已知每對齒輪的效率和均為0.95，鼓輪及滑輪的效率，均為0.96設(shè)載荷，以勻速上升，試求電動機的功率。5-2答案：提升載荷均勻上升所需功率5-3求機構(gòu)的自鎖條件有哪些方法？ 5-3答案：求機構(gòu)的自鎖條件可以用下列方法：（1）令機械效率0 。（2）機構(gòu)中的任意一個運動副發(fā)生自鎖：對于移動副，若力作用在摩擦角之內(nèi)，就自鎖； 對于轉(zhuǎn)動副，若力作用在摩擦圓之內(nèi)，就自鎖；對于螺旋副，若螺紋升角當(dāng)量摩擦角，就自鎖。（3）直接利用定義：驅(qū)動力摩擦力。機械的平衡6-1什么是剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡和動平衡？它們

9、在平衡計算時有何不同？只在一個平面內(nèi)加質(zhì)量的方法能否達到動平衡？ 6-1答案：剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡是對剛性轉(zhuǎn)子慣性力的平衡；剛性轉(zhuǎn)子的動平衡是對剛性轉(zhuǎn)子慣性力和慣性力矩的平衡。靜平衡時只在一個平面內(nèi)適當(dāng)位置加一定的質(zhì)量或在相反位置去質(zhì)量；動平衡時必須選擇兩個平衡平面，分別對其進行靜平衡。只在一個平衡平面內(nèi)加質(zhì)量不能達到動平衡，因為只在一個平面內(nèi)加質(zhì)量不能平衡慣性力矩。6-2下圖所示的盤形轉(zhuǎn)子中，有4個不平衡質(zhì)量，它們的大小及其質(zhì)心到回轉(zhuǎn)軸的距離分別為：m1=10kg，r1=100mm，m2=8kg，r2=150mm，m3=7kg，r3=200mm，m4=5kg，r4=100mm。試對該轉(zhuǎn)子進行平衡

10、計算解：各質(zhì)徑積的大小分別為：m1r1=1000kgmm，m2r2=1200kgmm，m3r3=1400kgmm， m4r4=500kgmm。取一比例尺，準(zhǔn)確作出質(zhì)徑積的向量多邊形，以平衡質(zhì)徑積mere構(gòu)成封閉的向量多邊形。從上面的向量多邊形中可知：平衡質(zhì)徑積大小mere=4020=800kg.mm，方向與x向成60o角。欲平衡有2種方法：（1） 在mere方向配質(zhì)量，若在re=100mm，則me=8kg；（2） 可在mere反方向挖去一塊，使其質(zhì)徑積為800kgmm6-2題圖6-2所示為一均勻圓盤轉(zhuǎn)子，工藝要求在圓盤上鉆4個圓孔，圓孔直徑及孔心到轉(zhuǎn)軸O的距離分別為：d1=40mm，r1=12

11、0mm，d2=60mm，r2=100mm，d3=50mm，r3=110mm，d4=70mm，r4=90mm，方位如圖。試對該轉(zhuǎn)子進行平衡設(shè)計。解：設(shè)單位面積的質(zhì)量為1，其4個孔的質(zhì)徑比分別為：m1r1=（d1/2）2120=48000，m2r2=（d2/2）2100=90000m3r3=（d3/2）2110=68750，m4r4=（d4/2）290=108450現(xiàn)取1:2000作向量多邊形：從向量圖中可知：mere=432000=86000若在半徑re=100mm且與x軸正向成=46o的位置上。所挖圓孔的直徑d5=（3440）1/2mm即可平衡。 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計8-1繪制題圖示機構(gòu)的機構(gòu)

