機(jī)械原理考試試題及答案經(jīng)典題庫(kù) (一)

試題1

一、選擇題（每空2分，共10分）

1、平面機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于D.

A、從動(dòng)件的尺寸

B、機(jī)構(gòu)組成情況

C、原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律

D、原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的組成情況

2、一較鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度分別為30mm?60mm,80mm,100mm,當(dāng)以30mm的桿為機(jī)

架時(shí)，則該機(jī)構(gòu)為A機(jī)構(gòu)。

A、雙搖桿

B、雙曲柄

C、曲柄搖桿

D、不能構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)

3、凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用C時(shí),既無(wú)柔性沖擊也無(wú)剛性沖擊。

A、一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律

B、二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律

C、正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

D、余弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

4、平面機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題中，對(duì)“動(dòng)不平衡”描述正確的是B°

A、只要在一個(gè)平衡面內(nèi)增加或出去一個(gè)平衡質(zhì)量即可獲得平衡

B、動(dòng)不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來(lái)

C、靜不平衡針對(duì)軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑D之比b/D<0.2）

D、使動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實(shí)現(xiàn)平衡

5、漸開(kāi)線齒輪齒廓形狀決定于D。

A、模數(shù)

B、分度圓上壓力角

C、齒數(shù)

D、前3項(xiàng)

二、填空題（每空2分，共20分）

I、兩構(gòu)件通過(guò)面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為低副O(jiān)

2、作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心必在同一條直線上。

3、轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力臂W摩擦圓半徑。

4、斜齒輪傳動(dòng)與直齒輪傳動(dòng)比較的主要優(yōu)點(diǎn)：

____________嚙合性能好，重合度大，結(jié)構(gòu)緊湊____________________________O

5、在周轉(zhuǎn)輪系中，根據(jù)其自由度的數(shù)目進(jìn)行分類(lèi)：若其自由度為2,則稱(chēng)為差動(dòng)輪系，

若其自由度為1,則稱(chēng)其為行星輪系。

6、裝有行星輪的構(gòu)件稱(chēng)為行星架（轉(zhuǎn)臂或系桿）。

7、棘輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)中的組成有：搖桿、棘爪、棘輪等。

三、簡(jiǎn)答題（15分）

1、什么是構(gòu)件？

答：

構(gòu)件：機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體稱(chēng)為一個(gè)構(gòu)件；從運(yùn)動(dòng)角度講是不可再分的單位

體。

2、何謂四桿機(jī)構(gòu)的“死點(diǎn)”？

答：

當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若出現(xiàn)連桿與從動(dòng)件共線時(shí)，此時(shí)丫=0,主動(dòng)件通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件

上的力將通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，從而使驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有效分力為零，從動(dòng)件就不能運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的

這種傳動(dòng)角為零的位置稱(chēng)為死點(diǎn)。

3、用范成法制造漸開(kāi)線齒輪時(shí)，出現(xiàn)根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？

答：

出現(xiàn)根切現(xiàn)象的原因：

刀具的頂線（不計(jì)入齒頂比普通齒條高出的一段c*m）超過(guò)了被切齒輪的嚙合極限點(diǎn)

Ni,則刀具將把被切齒輪齒根一部分齒廓切去。

避免根切的方法：

a）減小齒頂高系數(shù)ha*

b）加大刀具角a

c）變位修正

四、計(jì)算題（45分）

1、計(jì)算如圖1所示機(jī)構(gòu)的自由度，注意事項(xiàng)應(yīng)說(shuō)明？（5*2）

小題a：

其中A、B處各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，B處有一個(gè)移動(dòng)副，C、D處的移動(dòng)副記作一個(gè)移動(dòng)副。

即〃=3,0=4,ph=0,p'=F'=0；所以該機(jī)構(gòu)自由度為：

,,

F=3n-（2p/+p/l-p）-F

=3x3-（2x4+0-0）-0

小題b：

其中A、B、C、G、H處各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，F(xiàn)處為復(fù)合較鏈有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，B處有一個(gè)

局部自由度，D、E處的兩個(gè)移動(dòng)副記作一個(gè)移動(dòng)副。即

n=7,月=9,「□，P'=°，尸'=1；所以該機(jī)構(gòu)自由度為:

F=3n-（2p,+p「力-F

=3x7-（2x9+l-0）-l

=1

2^如圖2所示機(jī)構(gòu)中，各尺寸為：/A/?=30mm,/AC=100mm,/fiz）=50mm,/o￡=40mm,曲柄

以等角速度3尸10rad/s運(yùn)動(dòng)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在外=45°時(shí)，點(diǎn)D和E的加速度，以

及構(gòu)件2的角速度和角加速度。（15分）

解：以Ui=0.0025m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖，如圖a所示。此機(jī)構(gòu)中構(gòu)件2和搖塊3組成移

動(dòng)副，且構(gòu)件2作平面一般運(yùn)動(dòng)，選C（C2和C3）為重合點(diǎn)，則Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,

33=32,a3=a2。

i.速度分析

vB=①幾=1。x0.03=03m/s

VC2~VB+VC2B~VC3+VC2C3

方向LABLBCIIBC

大小Y?0?

