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机 械 原 理 习 题2013.02第2章 平面机构的结构分析2-1 绘制图示机构的运动简图。 (a) (b)题2-1图2-2 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 题2-2图2-3 计算刹车机构在刹车过程中的自由度。题2-3图 2-4 计算图示机构的自由度，并判断机构运动是否确定。若存在复合铰链、局部自由度或虚约束，请指出。 (a) (b)题2-4图2-5 判断图示机构设计是否正确。若不正确，提出修改方案。 题2-5图2-6 填空题1）在平面机构中具有一个约束的运动副是 副。2）使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为 。3）平面机构中的低副有 副和 副两种。4）机构中的构件可分为三类：固定构件（机架）、原动件（主动件）、 件。5）在平面机构中若引入一个高副将引入 个约束。6）在平面机构中若引入一个低副将引入 个约束。7）在平面机构中具有两个约束的运动副是 副和 副。2-7 判断题1）具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。（ ）2）具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。（ ）3）虚约束对运动不起作用，因此是多余的。（ ）4）若两构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。（ ）5）若两构件之间组成两个轴线重合的转动副，在计算自由度时应算作两个转动副。（ ）6）六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有五个转动副。（ ）7）当机构的自由度F0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。（ ）8）虚约束对机构的运动有限制作用。（ ）2-8 选择题1）机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间（ ）产生相对运动。A. 可以 B. 不能 C. 不一定能2）原动件的自由度应为（ ）。A. 0 B. 1 C. 23）在机构中原动件数目（ ）机构的自由度数且大于0时，该机构具有确定的运动。A. 大于 B. 等于 C. 小于4）由K 个构件汇交而成的复合铰链应具有（ ）个转动副。A. K-1 B. K C. K+15）一个作平面运动的自由构件有（ ）个自由度。A. 1 B. 3 C. 66）通过点、线接触构成的平面运动副称为（ ）。A. 转动副 B. 移动副 C. 平面高副7）通过面接触构成的平面运动副称为（ ）。A. 低副 B. 高副 C. 移动副8）平面运动副的最大约束数是（ ）。A. 1 B. 2 C. 3第3章 平面机构的运动分析3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。题3-1图3-2 在图示四杆机构中，=60mm，=90mm，=120mm，=10rad/s，试用瞬心法求： (1)当=45时，点C的速度； (2)当=165时，构件2的线上(或其延长线上)速度最小的一点E 的位置及其速度大小；(3)当=0时，角之值(有两个解)。题3-2图3-3 试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比1/3。题3-3图3-4 试判断图示两机构中构件的 B 点是否都存在哥氏加速度？又在何位置时哥氏加速度为零？ （a） (b)题3-4图3-5 如图所示机构中，各构件尺寸已知，构件1以角速度匀速回转，求 要求写出必要的矢量方向式，并画出速度与加速度多边形（比例尺自定）。题3-5图3-6 如图所示机构中，各构件尺寸已知，构件1以角速度匀速回转。求 要求写出必要的矢量方向式，并画出速度与加速度多边形（比例尺自定）。题3-6图3-7 图示机构中1为原动件，常数，各构件尺寸已知。试求及。要求列出矢量方程式，画出速度图和加速度图（比例尺任选）。题3-7图3-8对图示机构进行运动分析。已知：rad/s ，mm，mm，mm。(1) 绘制时的速度多边形，并求 (1) 绘制时的加速度多边形，并求 题3-8图3-9 填空题1）速度瞬心是两刚体上 为零的重合点。2）当两构件组成回转副时，其相对速度瞬心在 。3）当两构件不直接组成运动副时，其瞬心位置用 确定。3-10 判断题1）瞬心是两构件上瞬时绝对速度为零的重合点。（ ）2）利用瞬心既可以求机构的速度，又可以求加速度。（ ）3-11 选择题1）构件2和构件3组成移动副，则有关系( )。A. ， B. ， C. ， D. ， 2）在两构件的相对速度瞬心处，瞬时重合点间的速度应有()。