12、運動簡圖，說明它們各為何種機構(gòu)8-1答案： a）曲柄搖塊機構(gòu) b）曲柄滑塊機構(gòu) c）曲柄滑塊機構(gòu) d）曲柄搖塊機構(gòu)8-2已知題圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD中，lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，取AD為機架。（1） 如果該機構(gòu)能成為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB是曲柄，求lAB的取值范圍；（2） 如果該機構(gòu)能成為雙曲柄桿構(gòu)，求lAB的取值范圍；（3） 如果該機構(gòu)能成為雙搖桿機構(gòu)，求lAB的取值范圍8-2答案：（1） 該機為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB為曲柄，則AB應(yīng)為最短桿。其中已知BC桿為最長桿50。lAB+lBClAD+lCD 得到lAB15（2） 該機構(gòu)欲成為雙曲柄機構(gòu)，同樣應(yīng)滿足曲柄存在

13、的條件，且應(yīng)以最短桿為機架?，F(xiàn)AD為機架，則只能最短桿即為AD=30，則最長桿可能為BC桿，也可能是AB桿。若AB桿為最長桿：lAD+lABlBC+lCD得到lAB55即50lAB55若BC桿為最長桿：lAB+lBClAB+lCD得到lAB45即45lAB50若該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，則AB桿桿長的取值范圍為：45lAB50（3） 欲使該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，則最短桿與最長桿之和應(yīng)大于另外二桿之和。現(xiàn)在的關(guān)鍵是誰是最短、最長桿。若AB桿最短，則最長桿為BC：lAB+lBClCD+lAD 得到lAB15若AD桿最短，BC桿最長：lAD+lABlBC+lCD得到lAB45 AB桿最長：lAD+lABlBC

14、+lCD 得到lAB55lABlAD+lCD+lBC 得到lAB115綜上分析：AB桿的取值為：15lAB45 或者 55lAB1158-3在題示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，各桿件長度分別為：lAB=28mm，lBC=52mm，lCD=50mm，lAD=72mm。（1） 若取AD為機架，求該機構(gòu)的極位夾角和往復(fù)行程時間比系數(shù)K，桿CD的最大擺角和最小傳動角min；（2） 若取AB為機架，該機構(gòu)將演化為何種類型的機構(gòu)？為什么？這是C、D兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副？8-3答案：由于lABlADlBClCD，且以最短桿AB的鄰邊為機架，故該鉸鏈四桿機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，AB為曲柄。（1） 以曲柄AB為主動件，

15、作出搖桿CD的極限位置如圖所示。AC1=lABlBC=80AC2=lBC-lAB=24極位夾角：行程速比系數(shù)=（1800+）/（1800-）1.27最小傳動角min出現(xiàn)在AB與機架AD重合位置（分正向重合、反向重合）如圖。分別求出1、2，再求最小傳動角。曲柄處于AB1位置時，傳動角1=1。曲柄處于AB2位置時，傳動角2=1800-2?，F(xiàn)比較的1、2大小，最小傳動角取1、2中最小者min=5.3o。求：搖桿的最大擺角：（2） 取AB為機架，該機構(gòu)演化為雙曲柄機構(gòu)。因為在曲柄搖桿機構(gòu)中取最短桿作為機架，其2個連架桿與機架相連的運動副A、B均為周轉(zhuǎn)副。C、D兩個轉(zhuǎn)動副為擺轉(zhuǎn)副。8-4題圖所示六桿機構(gòu)

16、中，各構(gòu)件的尺寸為：lAB=30mm，lBC=55mm，lAD=50mm，lCD=40mm，lDE=20mm，lEF=60mm 滑塊為運動輸出構(gòu)件。試確定：（1） 四桿機構(gòu)ABCD的類型（2） 機構(gòu)的行程速比系數(shù)K為多少？（3） 滑塊F的行程為多少？（4） 求機構(gòu)的最小傳動角min（5） 導(dǎo)軌DF在什么位置時滑塊在運動中的壓力角最?。?-4答案：（1） 四桿機構(gòu)ABCD中，最短桿AB，最長桿BC因為lABlBClCDlAD，且以最短桿AB的鄰邊為機架故四桿機構(gòu)ABCD為曲柄搖桿機構(gòu)（2） 搖桿CD處于極限位置時，滑塊F亦分別處于其極限位置先求極位夾角，再求行程速比系數(shù)極位夾角=C2AD-C1A