取uv=0.005m-s-'/mm作上式的速度圖（圖b）,再根據(jù)速度影像原理得點(diǎn)d及e。

vD=/Jvpd=0.005x45.2=0.23m/s（2p昉向）

vE=氏pe=0.005x34.4=0.1Im!s（沿pe方向）

jubc0.005x48.5.,喀口_但、

co.=—v—2=~=-----------------=2.A0n0rad/s（瞬H寸針）

lbc0.123

ii.加速度分析

2

aB=a^=co^lAB=100x0.03=3m/s

啖川=0；//=2.（X）2x0.123=0.49機(jī)//

虎2c3=2^3%2c3=2x2x0.005X34.5=0.69m/$2（方向七）

aC2=aH+aC2H+aC2B=aC3+°C2c3+aC2C3

方向8fACTBLBCIBCIIBC

大小vv?0V?

以lla=（）.（）4m?s-2/mm作加速度圖（圖c）,再加速度影像原理得點(diǎn)d，和e，，由圖可得:

2

aD=jun河=0.04x65.14=2.6\m/s（/'d'方向）

^=^7^=0.04x71.01=2.84〃〃『（沿p'e'方向）

a

△c2R72c20.04x25.85o....2

J=_C2B_=^a22=-------------=8.41%//S（順時(shí)針）

ICBG0.123

3、設(shè)計(jì)一對(duì)漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。已知Z/=18,z*36,模數(shù)m=3,壓力角

。與齒頂高系數(shù)%為標(biāo)準(zhǔn)值，試求：（10分）

I）該圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)匕02

2）兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、分度圓上齒厚

3）求兩輪的中心距

答：

a）該圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比

.236

%=2-=-=2

12418

b）兩輪的分度圓直徑：

d]=mzx=3x18=54/m?d2=tnz2=3x36=108mm

齒頂圓直徑：

dai=（z]-2h：）m=（18+2xl）x3=63nvn

da2—（z24-2h；）m=（36+2x1）x3=117iron

齒根圓直徑：

%i=（z「2"—2?）m=（18—2xl-2x0.25）x3=46.5mm

df2=(z2-2〃；一2c)m=(36-2x1-2x0,25)x3=100.5〃如

基圓直徑：

4“=4xcos8=54xcos20°=50.74〃〃〃

dh2=d2xcos5=117xcos20°=109.94〃〃〃

分度圓上齒厚:

7nn3.14x3

=4.7\mm

T2

兩輪中心距:

22

4、在圖示輪系中，已知：Zi=22,Z3=88,Z3'=Z5<,試求傳

動(dòng)比2。（10分）

答：齒輪1、2、3、H組成行星輪系部分；

齒輪3，、4、5組成定軸輪系部分；

其中行星輪系部分的傳動(dòng)比：

珞=用一%=一泌=一豆=一瑾=，4（1）

圖3

co3-coH平2422

定軸輪系部分:

九=笠-"=-三=-1(2)

由圖中可知:

(3)

又有:

(4)

由式1、2、3、4聯(lián)立可得:

八二9

五、設(shè)計(jì)題（10分）

設(shè)計(jì)一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，已知機(jī)架長(zhǎng)度100mm,行程速比系數(shù)K=1.5o（要求保留作圖軌跡,

以及必要的文字說(shuō)明）

解:

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角@=儂。、（曰=180^（15-1）=3夕

K+11.5+1

根據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的特性知：6=9；其中°為導(dǎo)桿的擺角

作圖步驟：

a）作Z.mDn=（p=9

b）作的角平分線，在該線上取4M=d=100加（即機(jī)架長(zhǎng)度）

c）過(guò)A點(diǎn)作導(dǎo)桿任一極位的垂線AG（或AC?）,其即為曲柄，故

。二dsin”/2）=100xsin（36/2）=30.90/77???

