機(jī)械原理(哈)課后習(xí)題

機(jī)械原理習(xí)題

第二章習(xí)題

2-1解釋下列概念

1.運(yùn)動(dòng)副；2.機(jī)構(gòu)自由度;3.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；4.機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析;

5.高副低代。

2-2驗(yàn)算下列機(jī)構(gòu)能否運(yùn)動(dòng),看運(yùn)動(dòng)是否具有確定性，并給出具有確

定運(yùn)動(dòng)的修改方法。

題2-2

2-3繪出下列機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，并計(jì)算其自由度，并說明注意事項(xiàng)。

2-4計(jì)算下列機(jī)構(gòu)自由度，并說明其自由度（其中構(gòu)件1均為機(jī)架）。

D

BD

題2-4

2-5計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度，并確定桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別（如圖所示機(jī)

構(gòu)分別以構(gòu)件2、4、8為原動(dòng)件）。

題2-5

第三章習(xí)題

3-3在圖示較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知：lBC=50mm,ICD=35mm，lAD-30mm,

AD為機(jī)架，并且1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求加

的最大值；2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求3的最小值；3）若此機(jī)

構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求加的數(shù)值。

3-5在圖示的齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)中，試用瞬心法求齒輪1與齒輪3的

傳動(dòng)比例/g。

6

題3-5

3-6在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知廠=5Qmm,lOA-22mm,lAC-80mm,%=90。，

凸輪，凸輪1以角速度例=l（k〃/s逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。試用瞬心法求從

動(dòng)件2的角速度g。

題3-6

3-7在的四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，lAB-60mm,lCD=90mm,lAD-lBC=120/n/n,

a>2=Wrad/s,試用瞬心法求：1）當(dāng)°=165。時(shí)，點(diǎn)C的速度匕；2）

當(dāng)夕=165。時(shí)，構(gòu)件3的BC線上（或其延長線上）速度最小的一點(diǎn)E

的位置及其速度的大?。?）當(dāng)匕=0時(shí)，e角的值（有兩個(gè)解）。

3-8在轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)中，已知lAC=50/wn,聯(lián)=lOOzn/n,

g=20r〃/s,求在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，構(gòu)件3的角位移、角速度和角加

速度。

3-11已知lAB=150mm,lBC=600/?Z//J?lCE=120mm,lCD=500/nm,

lEF=600mm,xD-400mm,yD-500mm,yF=600mm,曲柄1作等速轉(zhuǎn)

動(dòng)，其轉(zhuǎn)速〃?=5"min。求在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中活塞5的位移、速度和

加速度變化曲線。

3-20設(shè)計(jì)一校鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的長度％=75,即，行程

速比系數(shù)K=L5,機(jī)架AD的長度兀=100〃〃“，搖桿的一個(gè)極限位置

與機(jī)架間的夾角=45。，求曲柄的長度3和連桿的長度曝。

R

題3-20

3-21設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的長度G=290mm,搖桿

兩極限位置間的夾角〃=32。，行程速比系數(shù)K=L25,若曲柄的長度

lAB=75〃加，求連桿的長度加和機(jī)架的長度兀。并校驗(yàn)最小傳動(dòng)角/min

是否在允許值范圍內(nèi)。

題3-21

3-22設(shè)計(jì)一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊的行程速比系數(shù)K=L5,滑

塊的沖程1CIC2=50mm,導(dǎo)路的偏距e=20〃〃〃,求曲柄長度/相和連桿長

度噎。

3-24試設(shè)計(jì)一校鏈四桿機(jī)構(gòu)，近似實(shí)現(xiàn)函數(shù)y=logx,1）設(shè)x的變化

區(qū)間為1WXV2,先用解析法求出此機(jī)構(gòu)，再用數(shù)值比較法的程序計(jì)

算，并比較其結(jié)果。2）多次改變x的變化區(qū)間，用數(shù)值比較法求出

結(jié)果，分析其變化情況。

3-25如圖所示，當(dāng)連架桿處于4/8八%殳和A383位置，另一連

架桿CD上的某一標(biāo)線DE對(duì)應(yīng)處于位置DE1、。氏和DE3時(shí)，兩連

架桿所對(duì)應(yīng)的角位置分別為：例=550,必=60。；必=萬，%=85。；%=105°,

“3=100°。若給定〃o=300mm,試設(shè)計(jì)此較鏈四桿機(jī)構(gòu)，并討論是否還

可以再給定其它桿長限制，如再給定LAB=iOQmm是否可以設(shè)計(jì)出該

機(jī)構(gòu)。

3-26已知顆式破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=1.2,顆板長度”=350〃〃”，

其擺角材=35。，曲柄長度LAB=80mm,試確定該機(jī)構(gòu)的連桿BC和機(jī)