17、D=cos-1（C2A2+AD2-C2D2）/2C2AAD-cos-1（C1A2+AD2-C1D2）/2C1AAD=cos-1（252+502-402）/22550-cos-1（852+502-402）/28550=39.2o行程速比系數(shù)=（1800）/（1800-）=1.56（3） 在ADC1中：cos-1ADC1=（502+402-852）/25040=157.1o在ADC2中：cos-1ADC2=（502+402-252）/25040=33oF1DE1=ADC1F2DE2=ADC2在F1DE1中：cos-1F1DE1= （F1D2+202-602）/2F1D60即可求出F1D=53.17

18、在F2DE2中：cos-1F2DE2= （F2D2+202-602）/2F2D60即可求出F2D=128.84所以滑塊的行程=F2D-F1D=75.67（4） 機構(gòu)的最小傳動角min出現(xiàn)在CD桿垂直于導(dǎo)路時（即ED導(dǎo)路）cosmin=ED/EF，cosmin=1/3，min=78.4o（5） 導(dǎo)軌DF水平處于E1、E2之中間時，機構(gòu)在運動中壓力角最小8-5如題圖8-5所示，對于一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，已知曲柄長為r，連桿長為l，偏距為e，求：（1） 當(dāng)曲柄為原動件機構(gòu)傳動角的表達式；說明曲柄r，連桿l和偏距e對傳動角的影響；（2） 說明出現(xiàn)最小傳動角時的機構(gòu)位置；（3） 若令e=0（即對心式曲柄滑

19、塊機構(gòu)），其傳動角在何處最大？何處最?。坎⒈容^其行程的變化情況8-5答案：1）機構(gòu)處在圖示位置時，其機構(gòu)的傳動角如圖所示=CBAcos=（BA+DE）/BC即cos=（Sine）/從上式可知，r，e均可使傳動角；使。2）從上式可知，最小傳動角出現(xiàn)在AB桿垂直于導(dǎo)路時.（即=900時）3）e=0時，最小傳動角min還是同上，出現(xiàn)在AB垂直于導(dǎo)路上時，且min=cos-1r/l。最大傳動角max出現(xiàn)在曲柄AB與導(dǎo)路垂直時，且max=900此時行程增大，且=2r。8-6題圖8-6所示為小型插床常用的轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)，已知lAB=50mm，lAD=40mm，行程時間比系數(shù)=2.27，求曲柄BC的長度lBC

20、及插刀的行程8-6答案：當(dāng)C點運動到與水平線A相交時，滑塊分別處于其極限位置即當(dāng)C點在A左方時，D點運動到A點正右方，滑塊處于右邊極限位置1；當(dāng)C點在A右方時，D點運動到A點正左方，滑塊處于左邊極限位置2插刀的行程=2AD=80mm=1800（k-1）/（k1）=1800（227-1）/（2271）173.5o1） 若C1BC2為銳角，則C1BC=，lBC=lAB/Sin（/2）51.12） 若C1BC2為鈍角，則C1BC2=1800-，lBC=lAB/Sin（C1BC2/2）=lAB/Sin（900-/2）=lAB/cos（/2）=2428-7如圖8-9所示的鉸鏈四桿機構(gòu)。設(shè)已知其搖桿CD的

21、長度為 75mm，行程速比系數(shù)K=1.5，機架AD的長度為80mm,又已知搖桿的一個極限位置與機架的夾角=45o，試求其曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。圖8-78-7答案：選尺寸比例畫出機架AD，搖桿的一個極限位置CD，以D為心，以DC為半徑畫出C點所在的圓弧極位夾角=（k-1）/（k+1）180=36，連接AC，作與AC成36的直線，與圓弧的交點為C1、C2。此題有2組解，因為CD位置既可認(rèn)為最近極限位置。又可按最遠(yuǎn)極限位置來設(shè)計。C1D為最近極限位置，則最遠(yuǎn)極限位置在C2D則有 lAB+lBC=AC2 lBC-lAB=AC2 即可求lAB，lBC亦可用作用在AC2上截去AC，剩余段的一