A. 两点间相对速度为零，但两点绝对速度不等于零 B. 两点间相对速度不等于零，但其中一点的绝对速度等于零 C. 两点间相对速度不等于零且两点的绝对速度也不等于零 D. 两点间的相对速度和绝对速度都等于零 3-12 简答题1）什么叫速度瞬心?绝对速度瞬心和相对速度瞬心有什么区别?2）机构运动分析包括哪些内容？对机构进行运动分析的目的是什么？ 3）在进行机构运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？ 4）什么叫三心定理？ 5）速度瞬心法一般适用于什么场合？能否利用速度瞬心法对机构进行加速度分析？6）哥氏加速度在什么情况下产生？其方向任何确定？第4章 平面机构的力分析4-1 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出，试问角应满足什么条件? 题4-1图4-2 填空题1）槽面摩擦比平面摩擦力大是因为（ ）。2）从受力观点分析，移动副的自锁条件是（ ）；转动副的自锁条件是（ ）。3）三角形螺纹比矩形螺纹摩擦（ ），故三角形螺纹多用于（ ），矩形螺纹多应用于（ ）。4-3 问答题1）什么是自锁机构？ 2）所谓自锁机构是否就是不能运动的机构？3）什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？4）什么是当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？5）矩形螺纹和三角形螺纹螺纹副各有何特点？各适用于何种场合？6）何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？7）为什么实际设计中采用空心的轴端？8）什么叫自锁？在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？第5章 平面连杆机构及其设计5-1 在图示铰链四杆机构中，各杆长度分别为=28mm，=52mm，=50mm，=72mm。 (1) 若取为机架，求该机构的极位夹角，杆的最大摆角和最小传动角；(2) 若取为机架，该机构将演化成何种类型的机构?为什么?请说明这时、两个转动副是周转副还是摆转副?题5-1图5-2 如图示，设已知破碎机的行程速比系数=1.2，颚板长度=300mm，颚板摆角，曲柄长度=80mm，求连杆的长度，并检验最小传动角是否符合要求。 题5-2图5-3 曲柄滑块机构的行程H=60mm，偏距e=20mm，行程速度变化系数=1.5，求曲柄和连杆的长度。5-4 一摆动导杆机构的行程速度变化系数=1.5，机架的长度L=100 mm，试设计此机构。5-5 在图示的四杆机构中，已知a=20mm，b=60mm，e=10mm，试确定：1） 此机构有无急回运动？若有，试以作图法确定极位夹角，并求行程速比系数K的值；2） 当以AB为原动件时，标出此机构的最小传动角min和最小压力角min；3） 作出当以滑块为原动件时机构的死点位置。题5-5图5-6 如图所示，欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度LCD=75mm,行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为LAD=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为=45，试求曲柄的长度LAB和连杆的长度LBC。（只需求出两解中的一个）5-7 填空题1）平面连杆机构是由一些刚性构件用（ ）副和（ ）副连接组成的。2）某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用（ ）系数表示。3）对心曲柄滑快机构（ ）急回特性。4）偏置曲柄滑快机构（ ）急回特性。5）机构处于死点时，其传动角等于（ ）。6）机构的压力角越（ ）对传动越有利。7）曲柄滑块机构，当取（ ）为原动件时，可能有死点。5-8 判断题1）平面连杆机构可利用急回特性，缩短非生产时间，提高生产率。 （ ）2）有死点的机构不能产生运动。 （ ）3）机构的压力角越大，传力越费劲，传动效率越低。 （ ）4）双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。 （ ）5）平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。 （ ）6）平面连杆机构中，压力角的补角称为传动角。 （ ）5-9 选择题1）铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和（ ）其他两杆之和。 A =； C 。2）铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以（ ）为机架时，有两个曲柄。 