重庆大学机械原理习题文档格式.docx

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１－５采用基本杆组法综合运动链和机构。

1）试用Ⅱ级和Ⅲ级基本杆组，综合出如下的瓦特杆链和斯蒂芬逊６杆链。

2）取题图１－５b、stephenson　６杆链中的不同构件为机架和原动件，得出不同级别、不同组合方式得机构。

分别用Ⅱ级和Ⅲ级基本杆组，综合出自由度为２、３的运动链。

１－５．采用基本杆组法综合运动链和机构。

3）１） 

试用Ⅱ级和Ⅲ级基本杆组，综合出如下的瓦特杆链和斯蒂芬逊６杆链。

4）２） 

取题图１－５b、stephenson　６杆链中的不同构件为机架和原动件，得出不同级别、不同组合方式得机构。

１－６．　在题图１－６a、b、c中，分别限ＡＢ及ＥＦ为原动件时，划分其基本杆组，确定机构的级别。

将题图１－６d、e、f中的虚约束、局部自由度去除，并在高副低代后，划分其基本杆组，确定机构的级别。

１－７．　按空间机构的结构公式，计算题图１－７所示机构的自由度，分析其过约束及局部自由度。

２－１．绘制题图２－１所示机构的机构运动简图，说明它们个为何种机构．

２－２．已知题图２－２所示铰链四杆机构ＡＢＣＤ中，lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，取ＡＤ为机架．

1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且ＡＢ是曲柄，求lAB的取值范围；

2）如果该机构能成为双曲柄杆构，求lAB的取值范围；

3）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB的取值范围．

2－３．在题图２－３所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为：

lAB＝28mm，lBC＝52mm，lCD=50mm，lAD=72mm。

1）若取ＡＤ为机架，求该机构的极位夹角θ和往复行程时间比系数Ｋ，杆ＣＤ的最大摆角和最小传动角γmin；

2）若取ＡＢ为机架，该机构将演化为何种类型的机构？

为什么？

这是Ｃ、Ｄ两个转动副是整转副还是摇转副？

２－４．题图２－４所示六杆机构中，各构件的尺寸为：

lAB＝30mm，lBC＝55mm，lAD=50mm，lCD=40mm，lDE＝20mm，lEF＝60mm．滑块为运动输出构件．试确定：

1）四杆机构ＡＢＣＤ的类型．

2）机构的行程时间比系数Ｋ为多少？

3）滑块Ｆ的行程Ｈ为多少？

4）求机构的最小传动角γmin．传动角最大值为多少？

导轨ＤＦ在什么位置时滑块在运动中的压力角最小？

２－５．题图２－５所示六杆机构．已知lAB＝200mm，lAC＝585mm，lCD=30mm，lDE=700mm，ＡＣ⊥ＥＣ，ω1为常数．试求：

1）机构的行程时间比系数Ｋ；

2）构件５的行程Ｈ；

3）机构的最小传动角γmin为多少？

传动角的最大值为多少？

4）滑块的最大压力角αmax发生的位置及大小；

欲使αmax减小，应对机构做怎样改进？

5）在其他尺寸不变的情况下，欲使行程为原行程的２倍，问曲柄长度应为多少？

２－６．如题图２－６所示，对于一偏置曲柄滑块机构，已知曲柄长为r，连杆长为l，偏距为e，求：

1）当曲柄为原动件机构传动角的表达式；

说明曲柄r，连杆l和偏距e对传动角的影响；

2）说明出现最小传动角时的机构位置；

3）若令e＝０（即对心式曲柄滑块机构），其传动角在何处最大？

何处最小？

并比较其行程Ｈ的变化情况．

２－７．题图２－７所示为小型插床常用的转动导杆机构，已知lAB=50mm，lAD=40mm，行程时间比系数Ｋ＝２．２７，求曲柄ＢＣ的长度lBC及插刀Ｐ的行程Ｈ．

２－８．试求题图２－８所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置．

２－９．在题图２－９所示的齿轮连杆机构中，三个圆轮互作纯滚，试用相对瞬心

Ｐ13来求轮１和轮３的速度比．

２－１０．在题图２－１０所示凸轮机构中，已知r＝５０mm，lOA=22mm，lAC=８0mm，φ1＝900，凸轮Ｉ以角速度ω1＝１０rad／s逆时针方向转动．试用瞬心法求从动件２的角速度ω2．