22、半即為lAB,AF即代表lBC。 2CD為最遠(yuǎn)極限位置，則最近極限位置在C1D。則有 lAB+lBC=AC2 lBC-lAB=AC2 即可求lAB，lBC（亦可用作圖法，同上）。8-8如何依照各桿長度判別鉸鏈四桿機構(gòu)的型式？8-8答案：首先判斷最短桿與最長桿長度之和是否小于等于其余兩桿長度之和，若不成立，則該鉸鏈四桿機構(gòu)必為雙搖桿機構(gòu)；若成立，且最短桿為機架，則該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；若最短桿的鄰邊為機架，則該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；若最短桿的對邊為機架，則該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。8-9、設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)ABCD，已知搖桿的長度LCD=40mm，搖桿的右極限位置DC1與機架間的夾角f1=60，搖桿的左極

23、限位置DC2與機架間的夾角f2=120，且要求搖桿處在右極限位置DC1時，機構(gòu)的壓力角為a=0，試確定其余構(gòu)件的長度，并說明所設(shè)計的機構(gòu)有無急回特性，為什么？8-9 答案：分析：關(guān)鍵在于找到A點。由a=0知，過C1點作DC1的垂線，與機架線的交點即為曲柄的回轉(zhuǎn)中心A點，這樣，得到了AC1和AC2的長度，即可求得AB和CD的長度。第七章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計9-1什么是剛性沖擊、柔性沖擊？常見的運動規(guī)律哪些出現(xiàn)剛性沖擊？哪些出現(xiàn)柔性沖擊？9-1答案：由于速度的突變，引起了加速度無窮大的變化，因這個無窮大的慣性力引起的沖擊叫剛性沖擊；由于速度的有限值的突變，引起的沖擊，叫柔性沖擊。等速運動規(guī)律存在剛性

24、沖擊，等加速等減速運動規(guī)律和簡諧運動規(guī)律存在柔性沖擊。9-2圖示為凸輪機構(gòu)的起始位置，試用反轉(zhuǎn)法直接在圖上標(biāo)出：） 凸輪按方向轉(zhuǎn)過45o時從動件的位移；） 凸輪按方向轉(zhuǎn)過45o時凸輪機構(gòu)的壓力角 9-2答案：a）假想凸輪固定，從動件及其導(dǎo)路順時針旋轉(zhuǎn)，在偏距圓上順時針方向轉(zhuǎn)過45ob）假想凸輪固定，機架OA順時針轉(zhuǎn)過45o，找出擺桿的位置來確定擺桿的角位移9-3題圖9-3所示為滾子擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪為一半徑為的偏心圓盤，圓盤的轉(zhuǎn)動中心在O點，幾何中心在C點，凸輪轉(zhuǎn)向如圖所示試在圖上作出從動件的初始位置，并在圖上標(biāo)出圖示位置時凸輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角和從動件擺過的擺角9-3答案：設(shè)滾子的半徑為r，

25、偏距oc為e以O(shè)點為圓心，以-e +r為半徑畫圓弧再以l為半徑，A為圓心畫圓弧即可找到初始點滾子中的位置B0又以點為圓心，偏距e為半徑畫弧，再連接OB1直線交點即為初始位置時偏心圓盤的幾何中心C0即可找出凸輪的轉(zhuǎn)角如圖所示從動件的擺角如圖所示9-4圖示的對心滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)中，凸輪的實際輪廓為一圓，圓心在A點，半徑，凸輪轉(zhuǎn)動方向如圖所示，lOA=25mm，滾子半徑rr=10mm，試問：（1） 凸輪的理論曲線為何種曲線？（2） 凸輪的基圓半徑（3） 在圖上標(biāo)出圖示位置從動件的位移，并計算從動件的升距（4） 用反轉(zhuǎn)法作出當(dāng)凸輪沿方向從圖示位置轉(zhuǎn)過時凸輪機構(gòu)的壓力角，并計算推程中的最大壓力角（