架AD的長度，并驗(yàn)算其最小傳動(dòng)角/n是否在允許范圍之內(nèi)。

3-28用錢鏈四桿機(jī)構(gòu)作電爐爐門的啟閉機(jī)構(gòu)，若已知其兩活動(dòng)較鏈

中心3、。的位置及爐門的兩個(gè)位置尺寸如圖示，試確定固定較鏈中

心4、。位置及AB、BC、CD各桿桿長。

3-33為什么機(jī)器人操作機(jī)多選用開式鏈機(jī)構(gòu)的型式，其主要優(yōu)點(diǎn)是什

么？

3-34什么是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題？試舉一個(gè)二自由度或三自由度機(jī)

器人的例子來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題求解練習(xí)。

第四章習(xí)題

4-1在擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件行程角〃2=3?！悖?/p>

①“=120。，①，=120。，①[=120。，從動(dòng)件推程、回程分別采用等加速

等減速和正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律；試寫出擺動(dòng)從動(dòng)件在各行程的位移方

程式。

4-3在圖示偏置滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪1的工作輪廓

為圓，其圓心和半徑分別為C和R,凸輪1沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)

從動(dòng)件往復(fù)移動(dòng)。已知:R=100mm,OC=20mm＞偏距e=10機(jī)山,滾子

半徑/7=10〃加，試回答：1）繪出凸輪的理論輪廓；2）凸輪基圓半徑

r0=?從動(dòng)件行程〃=?3）推程運(yùn)動(dòng)角中。=?回程運(yùn)動(dòng)角叱=?遠(yuǎn)休止角

中,=?近休止角叫=?4）從動(dòng)件推程、回程位移方程式；5）凸輪機(jī)構(gòu)

的最大壓力角anwt=?最小壓力角。汨=?又分別在工作輪廓上哪點(diǎn)出

現(xiàn)？6）行程速比系數(shù)K=?

4-4在圖示滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪1的工作輪廓為圓

其圓心和半徑分別為C和R,凸輪1沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)從動(dòng)件

往復(fù)擺動(dòng)。已知：R=100/nw,OC=30mm,擺桿長度/=90加中心距

?-125mm,滾子半徑r,=10〃〃〃，試回答：1）繪出凸輪的理論輪廓；2）

該機(jī)構(gòu)為推擺式還是拉擺式？3）推程運(yùn)動(dòng)角中。=?回程運(yùn)動(dòng)角n=?

遠(yuǎn)休止角①、=?近休止角叫=?4）凸輪基圓半徑“=?從動(dòng)件形成角

匕而=?5）凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角=?最小壓力角%加=?又分別在

工作輪廓上那點(diǎn)出現(xiàn)？6）行程速比系數(shù)K=?

B

題4-4

4-6設(shè)計(jì)偏置滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪。已知：凸輪1沿瞬時(shí)針方向

等速轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪基圓半徑=40〃〃〃，偏距e=10%機(jī)，從動(dòng)件行程

h=30mm,滾子半徑r,=10mm,①0=150°,①,=30。，①；=120%①:=60°;

從動(dòng)件在推程、回程皆采用簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，試求凸輪理論輪廓和工作

輪廓上各點(diǎn)的坐標(biāo)值，并繪出凸輪的理論輪廓與工作輪廓。

第五章習(xí)題

5-2在圖示的漸開線齒闊中，基圓半徑5=100〃^,試求出：1）當(dāng)

9=135〃?〃？時(shí)，漸開線的展角，…漸開線壓力角斯和漸開線在K點(diǎn)

的曲率半徑0。2）/=20°、25。和30。，漸開線的壓力角％和向徑O。

題5-2

5-4今測得一漸開線直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒頂圓直徑乙=110,所，齒根圓直徑

df=87.5mm>齒數(shù)z=20,試確定該齒輪的模數(shù)機(jī)，齒頂IWJ系數(shù)〃；和

頂隙系數(shù)c*。

5-5已知一對(duì)外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪，齒數(shù)曷=20,馬=41,模

