機械原理練習題答案

-PAGE1.z.一、填空題和填空題。1．在平面機構中若引入個高副將引入個約束，而引入個低副將引入2個約束，則活動構件數(shù)、約束數(shù)與機構自由度的關系是=3-2-。2．機構具有確定運動的條件是：機構的自由度大于零，且機構自由度數(shù)等于原動件數(shù)；若機構自由度Ｆ>0，而原動件數(shù)<F，則構件間的運動是不確定的；若機構自由度Ｆ>０，而原動件數(shù)>F，則各構件之間運動關系發(fā)生矛盾，將引起構件損壞。3.下圖為一對心曲柄滑塊機構，若以滑塊3為機架，則該機構轉(zhuǎn)化為定塊機構；若以構件2為機架，則該機構轉(zhuǎn)化為搖塊機構。4．移動副的自鎖條件是驅(qū)動力在摩擦角之內(nèi)；轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是驅(qū)動力在摩擦圓之內(nèi)。5．在凸輪機構的各種常用從動件運動規(guī)律中，等速運動規(guī)律具有剛性沖擊；等加速等減速、間諧運動規(guī)律具有柔性沖擊；而正弦加速度、五次多項式運動規(guī)律無沖擊。6．內(nèi)嚙合斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是模數(shù)相等，；壓力角相等；螺旋角相等。7．等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量可根據(jù)等效原則：等效構件所具有的動能等于整個機械系統(tǒng)的動能來確定。8．剛性轉(zhuǎn)子靜平衡條件是分布于轉(zhuǎn)子上的各個偏心質(zhì)量的離心慣性力的合力為零或者質(zhì)徑積的向量和為零；而動平衡條件是當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子上分布在不同平面內(nèi)的各個質(zhì)量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩為零。9．用標準齒條形刀具加工標準齒輪時，其刀具的中線與輪坯的分度圓之間作純滾動；加工變位齒輪時，其刀具的節(jié)線與輪坯的分度圓之間作純滾動。10．平面四桿機構中，是否存在死點，取決于_B是否與連桿共線。A．主動件B.從動件C.機架D.搖桿11．在平面連桿機構中，欲使作往復運動的輸出構件具有急回特性，則輸出構件的行程速比系數(shù)K____A____。A．大于1B．小于1C．等于1D．等于12．_____C___盤形凸輪機構的壓力角恒等于常數(shù)。A．擺動尖頂推桿B．直動滾子推桿C．直動平底推桿D．擺動滾子推桿13．為使凸輪機構的滾子從動件實現(xiàn)預期的運動規(guī)律，設計時必須保證關系式C。A．滾子半徑rr≤凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑ρminB．滾子半徑rr≥凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑ρminC．滾子半徑rr<凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑ρminD．滾子半徑rr不受任何限制14.當凸輪基圓半徑相同時，從動件導路向推程中從動件與凸輪的相對速度瞬心一側(cè)偏置，可以___A_____凸輪機構推程的壓力角。（A）減?。˙）增加（C）保持原來15.為了減輕飛輪尺寸和重量，飛輪通常應裝在__A_______。（A）高速軸上（B）低速軸上（C）機架上16.蝸桿蝸輪傳動中，模數(shù)為m，蝸桿頭數(shù)為z1，蝸桿直徑系數(shù)為q，蝸輪齒數(shù)為z2，則蝸桿直徑d1=___C__________。A）mz1（B）mz2（C）mq17.在鉸鏈四桿機構ABCD中，已知AB=25mm，BC=70mm，CD=65mm，AD=95mm，當AD為機架時，是__B____機構；當AB為機架時，是____A_____機構。（A）雙曲柄機構；（B）曲柄搖桿機構；（C）雙搖桿機構18.若機構正反行程效率分別用和表示，則設計自鎖機構時應滿足要____B_____。