２－１１．试求题图２－１１所示连杆机构中构件４与构件２得角速度比ω4／ω2。

2－12．在题图2-12所示缩放机构中，已知构件１的角速度ω１，试作出机构的速度多边形图并示出Ⅰ点的速度vⅠ。

２－１３．题图２－１３为干草压缩机中的六杆机构，已知各构件的长度：

lAB=600mm，lOA=150mm，lBC=120mm，lBD=500mm，lCE=600mmj及　xD=400mm，yD=500mm，yE=600mm，ω1＝10rad/s。

用图解法求活塞Ｅ在一个运动循环中的位移，用相对位移求解法求曲柄ＯＡ转角φ1＝０时活塞Ｅ的速度和加速度。

２－１４．在题图２－１４所示机构中，已知角速度ω1，试作出该机构的速度多边形图及加速度多边形图的草图，并指出Ｆ点的速度和加速度。

２－１５．在题图２－１５所示的六杆机构中，已知∠CAE＝９０o，lAB＝150mm，lBC＝550mm，lBD＝８0mm，lDE＝500mm，曲柄以等角速度ω1＝10rad/s沿逆时针方向回转，用相对位移图解法求当∠BAE＝45o时，构件３的角速度、角加速度和构件５的速度、加速度。

２－２８．题图２－２８所示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆ＣＤ和一滑块Ｆ连接起来，使摇杆的三个已知位置C1D、C2D、C3D和滑块的三个位置F1、F2、F3相对应。

试确定此连杆的长度及其与摇杆ＣＤ铰接点的位置。

２－２９．已知两连架杆的三组对应位置如题图２－２９所示为：

φ1＝60o，ψ1＝30o，φ2＝90o，ψ2＝50o，φ3＝120o，ψ3＝80o，若取机架ＡＤ长度lAD＝　100mm，试用图解法计算此铰链四杆机构各杆长度。

2-31．如图2-31所示的铰链四杆机构。

设已知其摇杆CD的长度为75mm，行程时间比系数K=1.5，机架AD的长度为80mm,又已知摇杆的一个极限位置与机架的夹角φ＝45o，试求其曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。

2－３２．题图２－３２所示为一牛头的主传动机构，已知lAB＝75mm，lDE＝100mm，行程时间比系数Ｋ＝２，刨头５的行程Ｈ＝300mm，要求在整个行程中，刨头５有较小的压力角，试设计此结构。

３－１．题图３－１所示为从动件在推程的部分运动线图，凸轮机构的φs≠0o，φs’≠0o，试根据s、v和a之间的关系定性地补全该运动曲线；

并指出该凸轮机构工作时,在推程的那些位置会出现刚性冲击？

那些位置会出现柔性冲击？

３－２．在移动从动件凸轮机构中，设已知推程运动角所对应的凸轮转角为Φ＝π/2，行程h＝50mm，试计算等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动、正弦加速运动等四种运动规律的最大类速度（ds/dφ）max和最大类加速度（ds2/dφ2）max值。

３－３．一对心滚子移动从动件盘形凸轮机构，凸轮的推程运动角Φ＝180o，从动件的升距h＝75mm，若选用余弦加速度运动规律，并要求推程压力角不超过25o，试确定凸轮的基圆半径rb。