數(shù)m=2mm,h*-1>c-0.25,a-20°,求：1）當(dāng)該對(duì)齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒

輪時(shí)，試計(jì)算齒輪的分度圓直徑4、d2,基圓直徑%、dh2,齒頂圓

直徑%、da2,齒根圓直徑d/］、df2,分度圓上齒距°、齒厚S和齒槽

寬e。2）當(dāng)該對(duì)齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪且為正確安裝時(shí)的中心距a,齒輪1

的齒頂壓力角%,齒頂處齒闊的曲率半徑

5-6漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基圓和齒根圓重合時(shí)的齒數(shù)為多少（考慮正常

齒和短齒兩種情況）？齒數(shù)為多少時(shí)基圓大于齒根圓？

5-7已知一對(duì)外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其傳動(dòng)比%2=24,模

數(shù)〃?=5機(jī)機(jī)，壓力角a=20°,h：=1,c*=0.25,中心距a=170〃?〃z,試

求該對(duì)齒輪的齒數(shù)號(hào)，Z2,分度圓直徑4、d2,齒頂圓直徑%、da2,

基圓直徑%、dh2O

5-8試指出題5-7的一對(duì)齒輪中，哪一個(gè)齒輪的基圓齒厚基圓直徑.大

一些？計(jì)算出該對(duì)齒輪的公法線長度和相應(yīng)的跨齒數(shù)。

5-11設(shè)有一對(duì)外嚙合直齒圓柱齒輪Z|=20,七=31，模數(shù)％=5〃加，壓

力角a=20。齒頂高系數(shù)%=1,試求出其標(biāo)準(zhǔn)中心距a,當(dāng)實(shí)際中心距

a'=130/wn時(shí),其嚙合角優(yōu)為多少？當(dāng)取嚙合角，=25。時(shí)，試計(jì)算出

該對(duì)齒輪的實(shí)際中心距優(yōu)。

5-12對(duì)5-11中的一對(duì)齒輪,當(dāng)給定中心距屋=130〃加和給定嚙合角

，=25。的兩種情況，試選擇合適的變位系數(shù)占、々以滿足這兩種傳動(dòng)

要求。

5-13在回歸輪系中，已知Z|=15,z2=53,2=2mm；=21,z4=32,

%4=2.5m加，各齒輪的壓力角均為20。，試問：這兩對(duì)齒輪能否均用

標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)？若用變位齒輪傳動(dòng)，可能有幾種傳動(dòng)方案？用哪一種

方案比較好？

5-15已知一對(duì)外嚙合變位齒輪，&=15,Z2=42,若取用=±1.0,

x2=-1.0,tn=2mm,h：=1,c*=0.25,a=20。,試計(jì)算該對(duì)齒輪傳動(dòng)

的中心距，，嚙合角優(yōu)，齒頂圓直徑右、42,齒頂厚0、S〃2,試判

斷該對(duì)齒輪能否正常嚙合傳動(dòng)？為什么？

5-16設(shè)有一對(duì)平行軸外嚙合齒輪傳動(dòng)，Z]=18,J=35,m=2mm,中

心距a=54m加時(shí)，若不用變位直齒輪而用斜齒圓柱齒輪來配湊此中心

距，其螺旋角應(yīng)為多少？

5-17設(shè)一對(duì)斜齒圓柱齒輪，Z|=20,0=41,m=4mm,a=20。，若取

其螺旋角4=15。，在求得中心距。進(jìn)行圓整后再最后確定螺旋角力值,

試計(jì)算：1）該對(duì)斜齒輪分度圓及齒頂圓直徑。2）若齒寬8=30〃加，

試計(jì)算其端面重合度分、軸向重合度力和總重合度￡,。3）求當(dāng)量齒

數(shù)Z心心，并決定加工時(shí)的銃刀號(hào)數(shù)。

5-19已知一螺桿傳動(dòng)的參數(shù)為：螺桿頭數(shù)芍=1,傳動(dòng)比％=40,蝸輪

直徑4=200〃〃〃，蝸桿的導(dǎo)程角/=5.71。，試確定：模數(shù)〃?，傳動(dòng)中心

距a。

5-21已知一對(duì)直齒圓錐齒輪的基本為：Z1=15,z2=30,m-\Qmrn,

h：=l,c*=0.2,E=90。，試計(jì)算該對(duì)圓錐齒輪的基本尺寸，并判斷小

齒輪芍是否會(huì)產(chǎn)生根切。

第六章習(xí)題

6-3在圖示的蝸桿傳動(dòng)中，試分別在左右兩圖上標(biāo)出蝸桿1的旋向和

轉(zhuǎn)向。

6-4圖示為一滾齒機(jī)工作臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)與蝸輪5相固聯(lián)。

