机械原理习题.docx
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机械原理习题
第2章平面机构的结构分析
1.组成机构的要素是 和 ;构件是机构中的 单元体。
2.具有、、等三个特点的构件组合体称为机械。
3.从机构结构观点来看,任何机构是由 三部份组成。
4.运动副元素是指 。
5.构件的自由度是指 ;机构的自由度是指 。
6.两构件之间以线接触所组成的平面运动副,称为 副,它产生 个约束,而保留个自由度。
7.机构具有确信的相对运动条件是原动件数 机构的自由度。
8.在平面机构中假设引入一个高副将引入______个约束,而引入一个低副将引入_____个约束,构件数、约束数与机构自由度的关系是 。
9.平面运动副的最大约束数为 ,最小约束数为 。
10.当两构件组成运动副后,仍需保证能产生必然的相对运动,故在平面机构中,每一个运动副引入的约束最多为 ,至少为 。
11.运算机机构自由度的目的是______。
12.在平面机构中,具有两个约束的运动副是 副,具有一个约束的运动副是 副。
13.计算平面机构自由度的公式为F= ,应用此公式时应注意判定:
(A) 铰链,(B) 自由度,(C) 约束。
14.机构中的复合铰链是指 ;局部自由度是指 ;虚约束是指 。
15.划分机构的杆组时应先按 的杆组级别考虑,机构的级别按杆组中的 级别确信。
16.图示为一机构的初拟设计方案。
试:
(1〕计算其自由度,分析其设计是不是合理?
如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明。
(2)如此初拟方案不合理,请修改并用简图表示。
题16图题17图
17.在图示机构中,假设以构件1为主动件,试:
(1)计算自由度,说明是不是有确信运动。
(2)如要使构件6有确信运动,并作持续转动,那么可如何修改?
说明修改的要点,并用简图表示。
18.计算图示机构的自由度,将高副用低副代替,并选择原动件。
19.试画出图示机构的运动简图,并计算其自由度。
对图示机构作出仅含低副的替代机构,进行结构分析并确信机构的级别。
题19图题20图
20.画出图示机构的运动简图。
21.画出图示机构简图,并计算该机构的自由度。
构件3为在机械的导轨中作滑移的整体构件,构件2在构件3的导轨中滑移,圆盘1的固定轴位于偏心处。
题21图题22图
22.对图示机构进行高副低代,并作结构分析,确信机构级别。
点
为在图示位置时,凸轮廓线在接触点处的曲率中心。
第3章平面机构的运动分析
1.图示机构中尺寸已知(μL=0.05m/mm,机构1沿构件4作纯转动,其上S点的速度为vS(μV=0.6m/S/mm)。
(1)在图上作出所有瞬心;
(2)用瞬心法求出K点的速度vK。
题1图题2图
2.画出图示机构的指定瞬心。
(1)全数瞬心。
(2)瞬心P24,P26。
3.在机构图示位置时(AB⊥BC)有无哥氏加速度akC2C3?
什么缘故?
题3图题4图
4.图示机构中已知ω1=100rad/s,α1=0,试分析ω3及α3为多大。
5.图示机构有无哥氏加速度akB2B3?
什么缘故?
题5图题6图题8图
6.图示为曲柄导杆机构,滑块2在导杆3(CD)中作相对滑动,AB为曲柄。
当在图示位置时,即曲柄AB(构件1)和导杆CD(构件3)重合时,有无哥氏加速度akB2B3?
什么缘故?
7.什么叫机构运动线图?
8.已知六杆机构各构件的尺寸、位置及原动件的角速度ω1常数,欲求ω5,α5。
如采纳相对运动图解法时,此题的解题顺序应如何?