A 最短杆相邻边； B 最短杆； C 最短杆对边。3）一曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置。则当（ ）为原动件时，称为机构的死点位置。 A 曲柄； B 连杆； C 摇杆。4）当极位夹角（ ）时，机构就具有急回特性。 A 0； C =0。5）当行程速度变化系数k（ ）时，机构就具有急回特性。 A 1； C =1。6）若以（ ）为目的，则机构的死点位置可以加以利用。 A 加紧和增力； B传动。7）压力角与传动角的关系是+=（ ）。 A 180 ； B 45； C 90。5-10 简答题1）何谓“死点”？它在什么情况下发生？它与“自锁”在本质上有无区别？说明“死点”的危害及其克服方法，以及“死点”在机械工程中的应用情况。2）什么叫连杆机构的急回特性？它用什么来表达？3）什么叫极位夹角？它与机构的急回特性有什么关系？4）什么叫死点？它与机构的自由度F=0有什么区别？5）何谓曲柄？四杆机构具有曲柄的条件是什么？曲柄是否就是最短杆？6）何谓行程速比系数？何谓急回作用？何谓极位夹角？三者之间的关系如何？第6章 凸轮机构及其设计6-1 设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。凸轮回转方向和从动件初始位置如图所示。已知偏距，基圆半径，滚子半径。从动件的运动规律如下：,从动件在推程中以简谐运动规律上升，升程=30mm；回程以等加速等减速运动规律返回原处。试用图解法绘制从动件位移线图及凸轮轮廓(要求推程和回程的分点数6个)。题6-1图 6-2 已知凸轮机构如图所示，试在图上标注： （1） 凸轮的基圆半径；（2） 从动件的升程；（3） 推程运动角；（4） 回程运动角；（5） 远休止角；（6） 近休止角；（7） 当凸轮转过90时，从动件的位移；（8） 当凸轮转过180时，机构的压力角。题6-2图6-3 已知凸轮机构如图所示，试在图上标注当凸轮转过45时，从动件的位移s和压力角。题6-3图6-5 填空题1）凸轮机构是凸轮、（ ）和机架组成的高副机构。2）凸轮机构中，凸轮与从动件的接触处，是以点或线相接触，形成（ ）副。3）凸轮按形状分为（ ）凸轮移动凸轮和圆柱凸轮。4）凸轮按形状分为盘形凸轮、（ ）凸轮和圆柱凸轮。5）按从动件与凸轮的接触形式可分为（ ）从动件、滚子从动件和平底从动件三种类型。6）按从动件与凸轮的接触形式可分为尖底从动件、（ ）从动件和平底从动件三种类型。7）按从动件与凸轮的接触形式可分为尖底从动件）滚子从动件和（ ）从动件三种类型。8）按从动件的运动形式分，凸轮机构有（ ）从动件和摆动从动件凸轮机构两大类。9）按从动件的运动形式分，凸轮机构有直动从动件和（ ）从动件凸轮机构两大类。6-6 选择题1）凸轮机构中，从动件的运动规律取决于（ ）。A）凸轮轮廓的大小 B）凸轮轮廓的形状 C）基圆的大小 2）设计凸轮机构时，凸轮的轮廓曲线形状取决于从动件的（ ）。A）运动规律 B）运动形式 C） 结构形状 3）等速运动规律的凸轮机构，从动件在运动开始和终止时，加速度值为（ ）。A）零 B）无穷大 C）常量4）等速运动规律的凸轮机构，从动件在运动开始和终止时，将引起（ ）冲击。A）刚性 B）柔性 C）无 5）等加速等减速运动规律的凸轮机构将引起（ ）。A）刚性 B）柔性 C）无 6）简谐运动规律的凸轮机构将引起（ ）。A）刚性 B）柔性 C）无 7）根据工作经验，建议直动从动件凸轮机构推程许用压力角等于（ ）。A）30 B）0 C）90 8）为防止滚子从动件运动失真，滚子半径必须（ ）凸轮理论廓线的最小曲率半径。A） C）=6-7 问答题1）何谓凸轮的偏距圆？2）何谓凸轮的理论廓线？何谓凸轮的实际廓线？两者有何区别与联系？3）在凸轮机构设计中有哪几种常用的推杆运动规律？各有什么特点及优缺点？ 4）何谓凸轮机构的压力角？为何要规定许用压力角，为什么回程时的许用压力角可以取得大一些。5）平底推杆凸轮机构的压力角为多少？这种凸轮机构是否也存在自锁问题？为什么？第7章 齿轮机构7-1 已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构，=20，=1，=4mm，=18，=41。试求：(1) 标准安装时的重合度； (2) 用作图法画出理论啮合线，在其上标出实际啮合线段，并标出单齿啮合区和双齿啮合区，以及节点的位置。7-2 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知，=18，试求：(1)大齿轮的齿数；(2)两轮分度圆直径；(3)两轮齿顶圆直径；(4)两轮齿根圆直径；(5)两轮基圆直径；(5)齿顶高、齿根高；(6)齿距、齿厚、齿槽宽；(7)传动比。