机械原理复习总结题docx.docx
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机械原理复习总结题docx
一、自由度的计算
1.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。
[参考答案]
B处有局部自由度，F处为复合铰链。
2.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
3.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
4.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
5.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
6.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
或把三角形看成一刚体，则
7.计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
[参考答案]
B为局部自由度；C（或D）为虚约束；G为复合铰链。
8.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
9.试述机构有确定运动的条件，并判断下图所示两机构是否有确定运动。
[参考答案]
（1）机构有确定运动的条件是机构自由度大于零且等于原动件数目。
（2）图a
原动件数大于自由度，无法运动。
（3）图b
原动件数小于自由度，无确定运动。
10.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。
[参考答案]
B处有局部自由度。
11.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。
[参考答案]
B处为复合铰链。
12.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。
[参考答案]
C处有局部自由度、复合铰链。
D处为复合铰链。
F，G处有局部自由度。
去掉局部自由度后，
，
13.试计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。
[参考答案]
C处为复合铰链。
J（或F）处有虚约束。
14.试计算图示机构的自由度，并指出该机构中有无虚约束、局部自由度或复合铰链，若有，指出在何处。
[参考答案]
E（或F）处有虚约束，滚轮D处有虚约束及局部自由度，去掉后得：
15.试计算图示机构的自由度，并正确指定原动件。
[参考答案]
滚轮处为局部自由度，故,
机构的自由度为2，可以滑块和凸轮为原动件。
16.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
17.试计算图示机构的自由度。
[参考答案]
滚子F处为局部自由度，J或K处为虚约束，C处为复合铰链。
去掉虚约束和局部自由度后，所以
18.计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
图中绕I、J转动的构件为齿轮。
[参考答案]
B、D处有局部自由度。
19.试分析图示装置能否运动，为什么（用机构自由度公式加以说明）。
[参考答案]
；；不能运动，因F为零。
20.试计算图示构件系统的自由度，并说明其能否成为机构。
[参考答案]
C、D、E均为复合铰链。
无法运动，不能成为机构。
21.试计算图示运动链的自由度。
[参考答案]
A、E、F为复合铰链，故
二、平面连杆机构及其设计
1.图示铰链四杆机构中，已知，AD为机架，若
要得到双摇杆机构，试求CD杆长的取值范围。
[参考答案]
要得到双摇杆机构有两种可能。
（1）机构存在整转副，且是B、C，则为最短。
1）CD杆最长
2）CD杆中间长
（2）机构不存在整转副，亦不符合杆长和条件。
1）CD杆最长
但不超过三杆和即
2）CD杆中间长
3）CD杆最短
综上得
2.图示铰链四杆机构中，，问：
为何值时（给
出一取值范围），该机构成为曲柄摇杆机构。
[参考答案]
（1）AD不能成为最短杆
（2）AD为最长杆
（3）AD为中等长，CD为最长杆时，
3试设计一曲柄导杆机构，已知导杆的行程速度变化系数，机架长度
，求曲柄长度（要求写出设计步骤）。
[参考答案]
。
作，作，过A作，得B点。
故曲柄长
4.图示曲柄摇块机构中，已知
，
，试计算此机构的极位夹角及
从动杆BE的摆角。
[参考答案]
。
。
摆角。
极位夹角
5.在图示铰链四杆机构中，其杆长为
，
，而另两个杆的长度之和
为
，要求构成一曲柄摇杆机构，c、d
的长度应为多少