9.图示机构的运动简图取长度比例尺μL=0.004m/mm,其中lAB=0.06m,lBD=0.26m,lAC=0.16m,构件1以ω1=20rad/s等角速度顺时针方向转动,试用相对运动图解法求图示位置:
(1)ω2,ω3,ω4和ω5的大小和方向;
(2)α2,α3,α4和α5的大小和方向;
(3)在机构运动简图上标注出构件2上速度为零的点I2,在加速度多边形图上标注出构件2上点I2的加速度矢量πi2,并算出点I2的加速度a12的大小。
在画速度图及加速度图时的比例尺别离为:
μv=0.02m/s/mm,μa=0.5m/s2/mm。
(要列出相应的矢量方程式和计算关系式。
)
题9图题10图
10.试按给定的机构运动简图绘制速度多边形、加速度多边形。
已知:
ω1=10rad/s,LAB=100mm,lBM=lCM=lMD=200mm,μL=0.01m/mm。
试求:
(1)ω2,ω4,α2,α4大小和方向;
(2)v5,a5大小和方向。
第4章平面机构的力分析第五章机械的效率和自锁
1.举出在工程实际中驱动力的一个例子。
2.举出在工程实际中生产阻力的一个例子。
3.以转动副联接的两构件,当外力(驱动力)别离作用在摩擦圆之内、之外,或与该摩擦圆相切时,两构件将各呈何种相对运动状态?
4.图示轴颈1在轴承2中沿ω方向转动,Q为驱动力,ρ为摩擦圆半径。
(1)试判定图A、B、C中哪个图的总反力R21是正确的?
(2)针对正确图形,说明轴颈是匀速、加速、减速运动仍是自锁?
题4图题5图
5.图a、b给出运转着轴颈受力的两种情形,Q为外力,ρ为摩擦圆半径。
试画出轴承对轴颈的总反力R21,并说明在此两种情形下该轴的运动状态(匀速、加速或减速转动)。
6.假设机械的输出功为Ar,损耗功为Af,试写出用Ar,Af表达的机械输入功Ad,并给出机械效率η的公式。
7.何谓机械自锁?
举出两种工程中利用机械自锁完成工作要求的实例。
8.图示滑块1受到驱动力P的作用,移动副间的摩擦系数为f。
试:
(1)在图上标出压力角α;
(2)写出自锁条件。
题8图题11图
9.具有自锁性的蜗杆蜗轮传动,工作时应以哪个构件为主动件?
自锁的几何条件是什么?
10.具有自锁性的机构其正、反行程的机械效率是不是相等?
什么缘故?
11.图示铰链四杆机构,在铰链B,C处的细线大圆为该处之摩擦圆。
Md为驱动力矩,Q为生产阻力。
试画出在图示位置时,连杆2所受力的作用线及方向。
12.在图示的曲柄滑块机构中,细线小圆表示转动副处的摩擦圆。
试在图上画出图示瞬时作用在连杆BC上的运动副总反力的方向。
题12图题13图
13.图示杠杆起重机构中,A,B,C处的细实线圆为摩擦圆,驱动力P作用于杆1上以提起重物Q。
试求:
(1)用图解法求驱动力P(由力多边形表示)。
(2)写出瞬机会械效率η计算式。
第6章机械的平稳
1.什么缘故说通过静平稳的转子不必然是动平稳的,而通过动平稳的转子必然是静平稳的?
2.举出工程中需知足静平稳条件的转子的两个实例,需知足动平稳条件的转子的三个实例。
3.何谓转子的静平稳及动平稳?
关于任何不平稳转子,采纳在转子上加平稳质量使其达到静平稳的方式是不是对改善支承反力老是有利的?
什么缘故?
4.图示刚性转子是不是符合动平稳条件,什么缘故?
题4图题5图
5.在图示曲轴上,四个曲拐位于同一平面内,假设质径积m1r1=m2r2=m3r3=m4r4,l1=l3≠l2,试判定该曲轴是不是符合动平稳条件?
什么缘故?