3-4．一对心滚子移动从动件盘形凸轮机构，已知从动件规律如下：

当凸轮转过200o时，从动件以余弦加速度运动规律上升50mm；

当凸轮接着转过60o时，从动件停歇不动；

当凸轮转过一周中剩余的100o时，从动件以正弦加速运动规律返回原处。

若选取基圆半径rb＝25mm，试确定推程和回程的最大压力角αmax和α’max。

3-5．在一对心滚子移动从动件盘形凸轮机构中，已知凸轮顺时针转动，推程运动角Φ＝30o，从动件的升距h＝16mm，从动件运动规律为正弦加速度运动．若基圆半径rb＝40mm，试确定推程的最大压力角αmax．如果αmax太大，而工作空间又不允许增大基圆半径，试问：

为保证推程最大压力角不超过30o，应采取什么措施？

3-6．题图３－６所示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：

1）凸轮按ω方向转过45o时从动件的位移；

2）凸轮按ω方向转过45o时凸轮机构的压力角．

3-7．题图３－７所示为滚子摆动从动件盘形凸轮机构．凸轮为一半径为Ｒ的偏心圆盘，圆盘的转动中心在O点，几何中心在C点，凸轮转向如图所示．试在图上作出从动件的初始位置，并在图上标出图示位置时凸轮转过的转角φ和从动件摆过的摆角ψ．

3-8．题图３－８所示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在A点，半径Ｒ＝40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA＝25mm，滚子半径rr＝１０mm，试问：

1）凸轮的理论曲线为何种曲线？

2）凸轮的基圆半径rb＝？

3）在图上标出图示位置从动件的位移s，并计算从动件的升距h＝？

4）用反转法作出当凸轮沿ω方向从图示位置转过90o时凸轮机构的压力角，并计算推程中的最大压力角αmax＝？

5）若凸轮实际廓线不变，而将滚子半径改为15mm，从动件的运动规律有无变化？

3-9．一对心滚子移动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮的基圆半径rb＝50mm，滚子半径rr＝15mm，凸轮以等角速度顺时针转动．当凸轮转过Φ＝180o时，从动件以等加速等减速运动规律上升h＝40mm；

凸轮再转Φ’＝150o时，从动件以余弦加速度运动规律将回原处；

其余Φs’＝30o时，从动件静止不动．试用解析法计算φ＝60o，φ＝240o时凸轮实际轮廓曲线上点的坐标．

3-11．设计一偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构．已知凸轮以等角速度ω逆时针转动，基圆半径rb＝50mm，滚子半径rr＝10mm，凸轮轴心偏于从动件轴线左侧，偏距e＝10mm，从动件运动规律如下：

当凸轮转过120o时，从动件以余弦加速度运动规律上升30mm；

当凸轮接着转过30o时，从动件停歇不动；

当凸轮再转过150o时，从动件以等加速等减速运动规律返回原处；

当凸轮转过一周中的其余角度时，从动件又停歇不动．

3-12．在题图３－１２所示的凸轮机构中，已知摆杆AB在起始位置时垂直于OB，lOB＝40mm，lAB＝80mm，滚子半径rr＝10mm，凸轮以等角速度ω顺时针转动．从动件运动规律如下：

当凸轮转过180o时，从动件以正弦加速度运动规律向上摆动30o；

当凸轮再转过150o时，从动件又以正弦加速度运动规律返回原来位置；

当凸轮转过其余30o时，从动件停歇不动．

3-13．题图３－１３所示为书本打包机的推书机构简图．凸轮逆时针转动，通过摆杆滑块运动机构带动滑块D左右运动，完成推书工作．已知滑块行程h＝８０mm，凸轮理论廓线的基圆半径rb＝50mm，lAC＝160mm，lCD＝200mm，其他尺寸如图所示．当滑块处于左极限位置时，AC与基圆切于B点；

当凸轮转过120o时滑块以等加速等减速运动规律向右移动80mm；

当凸轮接着转过30o时，滑块在右极限位置静止不动；

当滑块再转过60o时，滑块又以等加速等减速运动向左移动至原处；

当凸轮转过一周中最后150o时，滑块在左极限位置静止不动，试设计此凸轮机构．

4-1．在题图４－１所示的车床变速箱中，已知各轮齿数为z1＝42，z2＝58，z3’＝38，z4’＝42，z5’＝50，z6’＝48，电动机转速为1450r/min．若移动三联滑移齿轮a使齿轮3’和4’啮合，又移动双联滑动齿轮b使齿轮5’和6’啮合，试求此时带轮转速的大小和方向．

