机械原理习题集.docx

机构的结构分析

填充题及简答
1）平面运动副的最大约束数为         ，最小约束数为          。
2）平面机构中若引入一高副将带入        个约束，而引入一个低副将带入        个约束。
3）机构具有确定运动的条件是什么？
4）何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？
5）杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影响？
6) 何为“运动链”？具备什么条件，运动链才能具有运动的可能性？具备什么条件后才具有运动的确定性？具备什么条件，运动链才能成为机构？
7) 何为“机构的级别”？何为“I级机构”？
计算题
1）图1所示机构在组成上是否合理？指出其错误所在，并针对错误处更改局部运动副和构件，使之成为合理的机构。

图1
2)计算图2所示平面机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。

图2
3)计算图3所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，应予以指出， 并进行高副低代，确定该机构的级别。

图3
4）试计算图4所示凸轮-连杆组合机构的自由度。

图4
5）在图5所示机构中，ABEF CD,试计算其自由度。

图5
6)试计算图6所示齿轮-连杆组合机构的自由度。

图6　
7) 试确定图7所示机构的自由度；并将其中的高副换成低副，确定机构所含的杆组合机构的级别（当取凸轮为原动件时）。

图7

1、填充题及简答
1）平面运动副的最大约束数为     5    ，最小约束数为       1   。
2）平面机构中若引入一高副将带入 1 个约束，而引入一个低副将带入 2 个约束。
3）机构具有确定运动的条件.

 1）机构自由度F ≥1

 2）机构原动件的数目等于机构的自由度数目

4）何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？ 相关知识
5）杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影响？
2、计算题
1）.
解：该机构的自由度F=0，故机构不能运动。
改进措施：在E处增加一个自由度。
2)计算图2所示平面机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。

图2
解：机构具有活动构件数为n=10, 低副个数PL=13,高副个数Ph=2，且D处是复合铰链，G处是局部自由度。所以机构的自由度是：
F=3n-2PL-Ph-P'=3*10-2*13-2-1=1

3)试计算图3所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，应予以指出，并进行高副低代，确定该机构的级别。

图3
解：该机构中有9个活动构件，低副12个，高副1个，其中B处是局部自由度，E处是符合铰链.机构的自由度是：
F=3n-2PL-Ph-P'=3*9-（2*12+1）-1=1
4）试计算图4所示凸轮-连杆组合机构的自由度。

图4
解：由图4可知，B,E两处的滚子转动为局部自由度，即F'=2；而虚约束p'=0。机构中，n=7,PL=8(C、F处虽各有两处接触，但都各算一个移动副），Ph=2,于是由自由度计算公式得
F=3n-(2pl+ph-p')-F'=3×7-(2×8+2-0)-2=1
这里应注意：该机构在D处虽存在轨迹重合的问题，但由于D处相铰接的双滑块为一个Ⅱ级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。
如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时，则该机构就存在一个虚约束或变成含一个公共约束m=4的闭环机构了。
5）在图5所示机构中，ABEFCD,试计算其自由度

图5
解：由题意知，此平面机构ABCDEF具有特定的几何条件，故为平行四边形机构，由构件EF及转动副E、F引入的一个约束为虚约束；G处的滚子转动为局部自由度；C处为复合铰链；G及I处均为两构件在两处接触的高副，因过两接触线的公法线重合，故G、I处各只算一个高副。
  解法1：如果去掉机构中虚约束和局部自由度，则n=6,Pl=7,pP=2,并由自由度计算公式得 ：
     F=3n-2pl-ph=3×6-2×7-2=2    
解法2：由机构简图知，n=8,pl=10,ph=2,p'=1,F'=1,由自由度计算公式得：
      F=3n-(2pl+ph-p')-F'=3×8-(2×10+2-1)-1=2  
6)试计算图6所示齿轮-连杆组合机构的自由度。