[参考答案]
根据有曲柄条件：
，且为连架杆，可知
，
则有
（1）
考虑极限状态有
（2）
又
故
（3）
将（3）代入
（2）得：
故
同理若c为最大时，则
6.如图所示，在一铰链四杆机构中，已知lBC=500mm，lCD=350mm，lAD=300mm，且AD为机架。
试分析：
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，lAB的最大值；
（2）若此机构为双曲柄机构，lAB的最小值；
（3）若此机构为双摇杆机构，lAB的取值范围。
[参考答案]
解：
（1）AB最短：
最大值为150mm。
（2）AD最短：
1）AB不是最长，即，所以
2）AB为最长杆，即AB，且所以最小值
为450mm。
（3）图示机构只有不满足杆长条件时才成为双摇杆机构。
lAB的取值范围
7.如图示插床的导杆机构，已知：
，行程速比系数
，求曲柄BC
的长度及插刀
P
的行程
，又若需行程速比系数
，则柄
应调整为多此时插刀行程是否改变
H
BC
[参考答案]
（1）
（2）插刀行程增大
8.如图示曲柄摇杆机构，已知，试用解析法或图
解法确定：
（1）摇杆
3的最小长度；
（2）曲柄1等速转动时机构的行程速度变化系数K；
（3）曲柄1为主动时，机构的最小传动传动角。
注：
用计算。
[参考答案]
（1）曲柄只能是1杆。
设（即杆3）是中长杆，（因为是求3杆的最短尺寸），
则有，
（2）设摆杆的左极限位置为C1D，右极限位置为C2D，如图
，而
（3）机构的最小传动角可以用解析法如下求得：
设，则：
三、凸轮机构及其设计
1.在图示对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一个圆，圆心在
A点，其半
径
mm，凸轮绕轴心线
O逆时针方向转动，
mm，滚子半径
rr=10mm，试问：
（1）该凸轮的理论廓线为何种廓线
（2）基圆半径r0为多少
（3）从动件的行程h为多少
（4）推程中的最大压力角为多少
，从动件的运动规律有无变化为什么
（5）若把滚子半径改为r
r
=15mm
[参考答案]
（1）理论廓线是以A为圆心，R+r=50mm为半径的圆。
（2）mm
（3）mm
（4）,,时,最大,
（5）滚子半径变化时，从动件之运动规律发生变化。
这是因为高副低代后形成的机构中的
连杆长lBA发生改变的缘故。
2.一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。
已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R=30mm，
几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD=e=10mm，OA=10mm。
凸轮以等角速度逆时针方向转动。
当凸轮在图
（1）示位置，即ADCD时，试求：
（1）凸轮的基圆半径r0；
（2）图示位置的凸轮机构压力角；
（3）图示位置的凸轮转角；
（4）图示位置的从动件的位移s；
（5）该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么
（1）
（2）
[参考答案]
（1）mm
（2）tg
（3）
（4）mm
（5）偏置方向不合理。
因为tg，图
（2）示偏置方向使增大。
应把从动件导路偏置在凸轮转动中心
的右侧，此时tg，则减小。
3.设计一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。
已知凸轮以等角速度
rad/s逆时针方向转动。
当凸轮从推程起始点处转过时，从动件上升10mm，此时从动
件的移动速度mm/s。
（1）试用反转法找出此时凸轮廓线上与从动件相接触的点。
（2）在图上标出该点的压力角，并求出其值。
（3）若从动件的偏距减为零，则上述位置处的压力角的值为多少
[参考答案]
（1）接触点见图示。
（2）mm，压力角见图示。
tg
（3）tg压力角增大。
4.
5.已知：
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，行程mm，基圆半径mm，推程运动规律如
图，求凸轮转角为时的压力角。
[参考答案]
（1）从动件推程运动规律为等速运动规律，当时，s=15mm
（2）tg
四、齿轮机构及其设计
1.有一渐开线外啮合直齿圆柱变位齿轮传动，已知mm，，，，，
，变位系数，，无侧隙啮合中心距mm。
加工后经检验，大轮
分度圆齿厚不合设计要求，其余尺寸均可。
（1）测得大轮的mm，试定性分析这对齿轮可否进行安装，啮合有何问题
（2）试另行设计一小齿轮与已加工的大轮配对使用，保持不变，要求无侧隙啮合。
求该小轮的变位
系数，分度圆直径和齿顶圆直径。
[参考答案]
（1）设大轮加工后的实际变位系数为，则mm