4-2．在题图４－２所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z1＝20，z2＝50，z3＝15，z4＝30，z6＝40，z7＝18，z8＝51，蜗杆z5＝1为右旋，试求传动比i18并确定提升重物时的转向．

4-3．题图４－３所示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮５相固联．已知z1＝z1’＝20，z2＝35，z4’＝20（右旋）,z5=40,滚刀z6=（左旋）,z7=28。

若加要工一个z5’＝64的齿轮，试决定交换轮组各轮的齿数z2’和z4。

4-4．在题图４－４所示的传动装置中，螺杆４和５是一对旋向相反的单线螺杆，其螺距分别为3mm和2．5mm，螺杆５旋在螺杆４内，螺杆４旋在框架上．齿轮1和1’是固联在手轮转轴上的双联齿轮，齿轮２与螺杆５固联在一起，齿轮３与螺杆４固联在一起．已知各轮齿数：

z1＝20，z1’＝26，z2＝44，z3＝38，试确定当手轮按图示方向转动一周时，x，y的大小和方向变化．

4-5．在题图４－５所示的压榨机中，螺杆４和５为一对旋向相反的螺杆，其螺距分别为6mm和3mm，螺杆５旋在螺杆４内，螺杆４与齿轮３固联在一起，螺杆５与Ｂ联在一起，盘Ｂ插在框架两侧的槽内不能转动只能沿框架上下移动．已知各轮齿数为：

z1＝18，z2＝24，z2’＝24，z3＝6４，试求为使盘Ｂ下降19mm，轴Ａ应转多少转，转向如何？

4-6．题图４－６所示为手动起重葫芦，已知z1＝z2’＝10，z2＝20，z3＝40．设由链轮Ａ至链轮Ｂ的传动效率为η＝0．9，为了能提升Ｑ＝1000N的重物，求必须加在链轮Ａ上的圆周力Ｐ．

4-7．题图４－７所示为一灯具的转动装置，已知：

n1＝19．5r/min，方向如图所示，各轮齿数为：

z1＝60，z2＝z2’＝30，z3＝z4＝40，z5＝120．求灯具箱体的转速及转向．

4-8．题图４－８所示轮系中，已知各轮齿数为：

z1＝60，z2＝20，z2’＝20，z3＝20，z4＝20，z5＝100．试求传动比i41．

4-9．题图４－９所示轮系中，已知各轮齿数为：

z1＝20，z2＝56，z2’＝24，z3＝35，z4＝76．试求传动比iAB．

4-10．在题图４－１０所示轮系中，设已知各轮齿数为：

z1，z2，z2’，z3，z3’和z4，试求其传动比i1H．

4-11．在题图４－１１所示的三爪电动卡盘的传动轮系中，各轮齿数为：

z1＝6，z2＝z2’＝25，z3＝57，z4＝56．求传动比i14．

4-12．题图４－１２所示的自行车里程表机构中，Ｃ为车轮轴，Ｐ为里程表指针．已知各轮齿数为：

z1＝17，z3＝23，z4＝19，z4’＝20，z5＝24．设轮胎受压变形后车轮的有效直径为0．7mm，当自行车行使１km时，表上的指针刚好回转一周．试求齿轮２的齿数．

