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一、填充题1.平面运动副的最大约束数为,最小约束为2.平面机构中若引入一个高副将带入个约束,而引入一个低副将带入个约束约束数与自由度数的关系是3.构件的自由度为,运动链的自由度为,机构的自由度为4.机构具有确定运动的条件是5.铰链四杆机构的压力角是指在不计摩擦情况下连杆作用于上的力与该力作用点速度间所夹的锐角6.平面四杆机构中,是否存在死点,取决于是否与连杆共线7.曲柄滑块机构中,当与处于两次互相垂直位置之一时,出现最小传动角8.平面连杆机构由一些刚性构件用____副和____副相互联接而组成
9.在铰链四杆机构中,能作整周连续旋转的构件称为_______,只能来回摇摆某一角度的构件称为_______,直接与连架杆相联接,借以传动和动力的构件称为_______10.为铰链四杆机构,设杆a最短,杆b最长试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件
(1)____________________________
(2)以_______为机架,则_______为曲柄11.设上图已构成曲柄摇杆机构当摇杆CD为主动件,机构处于BC与从动曲柄AB共线的两个极限位置,称为机构的两个_______位置12.平面连杆机急回运动特性可用以缩短_______从而提高工作效率13.在 条件下,曲柄滑块机构具有急回特性14.机构中传动角和压力角之和等于15.在铰链四杆机构中,当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时,只能获得 机构16.平面连杆机构的急回特性系数K______________17.凸轮常用运动规律中,运动规律既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击,可用于高速场合18.滚子推杆盘形凸轮的基圆半径是从到的最短距离19.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中,其压力角等于20.凸轮的轮廓曲线取决21.平底从动件盘形凸轮机构中基圆半径应由条件来确定22.设计滚子推杆盘形凸轮机构时,若发现工作廓线有变尖现象,则在尺寸参数改变上应采用的措施是,23.在设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的工作廓线时发现压力角超过了许用值,且廓线出现变尖现象,此时应采用的措施是24.设计凸轮机构时,若量得其中某点的压力角超过许用值,可以用使压力角减小25.凸轮机构主要是由_______、_______和固定机架三个基本构件所组成26.按凸轮的外形,凸轮机构主要分为_______凸轮和_______凸轮两种基本类型27从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_______、_______和平底三种28.以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_______29.凸轮理论轮廓曲线上的点的某点的法线方向即从动杆的受力方向)与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的_______30.随着凸轮压力角α增大,有害分力F2将会_______而使从动杆自锁“卡死”,通常对移动式从动杆,推程时限制压力角α_______ .31.渐开线标准齿轮是指、、、均为标准值,且分度圆齿厚齿槽宽的齿轮32.渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时,其啮合角恒等于齿轮上的压力角33.用标准齿条型刀具加工标准齿轮时,刀具的线与轮坯的圆之间作纯滚动34.一对渐开线圆柱齿轮传动,其圆总是相切并作纯滚动,而两轮的中心距不一定等于两轮的圆半径之和35.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装时,两轮的节圆分别与其圆重合36.用同一把刀具加工、、均相同的标准齿轮和变位齿轮,它们的分度圆、基因和齿距均37.正变位齿轮与标准齿轮比较其齿顶高齿根高38.要求一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动的中心距略小于标准中心距,并保持无侧隙啮合,此时应采用传动39.斜齿圆柱齿轮的齿顶高和齿根高,无论从法面或端面来看都是的40.一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件为41.蜗杆的标准模数和标准压力角在面,蜗轮的标准模数和标准压力角在面42.直齿锥齿轮的几何尺寸通常都以作为基准43.平面四杆机构中各构件以_______运动副相联接44.铰链四杆机构中,若最长杆与最短杆之和大于其他两杆之和,则机构有最多可以有_______个曲柄45.要使常用凸轮机构正常工作,必须以_______为原动件46.使用滚子式从动杆的凸轮机构,为避免运动规律失真,滚子半径r与凸轮理论轮廓曲线外凸部分最小曲率半径ρ最小之间应满足_______47.一标准直齿圆柱齿轮的周节Pt=