图6
解：（1）由图6(a)知，n=5,pl=6(A,B处为复合铰链），ph=2,则
     F=3n-2pl-ph=3×5-2×6-2=1
因该机构具有一个原动件，机构具有确定运动，故计算正确。
    （2）如果按（1）的方法，则由图6（b)知，n=5,pl=5,ph=2,则
      F=3n-2pl-ph=3×5-2×5-2=3
然而该机构实际自由度为1，那么，为什么会出现此计算错误呢？其原因是此机构中的两对齿轮副均提供了两个高副，即ph=4,则
      F=3n-2pl-ph=3×5-2×5-4=1                            参考文献
7)试确定图7（a)所示机构的自由度；并将其中的高副换成低副，确定机构所含的杆组合机构的级别（当取凸轮为原动件时）。

图7（a)                                             图7(b)
解：（1）计算机构的自由度。B处有局部自由度，G处为复合铰链，n=8，Pl=10，Ph=2，p'=0，F'=1，机构的自由度是：
      F=3n-(2pl+ph-p')-F'=3×8-(2×10+2-0)-1=1  
    （2）高副低代后，机构如图7(b)所示。
    （3）确定机构的杆组及机构的级别。该机构是由原动件1、机架9、两个Ⅱ级杆组（2'-3和6-7）和一个Ⅲ级杆组（4-5-6-8）组成的，故该机构为Ⅲ级机构。
8) 计算图示机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别

解:1．计算机构的自由度:  F=3*4-2*5-1=12-10-1=1
2．高副低代入图红色所示: F=3*5-2*7=15-14=1
3．杆组分析:

9) 计算图示机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别

解:
1.计算机构自由度: F =3*5-(2*5+2)-2 =15-(10+2)-2 =1

2.高副低代后右图所示
3.高副低代后的机构自由度:F=5*3-2*7=1
4.机构杆组分析

概念
1.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在     处;组成移动副时,其瞬心在      处;组成滑动兼滚动的高副时,其瞬心在    处.
2.相对瞬心与绝对瞬心相同点是           ,而不同点是              .
3.速度影像的相似原理只能用于           两点,而不能用于机构       的各点.
4.速度瞬心可以定义为互相作平面相对运动的两构件上,                           的点.
5.3个彼此作平面平行运动的构件共有         个速度瞬心,这几个瞬心必位于           .含有6个构件的平面机构,其速度瞬心共有     个,其中    个是绝对瞬心,有    个相对瞬心

1.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在 转动副的圆心  处;组成移动副时,其瞬心在  垂直于移动导路的无穷远  处;组成滑动兼滚动的高副时,其瞬心在接触点两轮廓线的公法线上.
2.相对瞬心与绝对瞬心相同点是   都是两构件上相对速度为零,绝对速度相等的点       ,而不同点是  相对瞬心的绝对速度不为零,而绝对瞬心的绝对速度为零     .
3.速度影像的相似原理只能用于   同一构件上的     两点,而不能用于机构  不同构件上     的各点.
4.速度瞬心可以定义为互相作平面相对运动的两构件上,相对速度为零,绝对速度相等  的点.
5.3个彼此作平面平行运动的构件共有 3  个速度瞬心,这几个瞬心必位于 同一条直线上 .含有6个构件的平面机构,其速度瞬心共有 15 个,其中 5 个是绝对瞬心,有 9 个相对瞬心.

连杆机构

填充题
1）一对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成            机构。
2）在图1所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，则为           机构；以BC杆为机架时，则为            机构；以CD杆为机架时，则为            机构；以AD杆为机架时，则为              机构。

3）在                 条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。
4）在曲柄摇杆机构中，当            和           两次共线位置时出现最小传动角。
5）机构的压力角是指           ，压力角愈大，则机构 效率            。
6）机构处于死点位置时，其传动角γ为          度 ，压力角α为            度。
7) 铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是什么？
8）何为连杆机构的传动角γ？传动角大小对四杆机构的工作有何影响？
9）铰链四杆机构在死点位置时，推动力任意增大也不能使机构产生运动，这与机构的自锁现象是否相同?试加以说明？
10) 铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时，只能获得　　  　机构．
11) 在平面四杆机构中，能实现急回运动的机构有　　　　　　，　　　　　　　，　　　　　　　　．
12) 在摆动导杆机构中，导杆摆角等于30º，其行程速比系数Ｋ的值为　　　　　　　．
13) 在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件时，该机构的压力角为　　　　　　度，其传动角为度．
14) 一对心曲柄滑块机构中，若改为以曲柄为机架，则将演化为　　           　机构．