(A)(B)(C)19.機構具有確定運動的條件是__機構的自由度大于零，且機構自由度數(shù)等于原動件數(shù)____。20.高副低代必須滿足的條件是_代替前后機構的自由度不變_，_代替前后機構的瞬時速度和瞬時加速度不變___________。21．在曲柄搖桿機構中，當__C____，將出現(xiàn)死點。曲柄為原動件且曲柄與連桿共線；曲柄為原動件且曲柄與機架共線時；搖桿為原動件且曲柄與連桿共線時；（D）搖桿為原動件且搖桿與機架共線時。22．在以曲柄為主動件的曲柄搖桿機構中，最小傳動角出現(xiàn)在_B_____。（A）曲柄與連桿兩次共線位置之一；（B）曲柄與機架兩次共線位置之一；（C）曲柄與連桿共線時；（D）曲柄與機架共線時23．在下列四桿機構中，不能實現(xiàn)急回運動的機構是_C_____。曲柄搖桿機構；（B）導桿機構；（C）對心曲柄滑塊機構；（D）偏置曲柄滑塊機構24．下述幾種運動規(guī)律中，___B___既不會產(chǎn)生柔性沖擊也不會產(chǎn)生剛性沖擊。等速運動規(guī)律；（B）擺線運動規(guī)律；（C）等加速等減速運動規(guī)律；（D）簡諧運動規(guī)律25．對心直動尖頂盤形凸輪機構的推程壓力角超過許用值時，可采用__A____措施來解決。（A）增大基圓半徑；（B）改為滾子推桿；（C）改變凸輪轉(zhuǎn)向26．正變位齒輪與標準齒輪相比較，其分度圓齒厚__B____，齒根高__A____。（A）減小（B）增大（C）不變27．機構處于死點位置時，其傳動角γ為0度，壓力角α為90度。28．滾子從動件盤形凸輪的理論廓線和實際廓線之間的關系為（D）

a)兩條廓線相似

b)兩條廓線相同

c)兩條廓線之間的徑向距離相等

d)兩條廓線之間的法向距離相等29．鉸鏈四桿機構的壓力角是指在不計摩擦力的情況下連桿作用于_從動件______上的力與該力作用點速度所夾的銳角。30．漸開線斜齒輪的_法面______參數(shù)為標準值；而尺寸計算應按___端面____上的參數(shù)代入直齒輪的計算公式。31．速度瞬心是兩剛體上_相對速度______為零的重合點32．為減小飛輪的重量和尺寸，應將飛輪安裝在_高速______軸上。33．漸開線的形狀取決于_基圓______的大小。34．具有相同理論廓線，只有滾子半徑不同的兩個對心直動滾子從動件盤形凸輪機構，其從動件的運動規(guī)律1，凸輪的實際廓線2。①相同②不相同③不一定35．用標準齒條形刀具加工標準齒輪時，其刀具的中線與輪坯分度圓之間作純滾動。36．對于移動平底從動件凸輪機構，選擇適當?shù)钠?，通常是為了減輕從動件過大的彎曲應力。37．平行軸外嚙合直齒圓柱齒輪機構的正確嚙合條件是摸數(shù)和壓力角分別相等且兩齒輪的螺旋角的大小相同_，旋向相反___。38．周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法是_安裝飛輪______，非周期性速度波動調(diào)節(jié)方法是_安裝調(diào)速器______。判斷題。1．凡是以最短桿為機架的鉸鏈四桿機構，都是雙曲柄機構。（錯）2．在曲柄搖桿機構中，壓力角越大，對傳動越不利。（對）3．如果機構的自由度數(shù)F=2則機構作無確定性運動。（錯）4．兩個理論廓線相同、滾子半徑不同的凸輪機構，從動件運動規(guī)律不同。（錯）5．如果連桿機構的極位夾角不為零，則說明該機構具有急回特性。（對）6．由于平行軸斜齒圓柱齒輪機構的幾何尺寸在端面計算，所以基本參數(shù)的標準值規(guī)定在端面。（錯）7．周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法是加調(diào)速器。（錯）8．在曲柄滑塊機構中，只有當滑塊為原動件時，才會出現(xiàn)死點。（對）9．在凸輪從動件常用的運動規(guī)律中，等速運動規(guī)律會產(chǎn)生柔性沖擊。（錯）10．在移動滾子從動件的凸輪機構中，可通過選取從動件適當?shù)钠梅较騺慝@得較小的推程壓力角。（對）11．只有一對標準齒輪在標準中心距情況下嚙合傳動時，嚙合角的大小才等于分度圓上的壓力角。（錯）12．飛輪一般安裝在高速軸上的原因是速度變化小。（錯）13．