6.图示盘状转子上有两个不平稳质量:
m1=1,5kg,m2=0.8kg,r1=140mm,r2=180mm,相位如图。
现用去重法来平稳,求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量处的半径r=140mm)。
题6图题7图题8图
7.如下图一单缸卧式煤气机,在曲柄轴的两头装有两个飞轮A和B。
已知曲柄半径R=250mm及换算到曲柄销S的不平稳质量为50kg。
欲在两飞轮上各装一平稳质量mA,mB,其回转半径r=600mm,试求mA,mB的大小和位置。
8.图示为绕O点回转的薄片圆盘,在位置1、2处钻孔,r1=0.1m,r2=0.2m,孔部份材料质量别离为m1=1kg,m2=0.5kg。
为进行静平稳,欲在半径rb=0.5m的圆周上钻一孔。
试表示出孔的方向rb’,并求出钻去材料的质量mb。
第7章机械的运转和速度波动的调剂
1.试述机械运转进程中产生周期性速度波动及非周期性速度波动的缘故,和它们各自的调剂方式。
2.别离写出机械在起动时期、稳固运转时期和停车时期的功能关系的表达式,并说明原动件角速度的转变情形。
3.何谓机械的周期性速度波动?
波动幅度大小应如何调剂?
可否完全排除周期性速度波动?
什么缘故?
4.何谓机械运转的周期性速度波动及非周期性速度波动?
二者的性质有何不同?
各用什么方式加以调剂?
5.机械等效动力学模型中,等效质量的等效条件是什么?
试写出求等效质量的一样表达式。
不明白机构的真实的运动,可否求得其等效质量?
什么缘故?
6.机械等效动力学模型中,等效劳的等效条件是什么?
试写出求等效劳的一样表达式。
不明白机械的真实运动,可否求出等效劳?
什么缘故?
7.在图示曲柄滑块机构中,设已知各构件的尺寸、质量m、质心位置S、转动惯量JS,构件1的角速度ω1。
又设该机构上作用有常量外力(矩)M1,R3,F2试:
(1)写出在图示位置时,以构件1为等效构件的等效劳矩和等效转动惯量的计算式。
(2)等效劳矩和等效转动惯量是常量仍是变量?
假设是变量那么需指出是机构什么参数的函数,什么缘故?
题7图题8图
8.图示车床主轴箱系统中,带轮半径R0=40mm,R1=120mm,各齿轮齿数为z1=z2’=20,z2=z3=40,各轮转动惯量为J1’=J2’=,J2=J3=,J0=,J1=,作用在主轴Ⅲ上的阻力矩M3=60Nm。
当取轴Ⅰ为等效构件时,试求机构的等效转动惯量J和阻力矩的等效劳矩Mr。
9.如下图,AB为一机械的主轴,在机械稳固运转时,一个运动循环对应的转角φd=2π,等效驱动力矩Md和转化转动惯量J均为常数,等效阻力矩Mr的转变如图b所示。
试求:
(1)Md的大小。
(2)当主轴由φ0=0转至φ1=7π/8时,Md与Mr所作的盈亏功(剩余功)W=?
(3)若ω0=20rad/s,J=,当主轴由φ0~φ1时主轴角速度ω1=?
(4)在一个运动循环中,主轴最大和最小角速度发生在哪些位置?
(在图b中标出。
)
题9图题10图
10.图示机构中,齿轮1、2的齿数z1=20,z2=40,lAB=0.1m,lBC=0.25m,φ=90︒,滑块的质量m4=50kg,齿轮2绕轴线A的转动惯量JS2=1kgm2,忽略其他构件的质量和转动惯量。
又知作用在轮1上的驱动力矩M1=50Nm,滑块上作用有力F5=500N。
设机构在图示位置起动,求起动时轮1的角加速度α1。
第8章连杆机构及其设计
1.铰链四杆机构的大体形式有哪几种?
已知铰链四杆机构各构件的长度别离为a=240mm,b=600mm,c=400mm,d=500mm。
试问当别离取a、b、c、d为机架时,将各取得何种机构?
2.铰链四杆机构各杆长如图示,别离以1、2、3构件为机架时将演化成何种机构?
题2图题3图
3.图示为偏置曲柄滑块机构。
问:
(1)此机构有无急回运动?
什么缘故?
(2)其行程速度转变系数K=?
?
(需列出计算公式)
4.试问图示各机构是不是均有急回运动?
以构件1为原动件时,是不是都有死点?
在什么情形下才会有死点?
题4图题5图
5.写出图a、b所示机构的名称?
试述图a所示机构是如何转化为图b所示机构的?