試題2

一、填空題（每題2分，共20分）

1、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)自由度數(shù)=機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)。

2、速度影像的相似原理只能應(yīng)用于同一構(gòu)件上的各點(diǎn)。

3、對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以滑塊為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化為定塊機(jī)構(gòu)（或直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）。

4、移動(dòng)副的自鎖條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在移動(dòng)副的摩擦角內(nèi)o

5、凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊。

6、漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。

7、直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的正確嚙合條件是：模數(shù)相等、壓力角相等,

8、有一外槽輪機(jī)構(gòu)，一知槽輪的槽數(shù)z=4,轉(zhuǎn)盤(pán)上裝有一個(gè)圓銷(xiāo)，則該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)

動(dòng)系數(shù)k=0.25

9、回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)平衡時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)平衡基面I:加平衡質(zhì)量。

10、當(dāng)兩構(gòu)件組成兼有滑動(dòng)和滾動(dòng)的高副時(shí)，其瞬心在

______________過(guò)接觸點(diǎn)高副元素的公法線________________________________處。

二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共25分）

1、簡(jiǎn)述構(gòu)件和零件的區(qū)別和聯(lián)系？

答：

a）構(gòu)件：從運(yùn)動(dòng)角度講是不可再分的單位體。

b）零件：從制造角度講是不可再分的單位體。

c）構(gòu)件可以由多個(gè)零件通過(guò)剛性聯(lián)結(jié)獲得。

2、什么是當(dāng)量摩擦系數(shù)？

答：為了計(jì)算摩擦力簡(jiǎn)便，把運(yùn)動(dòng)副元素幾何形狀對(duì)運(yùn)動(dòng)副的摩擦力的影響因素計(jì)入到摩擦

系數(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的摩擦系數(shù)稱(chēng)為當(dāng)量摩擦系數(shù)。

3、實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)有哪些?

答：

(1)連桿機(jī)構(gòu)

(2)凸輪機(jī)構(gòu)

(3)螺旋機(jī)構(gòu)

(4)齒輪齒條機(jī)構(gòu)

(5)組合機(jī)構(gòu)

4、機(jī)械的“平衡”與“調(diào)速”都可以減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷，但兩者有何本質(zhì)區(qū)別？

答：I）機(jī)械平衡是通過(guò)消除或減小慣性力和慣性力矩來(lái)減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷。

2）調(diào)速是使機(jī)械的運(yùn)動(dòng)避開(kāi)其共振區(qū)域，從而減小軸的撓度，獲得減輕機(jī)械中動(dòng)載荷的

目的。

5、簡(jiǎn)述漸開(kāi)線圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)主要有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

答：優(yōu)點(diǎn)：

（1）嚙合性能好：逐漸嚙入，逐漸嚙出，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。

（2）重合度大：降低每對(duì)齒輪的載荷，提高承載能力。

（3）結(jié)構(gòu)緊湊：避免根切的最小齒數(shù)小。

缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有軸向力。

三、計(jì)算題（共45分）

1、繪制縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（草圖）。（5分）

2、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度，并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組及機(jī)構(gòu)級(jí)

別。(10分)

答：見(jiàn)圖所示?；顒?dòng)構(gòu)件n=7；低副pl=10；

所以機(jī)構(gòu)的自由度為

/=3〃_(20+必_")_尸'=「H

3x7-(2x10+1x0—0)—0=1

以AB為原動(dòng)件：

機(jī)構(gòu)可分解成下圖。II級(jí)機(jī)構(gòu)Az^

L一盧?一,

A/巳L11級(jí)組n級(jí)組組

I

機(jī)架命與原動(dòng)件

因此該機(jī)構(gòu)為：【I級(jí)機(jī)構(gòu)

3、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。(5分)

歹1

/

?

!

>

1

答：A點(diǎn)為P|3；

B點(diǎn)為P12；

P23由三心定理求得，見(jiàn)圖。

4、在圖示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，N84C=90。，/^=60;ww,=12。加加，曲柄AB以等角速度

例二30wd/s轉(zhuǎn)動(dòng)，試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求構(gòu)件3的角速度和角加速度。（15分）

解：以U尸0.001m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖，如圖a所示。

22

lBC—J爆+=A/1204-60。134/n/n

a）速度分析

求%2

vB2=vfil=coJAB=30x0.06=1.8n?/s（方向垂直AB轉(zhuǎn)向同3。

求以3

匕3283

方向1ABIBC//AB

大小1.8?