4-13．在题图４－１３所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知：

z1＝26，z2＝20，z4＝30，z5＝18，n1＝1500r/min,求螺旋桨Ｐ，Ｑ的转速nP，nQ及转向．

4-14．题图４－１４所示轮系中，已知：

z1＝22，z2＝33，z3’＝z5．

1）若１，２，３均为正确安装的标准齿轮传动，求z3的齿数为多少？

2）求传动比i15？

4-15．题图４-15所示传动装置中，已知各轮齿数为：

z1＝20，z2＝40，z3＝30，z1’＝60，z5＝30，z5’＝20，z4＝44，z3’＝40，６为右旋三头螺杆，７为蜗轮，z7＝63。

试问：

当轴Ａ以na＝60r／min的转速按图示方向转动时，蜗轮７的转速n7为多少？

转向如何？

4-16．题图４－１６所示的减速器中，已知蜗杆１和５的头数均为１，蜗杆１为左旋，蜗杆为右旋，各轮齿数为：

z1’＝101，z2＝99，z2’＝z4，z4’＝100，z5’＝100．１）试求传动比i1H；

２）若主动蜗杆１由转速为1375r/min的电动机带动，问输出轴Ｈ转一周需要多长时间？

4-17．题图４-１所示的轮系中，已知各轮齿数z1＝32，z2＝34，z2’＝36，z3＝64，z4＝32，z5＝17，z6＝24．

1）若轴Ａ按图示方向以1250r/min的转速回转，轴B按图示方向以600r/min的转速回转，试确定轴C的转速大小及方向．

2）如果使轴B按图示相反方向回转（A轴方向不变），求轴C的转速大小及方向．

4-18．题图４-１８所示的变压器，已知z1＝z1’＝z6＝28，z3＝z5＝z3’＝80，z2＝z4＝z7＝26．当鼓轮A，B，C分别被制动时，求传动比i1H．

4-19．在题图４－１９所示的轮系中，已知z1＝16，z2＝32，模数m＝6mm，均为标准齿轮，试求齿轮３的齿数z3和系杆Ｈ的长度lH．若要求均布四只行星轮，问能否实现？

4-20．题图４-２０所示为一电动卷扬机，已知每对齿轮的效率η12和η2’3均为0．95，鼓轮及滑轮的效率η4，η5均为０．９６．设载荷Ｑ＝40kN，以v＝１５m/min匀速上升，试求电动机的功率．

4-21．如题图4-21所示，电动机Ｍ通过齿轮减速器带动工作机Ａ和Ｂ．已知每对圆柱齿轮的效率η1＝0．95,锥齿轮的效率η2＝0．92，工作机Ａ和Ｂ的效率分别为ηA＝０．７，ηB＝０．８，现设电动机的功率为P＝5，PA/PB＝2，试求工作机Ａ和Ｂ的输出功率PA，PB各为多少？

6–1．题图６－１所示曲柄摇块机构，曲柄ω1＝40rad/s角速度匀速沿逆时针方向转动，已知AB＝100mm，AC＝200mm，BS2＝86mm，m2＝20kg，Js2＝0．074kgm2，其他构件的质量和转动惯量不计，求：

（１）当θ＝90o，φ1＝60o时，连杆上的总惯性力及其作用线；

（２）各运动副中的反力及应加在原动件上的平衡力矩Md．

６-２．题图６-２所示的盘形转子中，有４个不平衡质量，它们的大小及其质心到回转轴的距离分别为：

m1=10kg，r1=100mm，m2=8kg，r2=150mm，m3=7kg，r3=200mm，m4=5kg，r4=100mm．试对该转子进行平衡设计．

6-3．题图６-３所示为一均匀圆盘转子，工艺要求在圆盘上钻４个圆孔，圆孔直径及孔心到转轴Ｏ的距离分别为：

d1=40mm，r1=120mm，d2=60mm，r2=100mm，d3=50mm，r3=110mm，d4=70mm，r4=90mm，方位如图．试对该转子进行平衡设计．

６-４．题图６-４所示为一行星轮系，各轮均为标准齿轮，其齿数z1=60，z2=40，z2’=42，z3=58，模数均为m=4mm．行星轮2-2’本身已平衡，质心位于轴线上，其总质量m22’=2kg．试问：