15.7mm齿顶圆直径D0=400mm则该齿轮的齿数为______48.家用缝纫机踏板机构属于四杆机构中的49.内燃机中的曲柄滑块机构工作时是以_______为主动件50.从动杆的端部形状有_______、_______和平底三种
二、简答题1.机器、机构与机械有什么区别?各举出两个实例2.机器具有哪些共同的特征?如何理解这些特征?3.零件与构件有什么区别?并用实例说明举出多个常用的通用机械零件4.机械设计的基本要求是什么?为什么要确定机器的预定使用期限?5.机械设计的一般过程是什么?6.什么是高副?什么是低副?在平面机构中高副和低副各引入几个约束?7.什么是机构运动简图?绘制机构运动简图的目的和意义?绘制机构运动简图的步骤?8.什么是机构的自由度?计算自由度应注意那些问题?9.机构具有确定运动的条件是什么?若不满足这一条件,机构会出现什么情况?10.平面四杆机构的基本形式是什么?它有哪些演化形式?演化的方式有哪些?11.什么是曲柄?平面四杆机构曲柄存在的条件是什么?曲柄是否就是最短杆?12.什么是行程速比系数?极位夹角?急回特性?三者之间关系如何?13.什么是平面连杆机构的死点?举出避免死点和利用死点进行工作的例子14.平面铰链四杆机构的主要演化形式有哪几种?它们是如何演化来的?15.平面四杆机构的设计方法有哪几种?它们的特点是什么?16.凸轮机构的应用场合是什么?凸轮机构的组成是什么?通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触?17.凸轮机构分成哪几类?凸轮机构有什么特点?18.为什么滚子从动件是最常用的从动件型式?19.凸轮机构从动件的常用运动规律有那些?各有什么特点?20.图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么?为什么要采用这种原理?21.什么情况下要用解析法设计凸轮的轮廓?22.设计凸轮应注意那些问题?23.从现有的机器上找出两个凸轮机构应用实例,分析其类型和运动规律24.什么是齿廓啮合的基本定律?25.渐开线的性质有哪些?26.标准齿轮应具备哪些条件?27.齿轮正确啮合的条件是什么?28.重合度的基本概念是什么?29.常见的渐开线齿廓的切齿方法有两种?其特点是什么?30.什么是最少齿数?有何对策?31.变位齿轮的基本概念是什么?32.什么是斜齿轮的当量齿数?如何计算?33.什么是圆锥齿轮的背锥?当量齿数如何计算?34.定轴轮系与周转轮系的主要区别是什么?行星轮系和差动轮系有何区别?35.定轴轮系中传动比大小和转向的关系?36.什么是惰轮?它有何用途?37.什么是转化轮系?如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比?38.如何区别转化轮系的转向和周转轮系的实际转向?39.怎样求混合轮系的传动比?分解混合轮系的关键是什么?如何划分?40.观察日常生活周围的机器,各举出一个定轴轮系和周转轮系,并计算出传动和转向
三、计算题1.在图示机构中试分析计算该机构的自由度数,并判断该机构运动是否确定;若有复合铰链与局部自由度,虚约束则在图上明确指示(打箭头的为原动件)(a)(b)(c)题1图2.在图示机构中,,试计算其自由度解题要点此机构为一平面机构,由已知条件知ABCD为一平行四边形机构EF杆引入后为虚约束,应去掉C处构成复合铰链,滚子7为局部自由度题2图3.已知机构的尺寸和位置如图所示,试求
(1)计算机构的自由度F是否存在复合铰链,局部自由度和虚约束?若存在,指出其位置;