26、5） 若凸輪實際廓線不變，而將滾子半徑改為15mm，從動件的運動規(guī)律有無變化？解：（1） 理論輪廓曲線為：以A點為圓心，半徑為的圓。（2） 基圓半徑為理論輪廓曲線的半徑（3） 此時從動件的位移如圖所示（4） 即從動件導(dǎo)路沿-方向轉(zhuǎn)過到，此時壓力角如圖所示。最大壓力角（5） 實際輪廓曲線不變，滾子半徑rr為15mm，此時從動件的運動規(guī)律不變，因為從動件的運動規(guī)律與輪廓曲線一一對應(yīng)。9-5一對心滾子移動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知凸輪的基圓半徑rb=50mm，滾子半徑rr=15mm，凸輪以等角速度順時針轉(zhuǎn)動當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過=180o時，從動件以等加速等減速運動規(guī)律上升h=40mm；凸輪再轉(zhuǎn) =150o時，從

27、動件以余弦加速度運動規(guī)律將回原處；其余s=30o時，從動件靜止不動試用解析法計算=60o，=240o時凸輪實際輪廓曲線上點的坐標(biāo)9-5答案：1）求=60o時的坐標(biāo)，此時為推程的等加速階段（將滾子中心作為圓點）e =0位移s=2h 2/2=（/3）2240/279mm，而so=rbrr=65mm其坐標(biāo)為：x=（sos）sin=729sin（/3）y=（sos）cos=729cos（/3）2）求=240o時的坐標(biāo)，此時為回程階，余弦加速度運動，=4/3其位移s=1cos（/）h/=1cos（4/3）/5/6）40/2=20（1cos8/5）其坐標(biāo)：x=sos）siny=（sos）cos第八章 齒輪

28、機構(gòu)及其設(shè)計10-1在圖示行星輪系中，已知各輪齒數(shù)z2=46，z1=14，z3=14，z4=44，模數(shù)均為m=4mm,行星輪軸線與中心輪軸線之間的距離為120mm，試求：該輪系的自由度。指出齒輪1、2的傳動類型，并說明理由。按不發(fā)生根切的條件定出齒輪1的變位系數(shù)x1，確定齒輪2的合理變位系數(shù)x2的大?。挥嬎泯X輪1、2的分度圓半徑r1、r2；齒頂圓半徑ra1、r a2；分度圓上的齒距p1、p2 。3、4齒輪應(yīng)采用何種傳動類型？為什么？10-1答案：（1）F=3n-（2Pl+Ph-P）-F=33-（23+2-0）-0=1 （2）a12=m/2（z1+z2）=4/2（14+46）=120（mm），等

29、于安裝中心距，且z117，所以齒輪1、2應(yīng)采用等移距齒輪傳動。 （3） x1（17-z1）/17=3/17 可取x1=3/17，則x2= -3/17 r1= m z1/2=414/2=28（mm） r2= m z2/2=446/2=92（mm） ra1= r1+（ha*m+ x1 m） =28+（1+3/17）4=32.71（mm） ra2= r2+（ha*m+ x2 m） =92+（1-3/17）4=95.294（mm） p1=p2=pm=12.566（mm） （4）a34=m/2（z3+z4）=4/2（14+44）=116（mm）a，由無側(cè)隙嚙合方程式知X1X20，即該對齒輪為正傳動類型。