取Uv=0.01m?s-i/mm作上式的速度圖（圖b）

%3=人PA=0.01x80.36=0.86/s（方向見(jiàn)圖）

%2公=從b也3=0.01x161.07?1.6/W/5（方向見(jiàn)圖）

他）=組=————T^6rad/s（逆時(shí)針）

33

lBC134xlO-

a）加速度分析

22

aB1=a^2=IAB-3Ox0.06=54m/s（方向3―>A）

心=62x0.134a4.8m/s（方向37C）

42B3=物02公=2乂6又1.6=19.26/S（方向_102始）

a，

aB2=aB3+B3+aB2B3+aB2B3

方向B^ABTC±BC-J-VB2fi3HBC

大小544.8719.2?

以u(píng)a=lm?s”/mm作加速度圖（圖c）

43=〃涓〃3'=1x29.08工29m/s2（方向見(jiàn)圖）

唯二29

=2l6rad/s2

lBC0.134

z=z=z=

5^圖示輪系中，已知：Zj-60,z2=i3420,-100o試求傳動(dòng)比i4io(10分)

答:

①「0H20x100二5

60x20~~3(1)

。一①H

-coH_z2z3z4_20x20_1

co4-coHZ]Z2'Z360x203

由式1、2聯(lián)立可得：

乙?二一1.5

四、設(shè)計(jì)題（10分）

如圖所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=1.2,顆板長(zhǎng)度/曲二300如〃，顆板擺角

9=35。，曲柄長(zhǎng)60mm。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。

解：

作圖步驟：

d）由給定的行程速比變化系數(shù)K,得曲柄搖桿

機(jī)構(gòu)的極位夾角

180°x（A：-l）180ox（L2-l）

0==16.36°

K+\-1.241

e）作出搖桿兩個(gè)極限位置GD和C2D,使NG℃2=35。

f）連接Ci、C2,并作CiM垂直于CC2。

g）作/0。2汽=90。-6=90。-16.36。=73.可。,N與M相交于P點(diǎn)，由圖可見(jiàn),

ZC,PC2=6=16.36。。

h）利用余弦定理求AG（令為x）

（2XLB+為）+工―，cic2

cos6=

2（2xlAB+x）x

量得，cic2=180.42〃〃〃

代入求得連桿的長(zhǎng)度：x=225.44mm

i）以Ci為|員I心，x為半徑作圓，與前述外接圓的交點(diǎn)即為所求的A點(diǎn)。

j）量得機(jī)架長(zhǎng)：309.43mm

試題3

一、填空題（每空2分，共20分）

1、機(jī)構(gòu)中按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱(chēng)為原動(dòng)件：而其余活動(dòng)構(gòu)件

稱(chēng)為從動(dòng)件。

2、轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓內(nèi)。

3、對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以曲柄為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。

4、機(jī)構(gòu)的壓力角是指力與速度所夾銳角。

5、凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊。

6、齒輪機(jī)構(gòu)的重合度愈大，表明同時(shí)參加嚙合的輪齒對(duì)數(shù)愈多。

7、棘輪機(jī)構(gòu)的主要組成構(gòu)件有：棘輪、棘爪、止動(dòng)爪等。

8、機(jī)器速度波動(dòng)的類(lèi)型有：周期性速度波動(dòng)、非周期性速度波動(dòng)。

9、設(shè)計(jì)滾子推桿盤(pán)形凸輪輪廓線時(shí)，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象時(shí)，則尺寸參數(shù)上應(yīng)采

取的措施是：加大基圓半徑。

10、在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)一曲柄與機(jī)架兩次共線位置時(shí)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。

二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共25分）

1、何謂運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副元素？

答：

運(yùn)動(dòng)副是指兩構(gòu)件直接接觸具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的一種聯(lián)結(jié)。

（書(shū)本）：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的可動(dòng)的聯(lián)接。

運(yùn)動(dòng)副元素：參加接觸的部分。

兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面。

2、列舉5種能實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

答：

1）摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：如帶傳動(dòng)、摩擦輪等

2）嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：如齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等

3）連桿機(jī)構(gòu)：如雙曲柄機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)等。

3、簡(jiǎn)述進(jìn)行質(zhì)量代換需要滿足的三個(gè)條件？動(dòng)代換和靜代換各應(yīng)滿足什么條件?