若機構正反行程效率分別為和表示，則設計自鎖機構是應滿足0，0。（錯）14．在機械系統(tǒng)中，其運轉(zhuǎn)不均勻程度可用最大角速度和最小角速度之差表示。（錯）15．在鉸鏈四桿機構中，由于連桿作的是平面運動，所以連桿跟其他構件不可能存在絕對瞬心。（錯）16．組成正傳動的齒輪應是正變位齒輪。（錯）17．飛輪一般安裝在高速軸上的原因是速度變化小。（錯）18．作用于等效構件上等效力等于作用在機械中所有外力的合力。（錯）19．對漸開線直齒圓柱齒輪，可用改變螺旋角的辦法調(diào)整中心距。（錯）20．軸承對軸頸的總反力始終與摩擦圓相切。（對）21．在曲柄搖桿機構中，壓力角越大，對傳動越不利。（對）22．把若干個自由度為零的基本桿組依次連接到原動件和機架上，就可以組成一個新的機構。（對）23．動平衡的剛性轉(zhuǎn)子一定靜平衡，靜平衡的轉(zhuǎn)子不一定動平衡。(對)24．為了避免滾子從動件凸輪機構中凸輪實際廓線產(chǎn)生過度切割，應選擇較大的滾子半徑。（錯）25．導桿機構傳動性能最差。（錯）26．一個正在運轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)副，只要外力的合力切于摩擦圓，這個回轉(zhuǎn)副將逐漸停止回轉(zhuǎn)。（錯）27．在曲柄搖桿機構中，搖桿位于兩極限位置時曲柄兩位置所夾的銳角，稱為極位夾角。（對）28．在設計用于傳遞平行軸運動的斜齒圓柱齒輪機構時，若中心距不等于標準中心距，則只能采用變位齒輪以配湊實際中心距。(錯)機構自由度的計算及拆桿組。1．計算圖示機構的自由度，用低副代替高副，并確定機構所含桿組的數(shù)目和級別以及機構的級別。解（1）計算機構的自由度。滾子處有局部自由度。F=3n－2p5－p4=3×6－2×8－1=1（2）高副低代。如圖所示（3）該機構是由原動件1、三個Ⅱ級桿組（2-3和6-7、4-5）故該機構級Ⅱ機構。（4分）2．計算圖示機構的自由度，用低副代替高副，并確定機構所含桿組的數(shù)目和級別以及機構的級別。解（1）計算機構的自由度。A處有局部自由度，G處有虛約束，F(xiàn)=3n－2p5－p4=3×6－2×8－1=1（2）高副低代。如圖（b）所示（3）該機構是由原動件2、機架1、1個Ⅱ級桿組（7-8）和一個Ⅲ級桿組（3-4-5-6）組成的，故該機構為Ⅲ級機構。3.計算圖示機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。拆桿組。試計算圖示機構的自由度，并分析此機構的組成情況。已知DE=FG，DF=EG，DH=EI。解（1）自由度計算D和E為復合鉸鏈，B點處有局部自由度，F(xiàn)G桿及其兩端的轉(zhuǎn)動副所引入的約束為虛約束，應予去除。將凸輪與滾子組成的高副以一個虛擬構件和兩個轉(zhuǎn)動副做高副低代，如圖所示。計算自由度：（2）分析機構的組成情況如圖所示，此機構由四個Ⅱ級桿組和一個Ⅰ級機構組成。因此是一個Ⅱ級機構。4.計算圖示機構的自由度，用低副代替高副，并確定機構所含桿組的數(shù)目和級別以及機構的級別。（1）計算機構的自由度。B處有局部自由度，G處有復合鉸鏈，（2）高副低代。如圖（b）所示（3）該機構是由原動件1、機架9、兩個Ⅱ級桿組（2'-3和6-7）和一個Ⅲ級桿組（4-5-6-8）組成的，故該機構為Ⅲ級機構。三、連桿機構的計算題。1.在圖示鉸鏈四桿機構中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD為機架，若將此機構為雙搖桿機構，求lAB的取值范圍。解：圖示機構要稱為雙搖桿機構，必須滿足最短桿與最長桿之和大于其他兩桿之和。1）AB為最短桿，,,,所以-PAGE1.z.2）AB是最長桿，,,3）AB既不是最長也不是最短，，,-PAGE1.z.2.如圖所示曲柄滑塊機構，曲柄AB等速整周回轉(zhuǎn)。設曲柄為主動件，滑塊朝右為工作行程，確定曲柄的合理轉(zhuǎn)向；設曲柄為主動件，畫出急位夾角，最小傳動角出現(xiàn)的位置；此機構在什么情況下，出現(xiàn)死點位置，指出死點位置。解：1）曲柄逆時針轉(zhuǎn)動。3）當以滑塊為原動件且曲柄與連桿共線的兩個位置時，機構出現(xiàn)死點位置。3.