1）行星轮2-2’的不平衡质颈积为多少？

2）转动中所产生的离心惯性力应如何加以平衡？

６-５．题图６-５所示曲柄摇杆机构中，已知各构件：

l1=75mm，l2=300mm，l3=150mm；

各杆的质量为m1=0．3kg，m2=0．6kg，m3=0．9kg，其质心位置lAS1=25mm，lBS2=100mm，lBS3=100mm．

1）试用质量静替代法将各杆质量替代到A，B，C，D四点；

2）若在曲柄，摇杆上加平衡质量me1及me3使机构惯性力平衡，当取平衡质量的回转半径为re1=re3=75mm时，me1，me3各为多少？

６-６．在题图６-６所示曲柄滑块机构中，已知各杆长度：

lAB=100mm，lBC=300mm；

曲柄和连杆的质心S1，S2的位置分别为lAS1=100mm=lAS2，滑块３的质量m3=0．4kg，试求曲柄滑块机构惯性完全平衡时的曲柄质量m1和连杆质量m2的大小．

６-７．如题图６-７所示的六杆机构中，已知滑块５的质量为m5=20kg，lAB=lED=100mm，lBC=lCD=lEF=200mm，φ1=φ2=φ3=90o，作用在滑块５上的力Ｐ＝500N．当取曲柄AB为等效构件时，求机构在图示位置的等效转动惯量和力Ｐ的等效力矩．

６-８．题图６-８所示的轮系中，已知各轮齿数：

z1=z2’=20，z2=z3=40，J1=J2’=0．01kg·

m2，J2=J3=0．04kg·

m2．作用在轴Ｏ3上的阻力矩Ｍ3＝40N·

m．当取齿轮１为等效构件时，求机构的等效转动惯量和阻力矩Ｍ3的等效力矩．

６-９．题图６-９所示为Ｘ6140铣床主传动系统简图．图中标出各轴号（Ⅰ，Ⅱ，…，Ⅴ），轴Ⅴ为主轴．各轮齿数见图．各构件的转动惯量（单位为kg·

m2）为：

电动机JM=0．0842；

轴：

JS1=0．0002，JS2=0．0018，JS3=0．0019，JS4=0．0070，JS5=0．0585；

齿轮块：

J3=0．0030，J4=0．0091，J7=0．0334，J8=0．0789；

齿轮：

J5=0．0053，J6=0．0087，J9=0．1789，J10=0．0056；

飞轮JF=0．1112；

带轮：

J1=0．0004，J2=0．1508；

制动器Ｃ：

JC=0．0004，带的质量m=1．214kg．求图示传动路线以主轴Ⅴ为等效构件时的等效转动惯量．

６-１０．在题图６-１０所示减速器中，已知各轮的齿数：

z1=z3=25，z2=z4=50，各轮的转动惯量J1=J3=0．04kg·

m2，J2=J4=0．16kg·

m2，（忽略各轴的转动惯量），作用在轴Ⅲ上的阻力矩M3=100N·

m．试求选取轴Ⅰ为等效构件时，该机构的等效转动惯量J和M3的等效阻力矩Mr．

6-11．题图６-１１所示为一简易机床的主传动系统，由一级带传动和两级齿轮传动组成．已知直流电动机的转速n0＝1500r/min，小带轮直径d=100mm，转动惯量Jd=0．1kg·

m2，大带轮直径D＝200mm，转动惯量JD=0．3kg·

m2．各齿轮的齿数和转动惯量分别为：

z1=32，J1=0．1kg·

m2，z2=56，J2=0．2kg·

m2，z2’=32，J2’=0．4kg·

m2，z3=56，J3=0．25kg·

m2．

要求在切断电源后２秒，利用装在轴上的制动器将整个传动系统制动住．求所需的制动力矩M1．

6-12．在题图６-１２所示定轴轮系中，已知各轮齿数为：

z1=z2’=20，z2=z3=40；

各轮对其轮心的转动惯量分别为J1=J2’=0．01kg·

m2；

作用在轮１上的驱动力矩Md=60N·

m，作用在轮３上的阻力矩Mr=120N·

m．设该轮系原来静止，试求在Md和Mr作用下，运转到t=15s时，轮１的角速度ω1和角加速度α1．