答：

質(zhì)量代換法需滿足三個(gè)條件：

1、代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；

2、代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變；

3、代換前后構(gòu)件對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變；

其中：動(dòng)代換需要滿足前面三個(gè)條件；靜代換滿足前兩個(gè)條件便可。

4、齒輪傳動(dòng)要?jiǎng)蛩?、平穩(wěn)地進(jìn)行，必須滿足哪些條件？

答：

1）對(duì)齒廓的要求：齒廓滿足定傳動(dòng)比的齒廓嚙合基本定律。

2）對(duì)重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于1。

3）對(duì)正確嚙合要求：滿足正確嚙合條件。

5、有一滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子,

問(wèn)是否可行？為什么？

答：不一定。

令滾子半徑為9；凸輪理論輪廓線的最小曲率半徑為「min

當(dāng)：9>Pmin時(shí)：工作廓線出現(xiàn)交叉，出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時(shí)不可行。

當(dāng)：9=Pmin時(shí)：工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)，凸輪輪廓在尖點(diǎn)處易磨損而導(dǎo)致失真。這時(shí)也

不可行。

當(dāng)：乙時(shí)：這時(shí)也不可行。

三、計(jì)算題（共45分）

1、繪制唧筒機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（草圖）。（5分）

2、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度；以EG為原動(dòng)件時(shí)分析組成此機(jī)構(gòu)的基

木桿組及機(jī)構(gòu)級(jí)別“（10分）

答：活動(dòng)構(gòu)件n=7；低副pl=10；

所以機(jī)構(gòu)的自由度為

產(chǎn)二3〃一（20+p〃一"）一F'=

3x7-（2x10+1x0—0）—0=1

以AB為元?jiǎng)蛹?/p>

機(jī)構(gòu)可分解成下圖。為HI級(jí)機(jī)構(gòu)

H

3、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。（5分）

答：A點(diǎn)為P12；

B點(diǎn)為P23；

C點(diǎn)為P34；

D點(diǎn)為P14；

P”由三心定理求得為B點(diǎn),見(jiàn)圖。

P24由三心定理求得為D點(diǎn)，見(jiàn)圖。

4、圖示較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知

lBC=50mmJCD=35/wnJAD=3O〃W2,AD

為機(jī)架，（15分）

（1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求乙8的最大值;

（2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求/相的最小值；

（3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求/"值的范圍；

解：1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)要求滿足“桿長(zhǎng)條件”；曲柄為連架桿且

最短三個(gè)條件。

由“桿長(zhǎng)條件"知：lAB十lBC<lAD十lCD

即：lAB<lAD+lCD-1BC=30+35-50=15mHi

所以〃s的最大值為：15mm

2）為雙曲柄機(jī)構(gòu)有兩種情況：

>滿足“桿長(zhǎng)條件”；最短桿為機(jī)架：。

>滿足平行四邊形機(jī)構(gòu)條件。（???lBC*lAD「.排除）

當(dāng)BC為最長(zhǎng)桿時(shí)：

由“桿長(zhǎng)條件”知：lAD+lBC<lAB+lCD

即：lA[i>lAD4-lRC-1CD=30+50-35=45rrvn

當(dāng)AB為最長(zhǎng)桿時(shí):

由“桿長(zhǎng)條件”知：lAD+lAB<lBC+lCD

即：lAB<lBC+lCD-4。=50+35-30=55iwn

所以I.的最小值為：45mm

3）為搖桿機(jī)構(gòu)有兩種情況：

>滿足“桿長(zhǎng)條件”；BC為最短桿（丁lBC>lCD：.排除）o

>不滿足“桿長(zhǎng)條件''

當(dāng)AD為最短桿時(shí)：

要求：IAD+IBC>IAB+〔CD；得：45—50

或

+〔AB》〔BC+1CD；1AB>50得：1AB―55

當(dāng)AB為最長(zhǎng)桿時(shí)：

要求：IBC+IAB>IAD+ICD；GW30得：15<L430

5、在圖示的車(chē)床變速箱中，移動(dòng)三聯(lián)齒輪a使齒輪3,和4,嚙合。又移動(dòng)雙聯(lián)齒輪b使齒輪

5,和6,嚙合。已知各輪的齒數(shù)為4=42,Z2=58,Z3'=38,Z4'=42,Z/=50,Z6'=48,電動(dòng)

機(jī)的轉(zhuǎn)速勺=1445"min,求帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方

向。（10分）

解：

i=ZzZ'Z：58x42x48一1仃

,6'42X38X50

叱=三=小竺-n-983r/min

心T47

四、設(shè)計(jì)題（10分）

試設(shè)計(jì)一校鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知其搖桿CD的長(zhǎng)度/CD=75僧區(qū),行程速度變化系數(shù)