6.指出以下机构中,哪些机构在运动学上是等价的。
7.在飞机起落架所用的铰链四杆机构中,已知连杆的两位置如下图,比例尺为μL,要求连架杆AB的铰链A位于B1C1的连线上,连架杆CD的铰链D位于B2C2的连线上。
试设计此铰链四杆机构。
题7图题8图题9图
8.如下图为一飞机起落架机构,实线表示放下时的死点位置,虚线表示收起时的位置。
已知lFC=520mm,lFE=340mm,且FE1在垂直位置(即α=90°),θ=10°,β=60°。
试用作图法求lCD,lDE。
9.标出图示各机构的压力角与传动角,箭头标注的杆件是主动件。
10.如图示曲柄滑块机构的运动简图,试确信当曲柄1等速转动时,
(1)机构的行程速度转变系数K。
(2)最小传动角γmin的大小。
(3)滑块3往复运动时向左的平均速度大仍是向右的平均速度大。
(4)当滑块3为主动时,机构是不是显现死点,什么缘故?
题10图题11图
11.图示为偏置曲柄滑块机构ABC,偏距为e。
试在图上标出滑块的压力角αC和传动角γC,画出极位夹角θ及最小传动角γmin。
并求出该机构有曲柄的条件。
第9章凸轮机构及其设计
1.在直动从动件盘形凸轮机构中,试问同一凸轮采纳不同端部形状的从动件时,其从动件运动规律是不是相同?
什么缘故?
2.设计哪一种类型的凸轮机构时可能显现运动失真?
当显现运动失真时应该考虑用哪些方式排除?
3.何谓凸轮机构的压力角?
它在凸轮机构的设计中有何重要意义?
4.直动从动件盘形凸轮机构压力角的大小与该机构的哪些因素有关?
5.图示为一凸轮机构从动件推程位移曲线,OA
示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种经常使用的大体运动规律组合而成?
并指出有无冲击。
若是有冲击,哪些位置上有何种冲击?
从动件运动形式为停-升-停。
7.在图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构中,凸轮转向如下图。
试写出该位置时从动件压力角计算公式,并说明从动件相对凸轮轴心的配置是不是合理,什么缘故?
a)b)
题7图题8图题10图
8.有一对心直动尖顶从动件偏心圆凸轮机构,O为凸轮几何中心,O1为凸轮转动中心,直线AC⊥BD,O1O=OA/2,圆盘半径R=60mm。
(1)依照图a及上述条件确信基圆半径r0、行程h,C点压力角αC和D点接触时的位移hD、压力角αD。
(2)假设偏心圆凸轮几何尺寸不变,仅将从动件由尖顶改成滚子,见图b,滚子半径rr=10mm。
试问上述参数r0,h,αC,hD,αD有否改变?
如以为没有改变需明确回答,但可没必要计算数值;如有改变也需明确回答,并计算其数值。
9.有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构,为改善从动件尖端的磨损情形,将其尖端改成滚子,仍利用原先的凸轮,这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无转变?
简述理由。
10.图示凸轮机构中,已知凸轮廓线AB段为渐开线,形成AB段渐开线的基圆圆心为O,Oa=r0,试确信对应AB段廓线的以下问题:
(1)从动件的运动规律;
(2)当凸轮为主动件时,机构的最大压力角与最小压力角;
(3)当原从动件主动时,机构的最大压力角出此刻哪一点?
(4)当以凸轮为主动件时,机构的优缺点是什么?
如何改良?
11.画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置,标出从动件行程h,说明推程运动角和回程运动角的大小。
题11图题12图
12.按图示的位移线图设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮的部份廓线。
已知凸轮基圆半径r0=25mm,滚子半径rr=5mm,偏距e=10mm,凸轮以等角速度ω逆时针方向转动。
设计时可取凸轮转角φ=0°,30°,60°,90°,120°,μL=0.001m/mm。
第10章齿轮机构及其设计
1.渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别?
在什么情形下,分度圆和节圆是相等的?
2.为了实现定传动比传动,对齿轮的齿廓曲线有什么要求?
3.一对齿顶高系数ha*=和另一对ha*=1的标准直齿圆柱齿轮假设具有相同的模数、分度圆压力角和齿数z1,z2,问哪一对齿轮具有较大的重合度?