因<，齿厚减小，两轮可安装，但啮合时侧隙较大。
（2）设所设计小轮的变位系数为，则
小轮分度圆直径mm
分度圆分离系数
齿高变动系数
齿顶高mm
齿顶圆直径mm
2.已知一对渐开线直齿圆柱标准齿轮，传动比，，，mm，，
中心距正确安装。
求：
，两轮的节圆直径和，两轮的基圆直径和，两轮的顶圆直径
和，两轮的根圆直径和，两轮的齿距和。
[参考答案]
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mm
3.一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知mm，，，，传动比
。
试求：
（1）若为标准齿轮传动，其中心距mm，试计算两齿轮的齿数、，分度圆半径、，齿
顶圆半径、，齿根圆半径、，节圆半径、，啮合角，齿距，分度圆齿厚，分
度圆齿槽；
（2）若中心距mm，则该对齿轮无侧隙啮合属于什么类型的传动又、、、、、是
否有变化若有变化是增大还是减小
[参考答案]
（1）当mm时
联立求得：
mmmm
mmmm
mmmm
mmmm
mmmmmm
（2）当mm时，属于正传动
、、没有变化；、、有变化，且均为增大。
4.已知一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，其模数,分度圆压力角,
传动比。
（1）在正确安装时，中心距，试求
1）分度圆半径；2）齿数；3）齿顶圆半径；
4）齿根圆半径；5）节圆半径；6）啮合角。
（2）若上述齿轮传动中心距改为时，
1）上述尺寸哪些有变化，哪些没变化2）如有变化求出其数值。
[参考答案]
（1）1）得
2）
3）
4）
5）
6）
（2）1）、、、不变、变化
2）
5.一对标准安装的直齿圆柱标准齿轮外啮合传动。
已知其实际啮合线长度
，重合度
，啮合角
。
（1
）试求这对齿轮的模数
（2
）这对齿轮啮合传动过程中，其同时啮合齿的对数如何变化在
不变，仍为标准直齿圆柱齿轮标
准安装的条件下，若想增大重合度，该怎么办
（3
）若该对齿轮的传动比
。
现若其中心距改为
。
求这对齿轮的节圆半径、
及啮合角，其重合度有何变化（注：
其齿数、模数、压力角等均不变仍为标准值）
[参考答案]
（1）因
，
（2
）因重合度
，故其啮合对数在
和对齿之间变化。
在一个
的范围内
2对齿啮合时间占
。
在其它参数不变的条件下，因
与
无关，故要增大
，则只有增加齿数。
（3
）
由于二轮实际安装中心距大于标准中心距，故实际啮合线减短，导致重合度减小。
6.已知一对渐开线直齿圆柱齿轮，其，，试计算：
（1）求两个齿轮的分度圆半径、和基圆齿距、；
（2）求小齿轮的齿顶圆半径和大齿轮的齿根圆半径；
（3）求这对齿轮正确安装时的啮合角和中心距；
（4）将上述中心距加大，求此时的啮合角及此时两轮的节圆半径、。
[参考答案]
（1）
（2）
（3）正确安装：
（4）
7.一对渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知：
mm，，，，，，
安装中心距比标准中心距大2mm。
试求：
（1）中心距
（2）啮合角（3）有无齿侧间隙（4）径向间隙
（5）实际啮合线长度
[参考答案]
（1）mm
（2）
（3）有齿侧间隙。
（4）mm
（5）mm
mm
mmmm
mm
8.试设计一个无根切的渐开线直齿圆柱齿轮齿条机构。
已知齿轮1的齿数，模数，齿顶高系
数，径向间隙系数，压力角。
求：
（1）齿轮1
的分度圆直径，节圆直径
，齿顶圆直径
，分度圆齿厚
，啮合角
；
（2）齿条2
的顶高
，齿根高
，分度线上齿厚
，齿轮中心至齿条分度线之间
距离
。
[参考答案]
（1）
（2）mm
（3）
（4）
（5）
9.有一对渐开线圆柱直齿轮，已知，用齿条刀加工，求其不发生根
切的最小中心距
注：
[参考答案]
（1）
（2）
（3）
10.已知一对渐开线直齿圆柱标准齿轮，
其齿数
，模数
，试求（取
）
（1）小齿轮分度圆直径
；
（2）齿顶高
；
（3）小齿轮齿顶圆直径
；
（4）齿根高
；
（5）小齿轮齿根圆直径
；
（6）分度圆周节
；
（7）小齿轮基圆直径
；
（8）分度圆齿厚
；
（9）分度圆齿槽距
；
（10）这对齿轮传动的标准中心距
；
[参考答案]
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）（10）
11.一对等变位（高度变位）齿轮，，，，，mm，
，。
今将大齿轮齿数改为32，而小齿轮仍用原来的，中心距也不变，试确定大
齿轮的变位系数。
注：
无齿侧间隙啮合方程式：
[参考答案]
mmmm
mm
12.有一对外啮合齿轮，已知，mm，，，，无侧隙啮合中心
距mm，为加工方便，两齿轮的参数完全一样。
试求齿轮的变位系数和,分度圆半径，基圆半径，
齿顶圆半径，齿根圆半径和顶圆齿厚.