K=1.5,機(jī)架AD的長(zhǎng)度lAD=100zwn。（p、=45°是搖桿CD的一個(gè)極限位置與機(jī)架AD

間較小的一個(gè)夾角。試用圖解法求曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)度lBC。

解:

作圖步驟:

k）極位夾角eJ8（r￡KQJ80Ox（L5-1）=36。

K+11.5+1

1）作標(biāo)=100,陽(yáng)〃

m）作線段DG，使NGZM=45。

n）作線段AC2,使NGAG=%。

o）量得ACi=70.84mm;ACz=169.46mm

p）曲柄和連桿的長(zhǎng)度I.、為

169.46-70.84

,AC,-ACL

lAB=——-----=------------=49.3\mm

,AG+AC169.46+70.84

l=——------=-------------=120.15mm

BRCr22

第二章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2-1繪制圖示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

2-3計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束。

(b)(C)

(d)(e)(fi

解：

(a)C處為復(fù)合較鏈。H=7,Ph=O>prlOo

自由度Fw=3n-2=3x7-2x10-0=1o

(b)B處為局部自由度，應(yīng)消除。n=3,p行2,p尸2

自由度Fw=3n—2p/—ph=3x3—2x3—1x2=1,,

(c)B、D處為局部自由度，應(yīng)消除。〃=3,pQp尸2。

自由度Fw=3n-2pl-ph=3x3-2x3-lx2=l?

(d)CH或DG、J處為虛約束，B處為局部自由度，應(yīng)消除?！?6,p/1,p尸8。

自由度^=3/7-2/?,-^=3x6-2x8-1=10

(e)由于采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其中一邊的雙聯(lián)齒輪構(gòu)成虛約束，在連接的軸頸處，外殼與支架

處的連接構(gòu)成一個(gè)虛約束轉(zhuǎn)動(dòng)副,雙聯(lián)齒輪與外殼一邊構(gòu)成虛約束。其中的一邊為復(fù)合

錢(qián)鏈。其中〃=4,p行2,p尸4。

自由度Fw=3n—2P/—=3x4—2x4—2=2。

（f）其中，n=8,pr0,prllo

自由度Fw=3n-2pt-ph=3x8—2x11—0=20

（g）①當(dāng)未剎車(chē)時(shí)，〃=6,ph=0,p尸8,剎車(chē)機(jī)構(gòu)自由度為

Fw=3/?-2p/-p/r=3x6-2x8-0=2

②當(dāng)閘瓦之一剎緊車(chē)輪時(shí)，〃=5,p行0,pi=7,剎車(chē)機(jī)構(gòu)自由度為

Fw=3n-2p/-p/l=3x5-2x7-0=l

③當(dāng)兩個(gè)閘瓦同時(shí)剎緊車(chē)輪時(shí)，〃=4,p/0,p尸6,剎車(chē)機(jī)構(gòu)自由度為

Fw=3〃-2p,-必=3x4-2x6-0=2

2-3判斷圖示機(jī)構(gòu)是否有確定的運(yùn)動(dòng)，若否，提出修改方案。

分析（a）要分析其運(yùn)動(dòng)是否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，就要計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，不難求出該機(jī)構(gòu)自由度

為零，即機(jī)構(gòu)不能動(dòng)。要想使該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，就要設(shè)法使其再增加一個(gè)自由度。

（b）該機(jī)構(gòu)的自由度不難求出為3,即機(jī)構(gòu)要想運(yùn)動(dòng)就需要3個(gè)原動(dòng)件，在一個(gè)原動(dòng)件的

作用下，無(wú)法使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，就要設(shè)法消除兩個(gè)自由度。

解：（a）機(jī)構(gòu)自由度Fw—3n-2pl—ph—3x3-2x4—1—0o

該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。

修改措施：

（1）在構(gòu)件2、3之間加一連桿及一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖a-1所示）；

（2）在構(gòu)件2、3之間加一滑塊及一個(gè)移動(dòng)副（圖a-2所示）；

（3）在構(gòu)件2、3之間加一局部自由度滾子及一個(gè)平面高副（圖a-3所示）。

（4）在構(gòu)件2、4之間加一滑塊及一個(gè)移動(dòng)副（圖a-4所示）

修改措施還可以提出幾種，如杠桿2可利用凸輪輪廓與推桿3接觸推動(dòng)3桿等。

（b）機(jī)構(gòu)自由度&二3九-2歷-場(chǎng)=3x5-2x6-0=3。在滑塊的輸入下機(jī)構(gòu)無(wú)法具

有確定的運(yùn)動(dòng)。

修改措施

（1）構(gòu)件3、4、5改為一個(gè)構(gòu)件，并消除連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖b-1所示）：