并说明其理由。
4.渐开线直齿圆柱标准齿轮的分度圆具有哪些特性?
5.一对渐开线直齿圆柱齿轮传动中齿廓之间是不是有相对滑动?
一样在齿廓的什么位置相对滑动较大?
什么位置无相对滑动?
6.一对轮齿的齿廓曲线应知足什么条件才能使其传动比为常数?
渐开线齿廓什么缘故能知足定传动比的要求?
7.试问以渐开线作为齿廓的齿轮副什么缘故能作定传动比传动?
8.当α=20︒,ha*=1,c*=时,假设渐开线直齿圆柱标准齿轮的齿根圆和基圆相重合,其齿数应为多少?
又当齿数大于以上求得的齿数时,试问基圆与齿根圆哪个大?
9.周节(齿距)为p1=12.566371mm、压力角为α1=20︒的渐开线直齿圆柱齿轮能够与周节为p2=11.808526mm、压力角为α2=0︒的直齿齿条正确啮合传动吗?
什么缘故?
10.用模数,m=2mm,α=20︒的滚刀加工一直齿圆柱变位外齿轮,要使该齿轮的分度圆齿厚比标准齿轮的齿厚减薄0.364mm。
问其变位系数x=?
11.变速箱中各轮的齿数、模数和中心距如下图,指出齿轮副z1,z2和z3,z4各应采纳何种变位齿轮传动类型,并简述理由。
12.有两个m=3mm,α=20︒,ha*=1,c*=标准齿条,其中线间的距离为52mm,现欲设计一个齿轮同时带动两齿条,但需作无侧隙传动,而齿轮的轴心O1在两齿条中线间距的中点上(如图示)。
试问
(1)齿轮是不是为标准齿轮?
试确信其齿数z1、分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1及齿厚s1;
(2)齿条移动的速度v2是不是为(52/2)×ω1什么缘故?
13.
(1)齿轮计算。
已知一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮传动,其i12=2,z1=20,m=10mm,α=20︒,ha*=1,c*=,试求(注:
计算重合度时,依照μL=4mm/mm画图,从图中量得所需尺寸计算)大齿轮齿数
及两轮的分度圆半径、基圆半径、顶圆半径、齿全高齿距、基圆齿距、啮合角、节圆半径、中心距、节圆处齿廓曲率半径、实际啮合线段(作图)、重合度ε。
14.假设一对直齿圆柱齿轮传动的重合度ε=,试说明假设以啮合点移动一个基圆周节pb为单位,啮合时有多少时刻为一对齿,多少时刻为两对齿,试作图标出单齿啮合区域,并标明区域长度与pb的关系。
15.已知一对正确安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮传动,中心距O1O2=100mm,m=4mmα=20︒,i=ω1/ω2=,小齿轮主动,试:
(1)计算齿轮1和2的齿数,分度圆,基圆,齿顶圆和齿根圆半径,并在图中画出;
(2)在图中标出开始啮合点B2、终了啮合点B1、节点P、啮合角和理论啮合线与实际啮合线。
16.如下图的齿轮传动装置,其有关参数如下,z1=19,z2=58,z3=17,z4=63,a12=a34=160mm,m=mn=4mmα=αn=20︒,ha*=1,c*=,求
(1)斜齿轮2的螺旋角方向(可在图上直接标出);
(2)为了知足中心距的要求,斜齿轮的螺旋角为多少度;
(3)假设两对齿轮均采纳直齿圆柱齿轮传动,那么别离采纳何种传动类型?
啮合角各为多大?
题317图题18图
17.用α=20︒,ha*=1,c*=的标准滚刀加工一对直齿圆柱齿轮,其齿数z1=z2=20,x1=0,其实际中心距
比标准中心距增大了a/40,试求:
(1)齿轮2的变位系数x2应为假设干?