平面连杆机构及其设计>习题解答
1、填充题及简答
1）一对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成 直动滑杆机构（定块机构，或移动导杆机构）机构。
2）在图1所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，则为 双曲柄  机构；以BC杆为机架时，则为  曲柄摇杆机构   机构；以CD杆为机架时，则为 双摇杆 机构；以AD杆为机架时，则为  曲柄摇杆 机构。

3）在  偏距e>0的条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。
4）在曲柄摇杆机构中，当  曲柄 和 机架  两次共线位置时出现最小传动角。
5）机构的压力角是指  作用在从动件 上力的作用线方向与作用点速度方向之间的夹角  ，压力角愈大，则机构 的传力效应越差   。
6）机构处于死点位置时，其传动角γ为 0度，压力角α为 90度 。
7) 铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是什么？参考
8）何为连杆机构的传动角γ？传动角大小对四杆机构的工作有何影响？参考
9）铰链四杆机构在死点位置时，推动力任意增大也不能使机构产生运动，这与机构的自锁现象是否相同?试加以说明？参考
10) 铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时，只能获得　双摇杆　机构．
11)　在平面四杆机构中，能实现急回运动的机构有　曲柄摇杆机构，　偏置曲柄滑块机构　，　摆动导杆机构　．
12)　在摆动导杆机构中，导杆摆角等于30º，其行程速比系数Ｋ的值为　1.4　．
13) 在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件时，该机构的压力角为 0 度，其传动角为　90 度．
14) 一对心曲柄滑块机构中，若改为以曲柄为机架，则将演化为　转动导杆　机构．

凸轮机构

、填空题
1）凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置， 有突变，会产生 冲击。
2）根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构 和 。
3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用 ， ，或依靠凸轮上的 来实现。
4）凸轮机构的主要优点为 。主要缺点为 。
5)为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的 侧。
6）凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中， 将发生突变，从而引起 冲击。
7）当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角 。
8)凸轮基圆半径是从 到 的最短距离。
9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 。
10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 运动规律有刚性冲击； 运动规律有柔性冲击； 运动规律无冲击。
11）凸轮机构推杆运动规律的选择原则为 。
12）设计滚子推杆盘形凸轮机构凸轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是 。
选择题及简答
1）滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（）
    a)两条廓线相似                  b)两条廓线相同
    c)两条廓线之间的径向距离相等    d)两条廓线之间的法向距离相等
2）何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？
3）设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？
4）图1中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。

计算题
1、如图2所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它有四段直线组成。要求：在题图上画出推杆的位移曲线、加速度曲线；判断哪几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置，凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。

2、在图3（a）所示的直动滚子推杆盘形凸轮机构中，已知推程期的推杆运动规律线图如图3(b)、(c)所示。凸轮实际轮廓的最小半径为rmin=30mm,滚子半径为rr=12mm,偏距e=14mm。试求：
   （1）凸轮的基圆半径r0的值。
   （2）取长度比例尺μl =1mm/mm,作图求解当凸轮转角为90º时，所对应的以下各项:
        ①凸轮理论廓线的对应点；
        ②确定实际廓线的对应点；
        ③凸轮与推杆的速度瞬心位置；
        ④画出该位置所对应的压力角。

 图3
3、在直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，图题4所示推杆的运动规律尚不完全，试在图上补全各段的s-δ，v-δ，a-δ曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。

                图4
4、图5中给出了某直动杆盘形凸轮机构的推杆的速度线图。要求：
     (1)定性地画出其加速度和位移线图；
     (2)说明此种运动规律的名称及特点（v,a的大小及冲击的性质）；
     (3)说明此种运动规律的适用场合。
图5
5、用作图法作出一平底摆动推杆盘形凸轮机构的凸轮实际廓线，有关机构尺寸及推杆运动线图如图6所示。只需画出凸轮转角180º 范围内的轮廓线，不必写步骤，但需保留作图辅助线。