（2）構(gòu)件2、3、4改為一個(gè)構(gòu)件，并消除連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖b-2所示）；

（3）將構(gòu)件4、5和構(gòu)件2、3分別改為一個(gè)構(gòu)件，并消除連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖b-3所示）。

第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

3-1試確定圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置的瞬心位置。

解：瞬心的位置直接在題圖上標(biāo)出。

Pp->oo

(

P2AC鬲P23g)

區(qū)1%2」

4

(b)

00

圖3-1

3-2在圖示四桿機(jī)構(gòu)中，lAB=60mm,lCD=90mm,/4D=/flC=120mm,(O2=10rad/s,試用瞬

心法求:

(1)當(dāng)夕=45°時(shí)，點(diǎn)C的速度口;

(2)當(dāng)0=165°時(shí)，構(gòu)件3的8C線上(或其延長(zhǎng)線上)速度最小的一點(diǎn)￡的位置及其速度

大??；

(3)當(dāng)%=0時(shí)，0角之值(有兩個(gè)解)。

解：以選定的比例尺4=0.005也/〃〃〃作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3-2所示。

（1）定瞬心P13的位置，求V”

g=電腦/%=6.07rad/5

vc=內(nèi)=0.547/71/5

（2）如圖（b）所示，定出構(gòu)件2的BC線上速度最小的一點(diǎn)E位置及速度的大小。

因?yàn)锽C線上速度最小之點(diǎn)必與P24點(diǎn)的距離最近，故從P24點(diǎn)引BC線的垂線交于點(diǎn)E,由

圖可知

/2=GJAB，[BP，A=73lrad/s

vE=COJEPU=0.189m/s

（3）定出匕=0的兩個(gè)位置見(jiàn)圖（c）所示，量出Q]=160.42°,02=313.43。

第五章機(jī)械效率

5-6圖示為一顆式破碎機(jī)在破碎礦石時(shí)要礦石不至被向上擠出，試問(wèn)。角應(yīng)滿足什么條件?

經(jīng)分析你可得出什么結(jié)論？

題5?6圖題5-6解圖

解:設(shè)礦石的重量為Q，礦石與鄂板間的摩擦因數(shù)為/，則摩擦角為

（P=arctanf

礦石有向上被擠出的趨勢(shì)時(shí)，其受力如圖所示，由力平衡條件知：

2^sinl|-^j-e=0

即FR=Q2s哨一夕

仁康=sin.a

sin

FR2

當(dāng)77'WO時(shí)，即］CL一940,礦石將被擠出，即自鎖條件為。42夕。

第六章平面連桿機(jī)構(gòu)

6—3在圖示較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度分別為乙B=28mm,/5c=52mm,=50mm,lAD=72mm.,

(1)若取AO為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角。，桿CZ)的最大擺角0和最小傳動(dòng)角/min；

(2)若取A5為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)將演化成何種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)?為什么?請(qǐng)說(shuō)明這時(shí)。、。兩

個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副？

解：(1)作出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖所示，并由圖中量得

。=19。，夕=71。，/=23°,/=51°

所以。=/=23。。

(2)①由乙+4V/2+/3可知，所示的校鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度符合桿長(zhǎng)條件；②當(dāng)取最短桿

1為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)構(gòu)；③最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副A,B都是周轉(zhuǎn)副，而

C,D為擺轉(zhuǎn)副。

6—4在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為，8=160mm,lBC=260mm,lCD=200mm,lAD

=80mm；并已知構(gòu)件A3為原動(dòng)件，沿順時(shí)針?lè)较騽蛩買(mǎi)可轉(zhuǎn)，試確定：

(1)四桿機(jī)構(gòu)A8C。的類(lèi)型;

(2)該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角九向；

(3)滑塊廠的行程速比系數(shù)K。

解：⑴由幾十/席〈加+/°且最短桿AD為機(jī)架可知，題中的四桿機(jī)枸ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

(2)作出四桿機(jī)構(gòu)ABCD傳動(dòng)角最小時(shí)的位置，如題6-4解圖所示，并量得/=61。，

/=13。，所以，/訪=/=13,

(3)作出滑塊F的上、下兩個(gè)極位及原動(dòng)件AB與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)極位，并量得夕=44。,