(2)画出高副低代的机构运动简图题3图4.计算图示机构的自由度,并作出它们仅含低副的替代机构题4图5.计算图示机构的自由度,并画出高副低代的机构简图题5图6.分析图示机构的杆组(凡是高副,应先进行高副低代),并确定杆组及机构的级别(图中有箭头的为原动件)题6图7.试计算图示机构的自由度(若有复合铰链、局部自由度或虚约束,必须明确指出)并判断该机构的运动是否确定(标有箭头的构件为原动件)若其运动是确定的,要进行杆组分析,并显示出拆组过程,指出各级杆组的级别、数目以及机构的级别题7图8.设计一平面连杆机构,给定条件为主动曲柄绕轴心A作等速回转,从动件滑块作往复移动,其动程,行程速比系数,其他参数如例12-9图所示(l)拟定该平面连杆机构的运动简图;(2)确定该机构的几何尺寸题8图9.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?题9图10.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题10图11.设计平面六杆机构(如图)已知构件长度,滑块行程,要求滑块在极限位置E
1、E2时的机构压力角计算各构件长度、和12.已知凸轮逆时针方向转动,其运动线图如图示要求1求解回程段的值;2若推程段许用压力角为,推导出最小基圆半径和导路偏距之间的关系式题12图13.设;求证
(1)类速度;
(2)类加速度式中t为时间,s为位移,h为行程,t0为从动件完成一个推程所用时间,为推程运动角,为凸轮转角,凸轮以等角速度转动14.已知渐开线基圆半径rb=35mm,求向径为rk=55mm处渐开线的压力角αk和曲率半径ρk各为多少?15.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm,齿数z1=20,z2=60,求模数和分度圆直径d
1、d216.已知一正常齿制直齿圆柱齿轮,m=3mm,z=25,试分别求出分度圆直径、基圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径,并求出齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角17.一对正确安装的标准齿轮和齿条啮合,齿轮的齿数z=25,模数m=5,若齿轮的转速n=50r/min,试求齿条的移动速度18.已知一正常齿标准外啮合直齿圆柱齿轮传动,mm,,试求其重合度,并绘出单齿及双齿啮合区;如果将其中心距加大直至刚好连续传动,试求(l)啮合角;
(2)两轮的节圆半径及;
(3)两分度圆之间的距离;
(4)顶隙和侧隙19.标准渐开线直齿圆柱齿轮与齿条相啮合已知它们的参数为,mm,由于安装误差,齿条的分度线与齿轮的分度圆分离
0.lmm
(1)试求有安装误差时下列参数l)齿轮与齿条啮合时的节圆半径和啮合角;2)沿啮合线方向的法向间隙
(2)推导出计算重合度的公式,并计算有安装误差时的重合度20.一对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动,已知=100mm,=20,=30,=20°,=88mm(1)试计算下列几何尺寸
①齿轮的模数;
②两轮的分度圆直径,;
③两轮的齿根圆直径,;
④两轮的基圆直径,;
⑤顶隙(2)若安装中心距增至=102mm,试问
①上述各值有无变化,如有应为多少?
②两轮的节圆半径、和啮合角为多少?21.用齿条刀具加工一直齿圆柱齿轮设已知被加工齿轮轮坯的角速度rad/s,刀具移动速度为
0.375m/s,刀具的模数mm,压力角
(1)求被加工齿轮的齿数;
(2)若齿条分度线与被加工齿轮中心的距离为77mm,求被加工齿轮的分度圆齿厚;
(3)若已知该齿轮与大齿轮2相啮合时的传动比,当无齿侧间隙的准确安装时,中心距mm,求这两个齿轮的节圆半径及其啮合角22.一对标准渐开线直齿圆柱齿轮,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23.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮,按标准中心距安装,齿轮的齿数,,模数mm,分度圆压力角,齿顶高系数(l)作示意图算出理论啮合线,实际啮合线;
(2)导出重合度计算公式,并按所给参数计算重合度的值;
(3)说明重合度的物理意义,并根据计算结果,注明单对齿啮合区和双对齿啮合区24.一对mm,的标准渐开线直齿圆柱齿轮,在正确安装情况下,它们的齿顶正好通过对方的极限啮合点,且重合度为
1.39,试求这对齿轮的齿数及齿顶圆直径25.用直线齿廓齿条刀具以范成法加工渐开线齿轮今已知刀具的模数mm,,,并已知毛坯齿轮中心离刀具中心线(即分度线)的距离为
21.7mm,且刀具线速度mm/s,毛坯齿轮角速度rad/s试求
(1)毛坯齿轮齿数;
(2)变位系数;
(3)判别齿轮是否根切26.一标准齿轮需要修复,其基本参数为mm,,,,现要求中心距不变,而大齿轮的外径要减小6mm试问
(1)能否来用等移距变位齿轮传动进行修复?