(2)假设不采纳变位齿轮,而改用斜齿圆柱齿轮来知足中心距要求,加工齿轮的滚刀不变,齿轮齿数不变。
确信两斜齿轮螺旋角β。
注:
invα’=2(x1+x2)/(z1+z2)tgα+invα
18.在图示的回归轮系中,齿轮1,2为一对渐开线直齿圆柱齿轮,z1=30,z2=40,m12=2.5mm,α=20°,齿轮3,4为一对渐开线斜齿圆柱齿轮,z3=37,z4=50,mn342mm,现需安装成实际中心距a’=88mm,试求:
(1)齿轮1,2的传动类型及变位系数和xΣ=x1+x2;
(2)齿轮3,4的螺旋角β。
第11章齿轮系及其设计
1.在图示轮系中,已知:
蜗杆为单头且右旋,转速n1=1440r/min,转动方向如图示,其余各轮齿数为:
z2=40,z2'=20,z3=30,z3'=18,z4=54,试:
(1)说明轮系属于何种类型;
(2)计算齿轮4的转速n4;
(3)在图中标出齿轮4的转动方向。
2.在图示轮系中,所有齿轮均为标准齿轮,又知齿数z1=30,z4=68。
试问:
(1)z2=?
,z3=?
(2)该轮系属于何种轮系?
题2图题3图题4图
3.在图示轮系中,依照齿轮1的转动方向,在图上标出蜗轮4的转动方向。
4.在图示的轮系中,已知各轮齿数为z1=z2=z3=z5=z6=20,已知齿轮1、4、5、7为同轴线,试求该轮系的传动比i17。
5.在图示全能刀具磨床工作台横向微动进给装置中,运动经手柄输入,由丝杆传给工作台。
已知丝杆螺距p=50mm,且单头。
z1=z2=19,z3=18,z4=20,试计算手柄转一周时工作台的进给量s。
题5图题6图
6.在图示行星搅拌机构简图中,已知z1=40,z2=40,ωH=31rad/s,方向如图。
试求:
(1)机构自由度F;
(2)搅拌轴的角速度ωF及转向。
7.在图示轮系中,轮3和轮4同时和轮2啮合,已知z1=z2=20,z3=60,z4=58,求传动比i14。
题7图题8图题9图
8.图示轮系中,宽齿轮1同时与2、3、4齿轮啮合,齿轮3、4及构件A均空套在轴OO上。
Z1=20,z2=100,z3=101,z4=99,nA=1000r/min,转动,其方向如图示,求齿轮3、4的转速n3,n4及与nA转向的异同。
9.在图示轮系中,已知z1=34,z2=z3=20,z3为一宽齿轮,同时和2及4轮啮合,求传动比iAB。
第12章其他经常使用机构
1.将持续回转运动转换为单向间歇转动的机构有 、 、 。
2.当原动件作等速转动时,为了使从动件取得间歇的转动,那么能够采纳何种机构。
(写出三种机构名称。
)
3.欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动,采纳的机构
有 、 、 等,其中间歇时刻可调的机构是 机构。
4.齿式棘轮机构制动爪的作用是 。
5.径向槽均布的槽轮机构槽轮的最少槽数为 。
6.槽数z=4的外啮合槽轮机构,主动销数最多应为 。
7.不完全齿轮机构在运动进程中传动比是 ,而槽轮机构在运动进程中传动比那么是 。
8.单万向联轴节的转动不均匀系数随两轴夹角β的增大而 。
9.传动两相交轴间的运动而又要求两轴间夹角常常转变时能够采纳 机构。
10.能实现间歇运动的机构有 、 、 。
11.在棘轮机构中,为使棘爪能自动啮紧棘轮齿根不滑脱的条件是 。
12.在齿式棘轮机构中,棘轮的模数
是 与 之比;槽轮的运动系数k是指在主动拨盘的 内,时刻
与 时刻t之比。
13.图示棘轮机构棘爪自动啮入的条件是 。
14.四槽单销的外槽轮机构的运动系数为 。
15.用单万向节传递相交轴之间的运动时,其瞬时角速比 ,平均角速比 。
16.双万向节传递相交轴之间的运动,在知足以下条件时其主、从动轴角速比为1:
(1) ;
(2) 。
17.要使传递平行轴或相交轴的双万向联轴节瞬时角速比是常数,其必要条件是 。