图 6
6、欲设计一图题7所示直动杆盘形凸轮，要求在凸轮转角为0 º～90º时，推杆以余弦加速度规律上升h=20mm,且取r0=25mm,e=10mm,r=5mm。试作：
    （1）选定凸轮转向ω1，并简要说明选定的原因；
    （2）用反转法绘出当凸轮转角δ=0º～90º时凸轮的工作廓线（画图的分度要求≤15º）。
    （3）在图上标注出δ=45º时轮廓的压力角α。

7、图8所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘。圆心为O，半径为R=30mm,偏心距lOA=10mm,偏距e=10mm。试求：
    （1）这两种凸轮机构推杆的行程h和凸轮的基圆半径r0；
    （2）这两种凸轮机构的最大压力角αmax的数值及发生的位置（均在图上标出）。

8、如图9所示,已知一偏心圆盘R=40mm,滚子半径r=10mm,lOA=a=90mm,lAB=l=70mm,转轴O到圆盘中心C的距离lOC=20mm,圆盘逆时针转动。
    （1）标出凸轮机构在图示位置时的压力角α，画出基圆，求基圆半径r0。
    （2）作出推杆由最下位置摆动到图示位置时，推杆摆过的角度ψ及相应的凸轮转角δ。

填充题
1）凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，加速度有突变，会产生柔性冲击。
2）根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮。
3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用 从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。
4）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。
5)为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的 正偏置 侧。
6）凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中， 加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。参考
7）当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角 增大基圆半径、改变偏置方向 。
8)凸轮基圆半径是从 凸轮转动中心 到 理论廓线 的最短距离。
9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。
10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加速等减速、余弦加速度 运动规律有柔性冲击； 正弦加速度 运动规律无冲击。
11）凸轮机构推杆运动规律的选择原则为 首先要满足机器的工作要求，同时还应使机器具有良好的动力特性和使所设计的凸轮便于加工。
12）设计滚子推杆盘形凸轮机构凸轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是 适当增大基圆半径或适当减小滚子半径 。
2、选择题及简答
1）滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（d）
a)两条廓线相似                  b)两条廓线相同
c)两条廓线之间的径向距离相等    d)两条廓线之间的法向距离相等
2）何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？ 参考
3）设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？
措施1、将对心只动从动件改为偏置只动从动件
措施2、增大凸轮基圆半径
4）在图1中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。

左面凸轮的理论廓线是圆,右面凸轮的理论廓线是非圆.它们的运动规律不相同.
3、计算题
1）如右图2(a)所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它有四段直线组成。
要求：在题图上画出推杆的位移曲线、加速度曲线；判断哪几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置，凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。
解：由图2(a)所示推杆的速度曲线可知：
    在OA段内（0≤δ≤π/2），因推杆的速度v=0，故此段为推杆的近休段，推杆的位移及加速度均为零，即s=0，a=0，如图2(b)及(c)所示。
    在AD段内（π/2≤δ≤3π/2），因v>0,故为推杆的推程段。且在AB段内，因速度线图为上升的斜直线，故推杆先等加速上升，位移曲线为抛物线运动曲线，而加速度曲线为正的水平直线段；在BC段内，速度线图为水平直线段，故推杆继续等速上升，位移线图为上升的斜直线，而加速度曲线为与δ轴重合的线段；在CD段内，速度线图为下降的斜直线，故推杆继续等减速上升，位移曲线为抛物线运动曲线，而加速度曲线为负的水平线段。作出推杆推程段的速度v及加速度a线图，如图2(b)及(c)所示。
    在DE段内（3π/2≤δ≤2π），因v<0,故为推杆的回程段，且速度曲线为水平线段，推杆作等速下降运动。其位移曲线为下降的斜直线，而加速度曲线为与δ轴重合，且在D和E处其及加速度分别为负无穷大和正无穷大，如图2(b)及(c)所示。
    由推杆速度曲线（图2(b)）和加速度曲线（图2(c))知，在D及E处，与速度突变，且在相应的加速度线图上分别为负无穷大和正无穷大。故在凸轮机构D和E处有刚性冲击。在加速度线图上A"，B"，C"及D"处有加速度值的有限突变，因此，在这几处凸轮机构有柔性冲击。
    在F处有正的加速度值，故有惯性力，但既无速度突变，又无加速度突变，因此，F处无冲击存在。