設計一曲柄搖桿機構，當曲柄為主動件，從動搖桿處于兩極限位置時，連桿的兩鉸鏈點的連線正好處于圖示之C11和C22位置，且連桿處于極限位置C11時機構的傳動角為40。若連桿與搖桿的鉸接點取在C點（即圖中之C1點或C2點），試用圖解法求曲柄AB和搖桿CD之長。（直接在圖上作圖，保留做圖線，不用寫作圖步驟，l=0.001mm）4.在圖示導桿機構中，已知，試問：(1)欲使其為曲柄擺動導桿機構，的最小值為多少；(2)該曲柄擺動導桿機構的傳動角為多大。解：(1)-.z.四、凸輪機構的計算及分析題。1.如圖所示，偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，已知凸輪實際輪廓線為一圓心在O點的偏心圓，其半徑為R.從動件的偏距為e，試用作圖法：確定凸輪的合理轉(zhuǎn)向；順時針畫出該機構的凸輪理論廓線及基圓；標出當從動件從圖示位置升到位移s時,對應凸輪的轉(zhuǎn)角及凸輪機構的壓力角；2．試在圖上標出從C點接觸到D點接觸時，凸輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角φ，及在D點接觸時凸輪機構的壓力角α。3.如圖所示為一偏置擺動滾子從動件盤形凸輪機構，凸輪為偏心輪，轉(zhuǎn)向如圖。試在圖上：（1）畫出該凸輪的基圓和理論廓線；（2）標出該位置時從動件擺角和壓力角，并求出該位置時從動件的角速度；五、齒輪機構計算題。1.一對外嚙合漸開線直齒圓柱標準齒輪，已知z1=18，z2=41，m=4mm，=20，ha=1，c=0.25。（14分）（1）分別計算兩輪的分度圓半徑、基圓半徑、節(jié)圓半徑、頂圓半徑、標準中心距、分度圓齒距；(2)若中心距加大，回答下列問題（把不對的劃去）1）節(jié)圓半徑r’（變大，變小，不變）2）分度圓半徑r（變大，變小，不變）3）嚙合角（變大，變小，不變）4）傳動比i12（變大，變小，不變）5）齒側(cè)間隙（有，沒有）6）節(jié)圓壓力角（等于，大于，小于）嚙合角。解：分度圓半徑：小齒輪：大齒輪：基圓半徑:小齒輪:大齒輪:節(jié)圓半徑：小齒輪：大齒輪：齒頂圓半徑：小齒輪：大齒輪：中心距:分度圓齒距:（2）1)增大2）不變3）變大4）不變5）有6）等于2．一對外嚙合漸開線直齒圓柱標準齒輪，已知z1=19，z2=41，m=3mm，=20，ha=1，c=0.25。（1）分別計算兩輪的分度圓直徑、基圓直徑、頂圓直徑、根圓直徑、標準中心距、齒距、基圓齒距；（7分）(2)用作圖法確定實際嚙合線長，由此計算重合度。（5分）解：(1)d1=19×3=57mmd2=41×3=123mmha=1×3=3mmhf=1.25×3=3.75mmc=3.75－3=0.75mma=0.5×(57+123)=90mmda1=57+2×3=63mmda2=123+2×3=129mmdf1=57－2×3.75=49.5mmdf2=123－2×3.75=115.5mmdb1=57×cos20°=53.563mmdb2=123×cos20°=115.583mmp=3×π=9.425mmpb=3×π×cos20°=8.882mm（7分）如圖所示實際嚙合線長B1B2=14.4mm重合度ε=14.4/8.882=1.623.兩個相同的漸開線標準直齒圓柱齒輪，其在標準安裝下傳動。若兩輪齒頂圓正好通過對方的極限嚙合點，試求兩輪理論上的齒數(shù)應為多少？解:如圖所示，實際嚙合線段即為理論嚙合線段，此時正好不發(fā)生根切。因為所以又因為所以當兩輪齒數(shù)時，正好，而不發(fā)生根切，但齒輪齒數(shù)只能取整數(shù)，則兩輪齒數(shù)時，其最少齒數(shù)為13。4.已知*對漸開線直齒圓柱齒輪傳動，中心距a=350mm傳動比i=2.5，=20，ha=1，c=0.25，根據(jù)強度等要求模數(shù)m必須在5、6、7mm三者中選擇，試設計此對齒輪的以下參數(shù)和尺寸。（1）齒輪的齒數(shù)z1、z2，模數(shù)m，傳動類型；（2）分度圓直徑d1、d2，齒頂圓直徑da1、da2，根圓直徑df1、df2，節(jié)圓直徑d1、d2，嚙合角；（3）若實際安裝中心距a=351mm，上述哪些參數(shù)變化？數(shù)值為多少？