注：
无侧隙啮合方程中心距变动系数
齿定高变动系数任意圆上齿厚
[参考答案]
mm
两齿轮参数相同，取变位后：
mm（不变化）
mm
mm
mmmm
=mm
五、轮系及其设计
1．在图示轮系中，已知各轮齿数为
，
，
，试求传动比
。
[参考答案]
（1）
（2），，
（3）
2.图示为电动三爪卡盘的传动轮系。
已知各轮齿数为，，，，试求
其传比。
[参考答案]
（1）1,2,3,H为行星轮系。
4,2',2,3,H为行星轮系。
（2）
（3）
3.图示汽车变速器的部分轮系机构，，求传动比ⅡⅠ。
[参考答案]
（1）行星轮系5，3，3′，4、H
（2）行星轮系1，2，3，3，4，H
4.
。
试求传动比。
在图示的周转轮系中，已知各轮齿数为
[参考答案]
（1）1、2、4、H组成行星轮系。
（2）3、2'、2、4、H组成行星轮系。
（3）
5.图示圆链直齿轮组成的轮系中，，，，，，,求。
[参考答案]
（1）1、2、3、4、H组成行星轮系。
1、2、5、6、H组成差动轮系。
（2）
（3）
6.
，
，
，
，
，轮1
的转速
在图示轮系中，已知各轮齿数为
r/min,方向如图示，试求轮
5的转速
的大小和方向。
[参考答案]
（1）1、2、3、H（4）为行星轮系。
方向同。
（2）4、5为定轴轮系。
（3）r/min方向
7.在图示轮系中，已知各轮齿数为，，，，。
轴Ⅰ的转速I=750
r/min，方向如图示，试求轴Ⅱ转速II的大小及方向。
[参考答案]结构分析：
1、2为定轴轮系。
2'、3、4、H为行星轮系，II为系杆H。
（1）
（2）
r/min
（3）每分钟180转，与方向相反，。
8.已知图示轮系的各轮齿数为z1、z2、z3、z4、z5、z6、z7、z8，试求该轮系的传动比。
[参考答案]1、2、3、4为周转轮系；5、6、7、8为定轴轮系
（1）
（2）
（3）
9.已知图示轮系中各轮的齿数：
，，，，，试求。
[参考答案]
（1）周转轮系3－3'，2'，4，H；定轴轮系2,1-1',4'
（2）,，
（3），，
（4）
10.图示为一卷扬机的减速器轮系，设各轮的齿数为
。
试求传动比。
[参考答案]
1）1、2、2′、3、H组成行星轮系，4、5、6组成定轴轮系。
2）
3），，
，4）
11.在图示轮系中，已知各轮的齿数
，
，
，
，
，
，轴A的
转速
r/min,转向如图。
试求轴
B的转速
的大小和方向。
[参考答案]
（1）
、
为定轴轮系。
以
方向为正。
1
2
r/min-
（2）
2'
33'
4
H（B）
为周转轮系。
、、
、、
（3）
r/min
负号说明
转向-
与
相反。
12.在图示轮系中，轮
3和轮4同时和轮
2啮合，已知
，
，
，求传动比。
这是一个复合周转轮系，其中
1
23
、
H
和
4
2
3
H
分别组成一个独立的基本行星轮系。
、、
、、
、
（1）对于1、2、3、H组成的行星轮系①
、、
、
H
组成的行星轮系
②
（2）对于423
由式①、②得
（3）
13.在图示轮系中，已知各齿轮的齿数
，
，
，
，
。
试求该轮
系的传动比
并说明轮
1与轮6转向的异同（画图说明）。
（1）该轮系为一串联式混合轮系。
其中1、2、3、H、7为行星轮系，5、4、6、7为定轴轮系。
故
设z1转向箭头向上并设为“+”。
则可见
H与
同向。
（2）由图及
可见
。
。
轮6ˉ与轮1
反向。
六、填空
1.机器和机构的主要区
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