2）在图3（a）所示的直动滚子推杆盘形凸轮机构中，已知推程期的推杆运动规律线图如图3(b)、(c)所示。凸轮实际轮廓的最小半径为rmin=30mm,滚子半径为rr=12mm,偏距e=14mm。试求：
（1）凸轮的基圆半径r0的值。
（2）取长度比例尺μl =2mm/mm,作图求解当凸轮转角为90º时，所对应的以下各项:
①确定理论廓线的对应点；
②确定实际廓线的对应点；
③画出该位置所对应的压力角。
④凸轮与推杆的速度瞬心位置；

解：(1)凸轮的基圆半径为r0=rmin+rr=30+12=42mm。
  (2)取长度比例尺μl =2mm/mm,作原凸轮机构的位置图，如图3(a)所示，然后再求作当凸轮转过δ=90º时对应的以下各项：
   ① 以O为圆心分别以偏距e和基圆半径r0为半径作偏距圆和基圆,再过实际廓线推程段的起始点B'0作推杆的导路位置线B'0K0与偏距圆相切，且与基圆交于点B0，即得推杆滚子中心的初始位置。
   根据反转法原理，推杆由B0K0位置沿-ω方向反转δ=90º角，可在基圆上确定出C点，过C点作偏距圆的切线CK即得推杆在此位置的导路位置线，在KC延长线上取BC=s=21.875mmm,求得B点，即为凸轮转过90º时理论廓线上所求的对应点。
  ②过B作凸轮理论廓线的法线nn，其与滚子的交点B'，即为凸轮实际廓线上的对应点。
  ③凸轮理论廓线B点的法线与过凸轮轴心O所作垂直于推杆导路方向线交于点P，即为凸轮与推杆的相对瞬心位置。
  ④B点处凸轮廓线的法线nn与过B点的推杆导路方向线所夹的锐角α即为所求的凸轮机构的压力角。 
3）在直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，图4所示推杆的运动规律尚不完全，试在图上补全各段的s-δ，v-δ，a-δ曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。             

图4
4）图5中给出了某直动杆盘形凸轮机构的推杆的速度线图。要求：
(1)定性地画出其加速度和位移线图；
(2)说明此种运动规律的名称及特点（v,a的大小及冲击的性质）；
(3)说明此种运动规律的适用场合。
 参考
                        图5
5)用作图法作出一平底摆动推杆盘形凸轮机构的凸轮实际廓线，有关机构尺寸及推杆运动线图如图题6所示。只需画出凸轮转角180º范围内的轮廓线，不必写步骤，但需保留作图辅助线。

图6
6）欲设计一图题7所示直动杆盘形凸轮，要求在凸轮转角为0º～90º时，推杆以余弦加速度规律上升h=20mm,且取r0=25mm,e=10mm,r=5mm。试作： 
（1）选定凸轮转向ω1，并简要说明选定的原因；
（2）用反转法绘出当凸轮转角δ=0º～90º时凸轮的工作廓线（画图的分度要求≤15º）。
（3）在图上标注出δ=45º时轮廓的压力角α。

7）图8所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘。圆心为O，半径为R=30mm,偏心距lOA=10mm,偏距e=10mm。试求：
(1）这两种凸轮机构推杆的行程h和凸轮的基圆半径r0；
(2）这两种凸轮机构的最大压力角αmax的数值及发生的位置（均在图上标出）。

8）如图9所示,已知一偏心圆盘R=40mm,滚子半径r=10mm,lOA=a=90mm,lAB=l=70mm,转轴O到圆盘中心C的距离lOC=20mm,圆盘逆时针转动。
（1）标出凸轮机构在图示位置时的压力角α，画出基圆，求基圆半径r0。
（2）作出推杆由最下位置摆动到图示位置时，推杆摆过的角度ψ及相应的凸轮转角δ。