30、 3 122=4（23+37）/（2 cosb）得cosb=120/122=0.9836b=10.3889 10-3用齒條插刀按范成法加工一漸開線齒輪，其基本參數(shù)為ha*=1，c*=0.25, a=20,m=4mm。若刀具的移動速度為V刀=0.001m/s，試求：1 切制z=12的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，刀具分度線與輪坯中心的距離L應(yīng)為多少？被切齒輪的轉(zhuǎn)速n應(yīng)為多少？2 為避免發(fā)生根切，切制z=12的變位齒輪時，其最小變位系數(shù)xmin應(yīng)為多少？此時的L應(yīng)為多少？n是否需要改變？答案：1 L= m/2 z=4/212=24（mm），V刀=rw= r（np/30）n=0.398轉(zhuǎn)/分2 min=（17-z）/

31、17=5/17，L=r+ xmin m=24+5/17 4=25.176（mm）N不需改變。10-4 判斷題1 一對直齒圓柱齒輪嚙合傳動，模數(shù)越大，重合度越大。2 加工漸開線齒輪時出現(xiàn)了根切現(xiàn)象，一定是由于齒輪的齒數(shù)過少引起的。3 漸開線齒輪的齒根圓總是小于其基圓。4 兩個直齒圓柱齒輪傳動，要連續(xù)傳動，必須滿足兩個齒輪的基節(jié)相等。5 齒輪上齒厚等于齒槽寬的圓稱為分度圓6 直齒圓柱齒輪中，節(jié)圓總是大于分度圓。7 一對等移距齒輪傳動中，一定存在負(fù)變位齒輪。10-4答案：1（錯），2（錯），3（錯），4（錯），5（錯），6（錯），7（對）10-5 什么是斜齒輪的當(dāng)量齒輪，當(dāng)量齒數(shù)等于什么？10-5答

32、案：與斜齒輪的法面齒形相當(dāng)?shù)募傧胫饼X輪圓柱齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪。其上的模數(shù)為斜齒輪的法面模數(shù)，壓力角為斜齒輪的法面壓力角，齒數(shù)為當(dāng)量齒數(shù)zv =z/cos3b。10-6 平行軸外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是什么？與直齒圓柱齒輪傳動相比，有何不同？10-6答案：平行軸外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是模數(shù)相等，壓力角相等，螺旋角大小相等，旋向相同。與直齒圓柱齒輪傳動相比，多了螺旋角的限制條件。10-7簡述蝸桿傳動的主要特點。10-7 答案：蝸桿傳動的主要特點是：傳動比大，傳動平穩(wěn)無聲，傳動效率低，發(fā)熱量大，成本高，滿足一定條件時可自鎖。10-8 對齒輪進行變位修正的目的是什么？10-8

33、答案：避免根切、湊配中心距、改善傳動性能等。第十一章 齒輪系及其設(shè)計11-1在題圖11-1所示的手搖提升裝置中，已知各輪齒數(shù)為z1=20，z2=50，z3=15，z4=30，z6=40，z7=18，z8=51，蝸桿z5=1為右旋，試求傳動比i18并確定提升重物時的轉(zhuǎn)向題圖11-14-1答案：此輪系為定軸輪系I18=n1/n8=z4z5z6z8/z1z3z5z7=50304051/2015118722.2211-2題圖11-2所示為一滾齒機工作臺的傳動機構(gòu)，工作臺與蝸輪5相固聯(lián)已知z1=z1=20，z2=35，z4=20（右旋）,z5=40,滾刀z6=（左旋）,z7=28。若加要工一個z5=64

34、的齒輪，試決定交換輪組各輪的齒數(shù)z2和z4 。 題圖11-211-2答案：由定軸輪系組成。均從電機出發(fā)，一條傳動線路為1、7、6、5而另一條傳動線路為1、2、2、3、4、4、5 。且5與5 固聯(lián)在一起，即其轉(zhuǎn)速相同。i15=i15 即z7z5/z1z6=z2z3z4z5/z1z2z3z4 代入已知各齒數(shù)，得z4=128z2 齒數(shù)應(yīng)為整數(shù)，且要滿足上述條件 z2， z4的齒數(shù)取z2=25，50，100z4=32，64，128從體積的角度出發(fā)，現(xiàn)取z2=25，z4=32。11-3題圖11-3所示為手動起重葫蘆，已知z1=z2=10，z2=20，z3=40設(shè)由鏈輪A至鏈輪B的傳動效率為=09，為了能