已知&=z；=20,Z2=35,z；=l（右旋），^5=40,滾刀Z6=1（左旋），

Z7=28。若要加工一個(gè)四=64的齒輪，試決定掛輪組各輪的齒數(shù)芯和

Z4。

6-6在圖示輪系中，已知zi=60,Z2=15,Z3=18,各輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪,

且模數(shù)相同。試決定Z4并計(jì)算傳動(dòng)比3的大小及系桿”的轉(zhuǎn)向。

題6-6

6-8在圖示的雙級(jí)行星齒輪減速器中，各齒輪的齒數(shù)為：ZI=Z6=20,

Z3=Z6=40，Z2=Z5=10'試求:

1)當(dāng)固定齒輪4時(shí)，傳動(dòng)比,?叫;

2)當(dāng)固定齒輪3時(shí)，傳動(dòng)比，/。

題6-8

6-10在圖示的腳踏車?yán)锍瘫淼臋C(jī)構(gòu)中，C為車輪軸，各輪齒數(shù)為

Z尸17,23=23,Z4=19,z「20,Z5=24。設(shè)輪胎受壓變形后使28英寸

的車輪的有效直徑為0.7m,當(dāng)車行1km時(shí)，表上的指針剛好回轉(zhuǎn)

一周，求齒輪2的齒數(shù)Z2。

題6-10

第七章習(xí)題

7-1偏心楔塊式摩擦棘輪機(jī)構(gòu)的偏心楔塊是半徑等于50mm的圓弧，

中心距麗=100mm,摩擦輪直徑4=ioomm,摩擦系數(shù)/=01。試按

。=0即的條件確定偏心楔塊的幾何尺寸（轉(zhuǎn)動(dòng)中心與圓弧中心間偏

距e,轉(zhuǎn)動(dòng)中心到楔緊點(diǎn)距離/）。

題7-1

7-2外槽輪機(jī)構(gòu)中，已知主動(dòng)撥盤等速回轉(zhuǎn)，槽輪槽數(shù)z=6,槽輪

運(yùn)動(dòng)角，與停歇角。之比，=2。試求：1）槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)7

2）圓銷數(shù)股

7-3已知外槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)Z=8,主動(dòng)撥盤的角速度例=iorad/s。

試求：1）主動(dòng)撥盤上圓柱銷在什么位置時(shí)，槽輪的角加速度J最

大？

2）槽輪的最大角加速度—”。

7-4設(shè)在〃個(gè)工位的自動(dòng)機(jī)中，用不完全齒輪來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的間歇

轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，若主、從動(dòng)齒輪的假想齒數(shù)（即補(bǔ)全的齒數(shù)）相等，

試求從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間，2與停歇時(shí)間6之比?為多少？

-2

7-5在單萬向聯(lián)軸節(jié)中，軸1以1500r/min等速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸3變速轉(zhuǎn)

動(dòng)，其最高轉(zhuǎn)速為1732r/min。

試求：1）軸3的最低轉(zhuǎn)速；

2）在軸1轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)中，例為哪些角度時(shí)，兩軸的轉(zhuǎn)速相等？

第九章習(xí)題

9-1在圖示減速器中，已知各輪的齒數(shù)z尸Z3=25,Z2=Z4=50,各輪的

2

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量A=/3=0.04kgm2,J2=J4=0.16kgm,（忽略各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣

量），作用在軸m上的阻力矩M3=100Nm。試求選取I軸為等效構(gòu)

件時(shí)一，該機(jī)構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/和M3的等效阻力矩Mr。

題9-1

9-3已知某機(jī)械主軸與制動(dòng)器直接相聯(lián)，以主軸為等效構(gòu)件時(shí)，機(jī)

械的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/=lkg-m2