7-3 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构，其齿数=23，=53，=6mm，=20，=1，=0.25，=236mm，=25mm，试求： (1) 分度圆螺旋角； (2) 当量齿数和； (3) 重合度。7-4 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构，已知=2.5mm，=22，=47，试求：(1)两轮分度圆直径；(2)两轮齿顶圆直径；(3)两轮齿根圆直径；(4)两轮基圆直径；(5)齿顶高、齿根高和齿全高；(6)齿距、齿厚、齿槽宽；(7)两轮当量齿数和；(8)中心距。7-5 已知蜗杆传动的参数如下：，=1，=80，试求：(1)两轮分度圆直径；(2)两轮齿顶圆直径；(3)两轮齿根圆直径；(4)中心距。7-6 选择题1）渐开线在（ ）上的压力角、曲率半径最小。A.根圆 B.基圆 C.分度圆 D.齿顶圆 2）一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线相切于两轮（ ）。A.分度圆 B.基圆 C.齿根圆 D.齿顶圆3）渐开线齿轮的标准压力角可以通过测量（ ）求得。A.分度圆齿厚 B.齿距 C.公法线长度 D.齿顶高4）在范成法加工常用的刀具中，（ ）能连续切削,生产效率更高。A.齿轮插刀 B.齿条插刀 C.齿轮滚刀 D.成形铣刀5）已知一渐开线标准直齿圆柱齿轮，齿数z=25,齿顶高系数ha*=1，齿顶圆直径Da=135mm,则其模数大小应为（ ）。A.2mm B.4mm C.5mm D.6mm6）用标准齿条刀具加工正变位渐开线直齿圆柱外齿轮时，刀具的中线与齿轮的分度圆（ ）。A.相切 B.相割 C.相离 D.重合7）渐开线斜齿圆柱齿轮分度圆上的端面压力角（ ）法面压力角。A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或等于8）斜齿圆柱齿轮基圆柱上的螺旋角b与分度圆上的螺旋角相比（ ）。A.b B.b = C.b 9）用齿条型刀具加工，n=20,ha*n =1,=30的斜齿圆柱齿轮时不根切的最少数是（ ）。A.17 B.14 C.12 D.2610）渐开线直齿圆锥齿轮的当量齿数zv=（ ）。A.z/cos B.z/cos2 C.z/cos3 D.z/cos411）斜齿圆柱齿轮的模数和压力角之标准值是规定在轮齿的（ ）_中。A.端面 B.法面 C.轴面 D.分度面12）渐开线齿轮齿条啮合时，其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时，其啮合角（ ）。A.加大 B.不变 C.减小 D.不能确定13）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（ ）变化的。A.由小到大 B.由大到小 C.由小到大再到小 D.保持定值14）一对渐开线齿廓啮合时，啮合点处两者的压力角（ ）。A.一定相等 B.一定不相等 C.一般不相等 D.无法判断15）在渐开线标准直齿圆柱齿轮中，以下四个参数中（ ）决定了轮齿的大小及齿轮的承载能力。A.齿数z B.模数m C.压力角 D.齿顶系数ha*16）在渐开线标准直齿圆柱齿轮中，以下四个参数中（ ）决定了齿廓的形状和齿轮的啮合性能。A.齿数z B.模数m C.压力角 D.齿顶系数ha*17）和标准齿轮相比，以下变位齿轮的四个参数中（ ）已经发生了改变。A.齿距p B.模数m C.压力角 D.分度圆齿厚7-7 判断题1) 一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮传动，其啮合角一定是20。 （ ）2) 一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。 （ ）3) 一对能够相互啮合的直齿圆柱齿轮的安装中心距加大时，其分度圆压力角也随之加大。 （ ）4) 对于单个齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。（ ）5) 在渐开线齿轮传动中，齿轮与齿条的啮合角始终与分度圆上的压力角相等。（ ）6) 圆锥齿轮和蜗轮蜗杆都属于空间齿轮机构。（ ）7) 齿轮变位后，其齿距、模数和压力角均发生了改变。（ ）8) 用范成法切削渐开线齿轮时，一把模数为m、压力角为的刀具可以切削相同模数和压力角的任何齿数的齿轮。（ ）7-8 填空题1) 按照两轴的相对位置，齿轮机构可以分为（ ）、（ ）和（ ）齿轮传动。2) 在齿轮中，齿顶所确定的圆称为（ ），相邻两齿之间的空间称为（ ），齿槽底部所确定的圆称为（ ）。3) 渐开线某点的压力角应是（ ）的夹角，该点离轮心越远,其压力角（ ）。4) 按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆与（ ）重合,啮合角在数值上等于（ ）上的压力角。5) 分度圆上（ ）和（ ）相等，且（ ）和（ ）为标准值的齿轮称为标准齿轮。