35、提升=1000N的重物，求必須加在鏈輪A上的圓周力題圖11-311-3答案：求出A，B兩輪的轉(zhuǎn)速比，iAB，即i14該輪系為行星輪系，中心輪1，3，行星輪2-2，系桿為4n4=0i13H=（n1-n4）/（n3-n4）=（-1）1z2z3/z1z2即（n1-n4）/（0-n4）=-2040/1010i14=n1/n4=9y=QVQ/PVP y=QrBn4/PrAn109=100040/P1609P =100040/1600993086（N ）11-4在題圖11-4所示的三爪電動卡盤的傳動輪系中，各輪齒數(shù)為：z1=6，z2=z2=25，z3=57，z4=56求傳動比i14題圖11-411-4答案

36、：該題為一個3K型的周轉(zhuǎn)輪系，為行星架，1，3，4為中心輪，2、2為行星輪i13H=n1-nH/n3-nH=（-1）1z3/z1其中n3=0，i14H=n1-nH/n4-nH=（-1）1z2z4/z1z2聯(lián)立、，即可求出，i14=n1/n4=-6356/6=-588。11-5在題圖11-5所示雙螺旋槳飛機的減速器中，已知：z1=26，z2=20，z4=30，z5=18，n1=1500r/min,求螺旋槳，的轉(zhuǎn)速nP，nQ及轉(zhuǎn)向題圖11-511-5答案：此輪系為2個行星輪系串聯(lián)組合而成1，2，3，（）行星輪系，4，5，6，（）行星輪系現(xiàn)z3z6的齒數(shù)未知現(xiàn)按標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)安裝，用同心條件來求z3=

37、2z2z1=66z6=2z5+z4=66由行星輪系1，2，3，（）可知：i 13H=（n1-nP）/（n3-nP）=（-1）1z3/z1 ， 其中n3=0即（n1-nP）/-nP=-66/26 nP42395r/min即n4=nP=42395r/min由行星輪系4，5，6，H（Q）可知：i46H=（n4-nQ）/（n6-nQ）=（-1）1z6/z4，其中n6=0即（n4-nQ）/-nQ=-66/30 nQ13247r/minnP=42395r/min ，轉(zhuǎn)向與n1相同nQ=13247r/min，轉(zhuǎn)向與n1相同11-6 題圖11-6所示輪系中，各輪的齒數(shù)分別為：Z1=15，Z2=25，Z2=Z3

38、=20，Z4=55，Z4=60，求傳動比i1H ,并說明構(gòu)件H和構(gòu)件1的轉(zhuǎn)向是否相同。11-6答案：i12=n1/n2=-z 2/z1 n2= -15/25 n1= -3/5 n1 i14=n1/n4=z 4/z1 n4=15/55 n1=3/11 n1 i24H=（n2-nH）/ （n4-nH）= - z4/ z2 （-3/5 n1 nH）/ （3/11 n1-nH）= -60/ 20 解得：i1H= n1/nH=55/30，說明構(gòu)件H和構(gòu)件1的轉(zhuǎn)向相同。11-7 圖示輪系中，各輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，已知各輪齒數(shù)分別為：z1=18，z1=80，z2=20，z3=36，z3=24，z4=80 ，z5