解:（1）所以所以（2）分度圓直徑：小齒輪：大齒輪：齒根圓直徑:小齒輪:大齒輪:節(jié)圓直徑：小齒輪：大齒輪：嚙合角：（3）、、發(fā)生變化所以（（1.5分）5.用齒條形刀具加工一直齒圓柱齒輪，設已知被加工齒輪輪坯的角速度，刀具移動的速度，刀具的模數(shù),壓力角。求被加工齒輪的齒數(shù)。解：所以六、輪系的計算題。1．在圖示組合機床分度工作臺驅(qū)動系統(tǒng)的輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=2（右旋），z2=46，z3=18，z4=28，z5=18，z6=28。（1）試分析該輪系由哪些基本輪系組成。（2分）（2）試求i16及齒輪6方向。（10分）解：該輪系是一個帶有蝸輪蝸桿傳動的混合行星輪系蝸輪2的轉(zhuǎn)動方向為逆時針方向（從左向右看）在由2、3、4、5、6組成的行星輪系中齒輪6的轉(zhuǎn)向與蝸輪2的轉(zhuǎn)向相同。2.在圖示輪系中，所有齒輪均為標準齒輪，齒數(shù)z1=30，z2=68，試問：z1=？，z2=？該輪系屬于何種輪系？解:（1）因為所以（2）差動輪系3.在圖示輪系中，已知z1=22，z3=88，z4=z6，試求：傳動比i16；該機構的自由度F，并指明虛約束、復合鉸鏈和局部自由度。解：（1）4-5-6定軸輪系（1）1-2-3-6差動輪系（2）由于帶入（2）中得（2）4.如圖所示輪系中，，，組成輪系的各齒輪模數(shù)相同。齒輪和軸線重合，且齒數(shù)相同。求輪系傳動比解：1-2-5-4差動輪系5-2-2’-3-4差動輪系1’-6-3’定軸輪系由于各齒輪模數(shù)相同，所以由于齒輪1’和3’同軸，所以把齒數(shù)帶入上面三式，并聯(lián)立求解得5.在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為z1=1，z2=30，z2=14，z3=18，z5=20，z6=15。主動輪1為右旋渦桿，其轉(zhuǎn)向如圖所示。1）分析該輪系的組合方式；2）求z4、z4及傳動比i14;3）畫出輪2和輪4的轉(zhuǎn)向。解：解:1）1-2蝸桿傳動2-3-4-5差動輪系4-5-6定軸輪系2）1-2蝸桿傳動=1\*GB3①4-5-6定軸輪系=2\*GB3②2-3-4-5差動輪系所以=3\*GB3③由于=4\*GB3④聯(lián)立上式求解得3）齒輪2的轉(zhuǎn)向是向上的，齒輪4的轉(zhuǎn)向是向下的。七、飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算題。1.已知*機械一個穩(wěn)定運動循環(huán)內(nèi)的等效力矩如圖所示，等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，等效構件的最大及最小角速度分別為：及。試求：1）等效驅(qū)動力矩的大??；2）運轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)；3）當要求在0.05范圍內(nèi)，并不計其余構件的轉(zhuǎn)動慣量時，應裝在等效構件上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。解:(1)驅(qū)動力矩所以(2)(5分)(5分)(3)2.如圖所示為*剪床以電動機轉(zhuǎn)子為等效構件時的等效阻力矩曲線,它的循環(huán)周期為，即電動機轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)完成一次剪切。設驅(qū)動力矩為常數(shù)及機組各構件的等效轉(zhuǎn)動慣量可以忽略不計，試完成下列計算：求驅(qū)動力矩，并以圖線表示在圖上；求最大贏虧功；設電動機轉(zhuǎn)速為，許用的速度不均勻系數(shù)，求安裝在電動機軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量.解：3.在圖（a）所示的傳動系統(tǒng)中，齒輪1為主動輪，其上作用的主動力矩M1為常數(shù)，齒輪2上作用有阻力矩M2，其值隨齒輪2的轉(zhuǎn)角作周期性變化：當齒輪2由0°