6) 啮合弧与齿距之比称为（ ），用表示,齿轮连续传动的条件是（ ）。7) 一对斜齿圆柱轮的正确啮合条件是（ ）。8) 斜齿轮传动的重合度将随着（ ）和（ ）的增大而增大。在斜齿轮传动中，为不使轴向力过大，一般采用的螺旋角=（ ）。9) 一对锥齿轮的运动相当于一对（ ）的纯滚动,直齿圆锥齿轮几何尺寸计算以（ ）端为标准。10) 直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是（ ）。11) 渐开线齿轮的正确啮合条件是（ ）。7-9 简答题1) 何为齿廓啮合基本定律？2) 渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？在什么情况下，分度圆和节圆是重合的？3) 为了实现定传动比传动，对齿轮的齿廓有何要求？4) 何为根切现象？标准齿轮是否发生根切取决于什么？5) 与直齿轮相比，斜齿轮的主要优点是什么？6) 简述正变位齿轮的优点。7) 一对斜齿轮传动在端面上相当于何种齿轮的传动？8) 一个齿轮不同圆上的压力角和模数是否相同？是否都是标准值？9) 为什么模数值要标准化？ 10) 标准为什么规定压力角为20？ 11) 如果齿轮的五个基本参数中，除模数以外其余四个基本参数都相同，齿轮的几何尺寸有何不同？12) 何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面？在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动？ 13) 确定蜗杆直径系数的目的是什么？的大小与蜗杆分度圆直径是什么关系？14) 何谓圆锥齿轮的背锥和当量齿轮？引入背锥和当量齿轮的目的是什么？当量齿数如何计算？ 15) 在直齿圆锥齿轮中何处为标准值？第8章 轮系8-1 图示为一种大速比减速器的示意图。动力由齿轮1输入，H输出。已知各轮齿数为：=12，=51，=76，=49，=12，=73。 (1) 试求传动比。 (2) 若将齿轮2的齿数改为52(即增加一个齿)则传动比又为多少?题8-1图 8-2 图示为一手摇提升装置，各轮齿数均为已知，试求传动比，并指出当提升重物时手柄的转向。 题8-2图 8-3 图示轮系中，已知各轮齿数为，试求。题8-3图 8-4 图示为一装配用电动螺丝刀齿轮减速器部分的传动简图。已知各轮齿数，若，试求螺丝刀的转速。题8-4图 8-5 在图示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为：=6，=25，=57，=56，试求传动比。题8-5图 8-6 图示为建筑用绞车的行星齿轮减速器。已知，当制动器B 制动、A 放松时，鼓轮H 回转（当制动器B 放松、A 制动时，鼓轮H 静止，齿轮7空转），求题8-6图 8-7 判断题1) 周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（ ）2) 轮系可以分为定轴轮系和周转轮系，其中，差动轮系属于定轴轮系。（ ）3) 在行星轮系中，可以有两个以上的中心轮能转动。（ ）4) 在轮系中，过桥齿轮既能改变传动比大小，也能改变转动方向。（ ）5) 在蜗轮蜗杆传动中，蜗轮的转向不仅与蜗杆的转向有关，而且与其螺旋线方向有关。（ ）6) 在周转轮系中，行星架与中心轮的几何轴线必须重合，否则便不能转动。（ ）7) 在定轴轮系中，传动比的大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。（ ）8) 在齿轮传动中计算中，整个复合轮系能转化成一个定轴轮系，所以用一个公式即可求解。（ ）8-8 填空题1) 所谓定轴轮系是指（ ）。2) 蜗轮的转向不仅与（ ）的转向有关,而且与其（ ）方向有关。3) 在轮系的传动中，有一种不影响传动比大小，只起改变转向作用的齿轮，我们把它称为（ ）。4) 差动轮系的自由度是（ ），行星轮系的自由度是（ ）。5) 在周转轮系中，轴线固定的齿轮称为（ ）；兼有自转和公转的齿轮称为（ ）。6) 在周转轮系传动比计算中，运用相对运动的原理，将周转轮系转化成假想的定轴轮系方法称为（ ）。8-9 简答题1) 简述差动轮系和行星轮系的主要区别。2) 从复合轮系中如何确定定轴轮系？3) 从复合轮系中如何确定基本周转轮系？4) 什么是惰轮？它在轮系中起什么作用？5) 什么叫周转轮系的转化机构？它在计算周转轮系传动比中起什么作用？6) 周转轮系中两轮传动比的正负号与该周转轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗？为什么？7) 计算混合轮系传动比的基本思路是什么？能否通过给整个轮系加上一个公共的角速度的方法来计算整个轮系的传动比？为什么？8) 在定轴轮系的传动比的计算中，如何确定总传动比的正负号？9) 基本周转轮系由哪些部件构成？16