求出滑塊F的行程速比系數(shù)為

“180。+。180°+44°-

K=---------=---------=1.65

180。―6180°+44°

行程速比系數(shù)為K=1.65。

6-8如圖示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=L2,顆板長(zhǎng)度/e=300mm,顆板擺角

°=35。，曲柄長(zhǎng)度48=80mm,求連桿的長(zhǎng)度，并檢驗(yàn)最小傳動(dòng)角九而是否符合要求。

解：先計(jì)算極位夾角:

K-\1.2-1

6>=180°=180°=16.36°

^+11.2+1

取相應(yīng)比例尺.作出搖桿CO的兩極限位置CO和C20和固定錢(qián)鏈A所在圓si（保留作圖線）。

如圖（題6-8解圖）所示，以C2為圓心，2AB為半徑作圓，同時(shí)以F為圓心，2FC2為半徑作

圓，兩圓交于點(diǎn)E,作C2E的延長(zhǎng)線與圓si的交點(diǎn)，即為較鏈A的位置。

由圖知：

lBC=M4C]+a=310/77/72

%=7〃=45。>40。

第八章齒輪機(jī)構(gòu)

8-5已知一對(duì)漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)，a=20°,力：=1,m=4mm,Zj=18,z2

=41o試求:

（1）標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的重合度￡小

（2）用作圖法畫(huà)出理論嚙合線MN2,在其上標(biāo)出實(shí)際嚙合線段gB2,并標(biāo)出單齒嚙

合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)，以及節(jié)點(diǎn)P的位置。

解：（1）求重合度4:

z.cosa18cos200_____

a.=arccos-------=arccos----------=32.25°

a,4+2叫18+2x1

z2cosa41cos20°

42=arccos=arccos-=--2-6-.-3-6-°--

Zz+2%：41+2x1

其實(shí)際嚙合線4名長(zhǎng)度:

題8-5解圖

----m

B[B2=-cosa[Zj(tanaal-tana)+z2(tanaa2-tana)]

2

4

=-cos20°[18(tan32.25°-tan20°)+4l(tan26.36°-tan20°)]

=19.11mm

19.17

=1.623

4〃2cosa4^,cos20°

(2)理論嚙合曲線和實(shí)際嚙合曲線以及嚙合區(qū)如圖題8-5解圖所示。

8-8某牛頭刨床中，有一對(duì)漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，已知4=17,Z2=118,tn=5mm,

力；=1,a'=337.5mm。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)小齒輪嚴(yán)重磨損，必須報(bào)廢。大齒輪磨損較輕，沿分度圓

齒厚共需磨0.75mm,可獲得光滑的新齒面，擬將大齒輪修理后使用，仍用原來(lái)的箱體，試設(shè)

計(jì)這對(duì)齒輪。

解：(1)確定傳動(dòng)類(lèi)型：

=—(z,+z,)=—(17+118)=337.5w/w

22

因a'=a,故應(yīng)采用等移距變位傳動(dòng)。

(2)確定兩輪變位系數(shù)，由題意知

△s0.91八X

x=—x>=---------=-------------=0.25

~2mtana2x5tan20°

故x,=0.25,x2=—0.25

(3)計(jì)算幾何尺寸(單位：mm),如下表

尺寸名稱(chēng)小齒輪大齒輪

分度圓直徑4=mz[=5x17=85d、=rnz、=5x118=590

ha[=(h：+Xj)m=(1+0.25)x5ha2=(h：+x2)m=(1-0.25)x5

齒頂高

=6.25=3.75

%=(￡+。"一再)加h/i=W+d-Qm

齒根高

=(1+0.25-0.25)x5=5=(1+0.25+0.25)x5=7.5

%=4+2%=85+2x6.2542=4+2%=590+2x3.75

齒頂圓直徑

=97.5=597.5

d八={-2hfl=85-2x5df2=d2-lhf2=590-2x7.5

齒根圓

=75=575

基圓直徑db[=4cosa=85cos20°=79.87db2=d2cosa=590cos20°=554.42

0=m{7t/2+2x)tana)s2=皿笈/2+29tana)

分度圓齒厚

=5(乃/2+2x0.25tan20°)=8.76=5(萬(wàn)/2—2x0.25tan20°)=6.94

ex=2-2X1tana)q=m{7r/2-2X2tana)

分度圓齒槽厚

=5(4/2-2x0.25tan20°)=6.94=5(萬(wàn)/2+2x0.25tan20°)=8.76

周節(jié)Pi=S[+q=7rm=15.7p2=52+e2=7tm=15.7

8-13一