机械的摩擦与效率

填空题
1、移动副的自锁条件是           ；
   转动副的自锁条件是          ；
   螺旋副的自锁条件是           。
2、机械传动中，V带比平带应用广泛，从摩擦的角度来看，主要原因是             。
3、普通螺纹的摩擦    矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于            （传动、紧固联接）。
4、从效率的观点来看,机械的自锁条件是                ,对于反行程自锁机构,其正行程的机械效率一般小于     。
5、由若干机器并联构成的机组中，若其单机效率各不相同，其最高、最低效率分别为ηmax，ηmin，则机组的效率η为      。

（A）η<ηmin
（B）η≥ηmax

（C）ηmin≤η≤ηmax
（D）ηmin>η>ηmax
6、影响当量摩擦系数的因素有                                  。
计算题
1、如图所示由A、B、C、D四台机器构成的机械系统，设各单机效率分别为ηA,ηB,ηC,ηD,机器B、D的输出功率分别为NB,ND
 （1）该机械系统是串联，并联还是混联？
 （2）写出该系统输入总功率N的计算式。

                            题  1                                                                  

       题  2   
2、在如图所示的曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸、作用在滑块上的水平驱动力F、各转动副处摩擦圆（图中用虚线表示）及移动副的摩擦角φ，不计各构件的惯性力和重力，试作出各构件的受力分析。
3、图示楔块夹紧机构，各摩擦面的摩擦系数为f，正行程时Q为阻抗力，P为驱动力。试求：
  （1）反行程自锁时α角应满足什么条件？
  （2）该机构正行程的机械效率η。

 题  3  

 题  4
4、如图所示为由齿轮机构组成的双路传动，已知两路输出功率相同，锥齿轮传动效率η1=0.97，圆柱齿轮传动效率η2=0.98，轴承摩擦不计，试计算该传动装置的总效率η。

机械的摩擦与效率 >习题答案

填空题
1、移动副的自所条件是  β<φ   ；
   转动副的自所条件是 α≤ρ   ；
   螺旋副的自所条件是 λ≤φ  。
2、机械传动中，V带比平带应用广泛，从摩擦的角度来看，主要原因是 V带为槽面摩擦,fv大 。
3、普通螺纹的摩擦  大于  矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于   紧固联接  （传动、紧固联接）。
4、由若干机器并联构成的机组中，若其单机效率各不相同，其最高、最低效率分别为ηmax，ηmin，则机组的效率η为 (D) 。

（A）η<ηmin
（B）η≥ηmax

（C）ηmin≤η≤ηmax
（D）ηmin>η>ηmax
5、影响当量摩擦系数的因素有  接触面间的摩擦系数f和接触面的几何形状      。
计算题
1、如图所示由A、B、C、D四台机器构成的机械系统，设各单机效率分别为ηA,ηB,ηC,ηD,机器B、D的输出功率分别为NB,ND

 （1）该机械系统是串联，并联还是混联？  混联
 （2）写出该系统输入总功率N的计算式。
2、在如图所示的曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸、作用在滑块上的水平驱动力F、各转动副处摩擦圆（图中用虚线表示）及移动副的摩擦角φ，不计各构件的惯性力和重力，试作出各构件的受力分析。

 题  2   
3、图示楔块夹紧机构，各摩擦面的摩擦系数为f，正行程时Q为阻抗力，P为驱动力。试求：
  （1）反行程自锁时α角应满足什么条件？(α≤2φ)
  （2）该机构正行程的机械效率η。

4、如图所示为由齿轮机构组成的双路传动，已知两路输出功率相同，锥齿轮传动效率η1=0.97，圆柱齿轮传动效率η2=0.98，轴承摩擦不计，试计算该传动装置的总效率η。
解:η=0.9506

机械的平衡

概念题
  1、机械平衡的目的？
  2、什么叫静平衡？什么叫动平衡？各需几个平衡基面？
  3、刚性转子静平衡的力学条件是              ；动平衡的力学条件是             。
  4、图1所示的两个转子，已知m1r1=m2r2,转子(a)是_____不平衡的；转子(b)是_____不平衡的。

  图  1                
  5、图2(a)、(b)、(c)中，s为总质心，图______中的转子具有静不平衡；图______中的转子具有动不平衡。