39、=50，蝸桿6為雙頭左旋，蝸輪z7=58 。求：1 齒輪4的齒數(shù)z4=？2 齒輪1和蝸輪7的傳動比i17 。3 若齒輪1的轉(zhuǎn)向如圖箭頭向下，試說明蝸輪7的轉(zhuǎn)向。11-7答案：1 由a123= a34得：z 4=z1 +2z 2+z3 -z 3=18+220+36-24=70 2 i146=（n1-n6）/ （n4-n6）= - z 2 z 3 z 4/（z1 z 2 z 3）=-3670/（1824）= -35/6 I14=n1/n4=-z5z4/（z1 z5）= -1 代入上式i16=n1/n6= -41/29 說明n6 與n1 反向。 I67=n6/n7=z 7/z6 =58/2=29 i

40、17 =i16i67 =41/2929=41 3由左手定則，輪7轉(zhuǎn)向為順時針。 11-8 圖11-8所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)z1=32，z2=34，z2=36，z3=64，z4=32，z5=17，z6=24。） 若軸A按圖示方向以1250r/min的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，軸B按圖示方向以600r/min的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，求軸C的轉(zhuǎn)速大小及方向。） 若使軸B按圖示相反方向回轉(zhuǎn)（其它條件不變），求軸C的轉(zhuǎn)速大小及方向。題圖11-811-8 答案：1）分析可知：4，5，6構(gòu)成定軸輪系；1，2，2，3，4（）構(gòu)成差動輪系i46=n4/n6=（-1）2z6/z4 n4=z6n6/z4=3600/4=450r/min=n

41、H，方向向下 i13H=（n1-nH）/（n3-nH）=-z2z3/z1z2 =-17/9 n3=（52nH-18n1）/3426.5（r/min），方向向下 2）B的方向改變，則n4的轉(zhuǎn)向與n1相反i13H=n1-（-nH）/n3-（-nH）=-z2 z3/z1z2 =-17/9 n3-1350（r/min）=nc，方向向上 11-9圖11-9所示的自行車?yán)锍瘫頇C構(gòu)中，C為車輪軸，P為里程表指針已知各輪齒數(shù)為：z1=17，z3=23，z4=19，z4=20，z5=24設(shè)輪胎受壓變形后車輪的有效直徑為0.7米，當(dāng)自行車行駛1千米時，表上的指針剛好回轉(zhuǎn)一周試求齒輪2的齒數(shù)。 11-9答案：自行車

42、行駛1km時，輪胎轉(zhuǎn)速為nc則nc=1000/07=n1 ，且已知n5=1，此輪系為復(fù)合輪系，1，2構(gòu)成定軸輪系；3，4-4，5，2（）構(gòu)成行星輪系 i12=n1/n2=-z2/z1=-z2/17i352=（n3-n2）/（n5-n2）=（-1）0 z4z5/z3z4 ，n3=0=1924/（2320）n5/n2=-1/114 聯(lián)立，求出z268 第十二章 其他常用機構(gòu)12-1給出幾種能實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動的機構(gòu)。12-1答案：棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)均能實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動。機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)7-1圖示為一簡易機床的主傳動系統(tǒng)，由一級帶傳動和兩級齒輪傳動組成。已知直流電動機的轉(zhuǎn)速n0=1

43、500r/min，小帶輪直徑d=100mm，轉(zhuǎn)動慣量Jd=0.1kgm2，大帶輪直徑D=200mm，轉(zhuǎn)動慣量JD=0.3kgm2。各齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量分別為：z1=32，J1=0.1kgm2，z2=56，J2=0.2kgm2，z2=32，J2=0.4kgm2，z3=56，J3=0.25kgm2。要求在切斷電源后2秒，利用裝在軸上的制動器將整個傳動系統(tǒng)制動住。求所需的制動力矩M1。7-1答案：該輪系為定軸輪系i12=1/2=（-1）1z2/z1 2=-1/2=-0.512=2=-0.51i23=2/3=（-1）1z3/z2 3=0.251根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量公式JV=Jsi（i/1）2+mi（Vsi/1）2JV= Js1（1/1）2Js2（2/1）2Js2（2/1）2Js3（3/1）2=Js1Js2/4Js2/4 Js3/16=0.010.04/4+0.01/4+0.04/