计算题

 1、如图所示曲轴上，四个曲拐位于同一平面内，若质径积m1r1=m2r2=m3r3=m4r4,l1=l2=l3,试判断该曲轴是否符合动平衡条件？为什么？

 题  1
 2、高速水泵的凸轮轴系由三个互相错开120º的偏心轮组成，每一偏心轮的质量为m,其偏心距为r,设在平衡平面A和B上个装一个平衡质量mA和mB,其回转半径为2r,其他尺寸如图所示。试求mA和mB的大小和方位（可用图解法）。

                                       题  2
 3、如图所示为一钢质圆盘。盘厚δ=20mm,在向径r1=100mm处有一直径d=50mm的通孔，向径r2=200mm处有一重量为2N的重块，为使圆盘满足静平衡条件，拟在向径r=200的圆周上再钻一通孔，试求次通孔的直径和方位（钢的重度γ=7.6×10-5N/mm3)。

                                                           题  3

1、机械平衡的目的？参考
2、什么叫静平衡？参考 
   什么叫动平衡？参考 
   各需几个平衡基面？ 
   静平衡只需一个平衡面,而动平衡则需要两个平衡面.所以静平衡又叫Single-plane balance,而动平衡又叫two-plan balance.
3、刚性转子静平衡的力学条件是 不平衡惯性力的矢量和为零 ；动平衡的力学条件是   1)其惯性力的矢量和等于零，即∑P=0 ;(2)其惯性力矩的矢量和也等于零，即∑M=0
4、图1所示的两个转子，已知m1r1=m2r2,转子(a)是 静 不平衡的；转子(b)是 动 不平衡的。

  图  1                
  5、图2(a)、(b)、(c)中，s为总质心，图  a),b)  中的转子具有静不平衡；图  c) 中的转子具有动不平衡。

齿轮机构及其设计

填空题
1.渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是:                              。
2.一对直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件是                        。
3.蜗杆蜗轮传动的正确啮合条件是                         。
4.标准渐开线直齿圆锥齿轮的标准模数和压力角定义在        端。
5.一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动时，两轮的        圆总是相切并相互作纯滚动的，而两轮的中心距不一定总等于两轮的     圆半径之和。
6.共轭齿廓是指一对          的齿廓。
7.用齿条刀具加工标准齿轮时，齿轮分度圆与齿条中线          ，加工变位齿轮时，中线与分度圆            。被加工的齿轮与吃条刀具相"啮合"时，齿轮节圆与分度圆                     。
8.有两个模数、压力角、齿顶高系数及齿数相等的直齿圆柱齿轮，一个为标准齿轮1，另一个为正变位齿轮2，试比较这两个齿轮的下列尺寸 ，哪一个较大、较小或相等:db1       db2；da1       da2；d1       d2；df1       df2；sa1       sa2；s1       s2。
9.标准齿轮除模数和压力角为标准值外，还应当满足的条件是           。
10.斜齿轮在              上具有标准模数和标准压力角。
11.若两轴夹角为90度的渐开线直齿圆锥齿轮的齿数为Z1=25， Z2=40，则两轮的分度圆锥角α1=              α2=             。
12. 一对直齿圆锥齿轮传动时的分度圆锥角应根据             和               来决定。
13. 如图所示两对蜗杆传动中，(a)图蜗轮的转向为            ；(b)图蜗杆的螺旋方向为             。

14.用标准齿条型刀具加工标准齿轮时，其刀具的      线与轮坯      圆之间做纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的     线与轮坯的   圆之间作纯滚动。
选择题
1.一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度是                   变化的。
A) 由小到大逐渐变化   B) 由大到小逐渐变化   C) 由小到大再到小逐渐变化   D) 始终保持定值
2. 蜗轮和蜗杆轮齿的螺旋方向一定                  。
(A)相同          (B)不同
3.一对渐开线齿轮啮合时，啮合点处两者的压力角     ，而在节点啮合时则          。
A)一定相等                 B)一定不相等                   C)一般不相等
计算题
1.　有两个m=3mm,=20度,ha*=1,c*=0.25的标准齿条,其中线间的距离为52mm,现在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,见右图,试问:
1)齿轮是否为标准齿轮? 试确定