(2)计算修复后该对齿轮的几何尺寸及重叠系数27.如图所示轮系,已知各齿轮齿数分别为,,,,,各齿轮模数和压力角均为mm,试问
(1)为使各齿轮加工时不产生根切,应如何选择该轮系中三对齿轮1与2,3与4和5与6的传动类型?
(2)该轮系的传动比=?题27图28.用齿条刀具加工齿轮,刀具的参数如下mm,,,,刀具移动的速度mm/s,齿轮毛坯的角速度rad/s,毛坯中心到刀具中线的距离mm试求(1)被加工齿轮的齿数;(2)变位系数;(3)齿根圆半径;(4)基圆半径29.已知渐开线直齿圆柱齿轮,,,mm,,,,齿轮1和3是一对标准齿轮今以齿轮1为公共滑移齿轮(如题29图所示),试计算齿轮2的变位系数(注意inv)题29图30.某机器上有一对标准安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构,已知,,mm,为了提高传动的平稳性,用一对标准斜齿圆柱齿轮来替代,并保持原中心距、模数(法面)、传动比不变,要求螺旋角试设计这对斜齿圆柱齿轮的齿数、和螺旋角,并计算小齿轮的齿顶圆直径和当量齿数31.一对外啮合的斜齿圆柱齿轮传动(正常齿制),已知mm,,,mm试求(1)螺旋角(2)两轮的分度圆直径、;(3)两轮的齿顶圆直径、;(4)若改用mm,的外啮合直齿圆柱齿轮传动,要求中心距和齿数均不变,试问采用何种类型的变位齿轮传动?并计算变位系数之和()32.在图示的定轴轮系中,已知各齿轮的齿数分别为Z
1、Z
2、Z2’、Z
3、Z
4、Z
4、Z
5、Z
5、Z6,求传动比i16题32图33.在图示的轮系中,已知各齿轮的齿数分别为Z1=
18、Z2=
20、Z2=25,Z3=2右旋、Z4=40,且已知n1=100转/分A向看为逆时针,求轮4的转速及其转向题33图34.已知轮系中各齿轮的齿数分别为Z1=
20、Z2=
18、Z3=56求传动比i1H题34图35.某主轴箱中,已知各齿轮齿数分别为Z1=
18、Z2=20,Z3=
18、Z4=
19、Z5=
20、Z6=
20、Z7=21,Z8=
22、Z9=
22、Z10=
18、Z11=
30、Z12=26且已知1轴的转速为n1=
446.7转/分求带轮轴的转速六挡转速题35图36.在图示的轮系中,已知各轮齿数为,已知齿轮
1、
4、
5、7为同轴线,试求该轮系的传动比题36图37.在如图所示的电动三爪卡盘传动轮系中,已知各轮齿数为,,,,试求传动比题37图38.在图示轮系中,已知各轮齿数为,,,,,试求传动比题38图39.图示为一电动卷扬机简图,所有齿轮均为标准齿轮,模数(mm),各轮齿数为,,,,,试求(1)齿数(2)传动比题39图40.在图示的轮系中,齿轮均是标准齿轮正确安装,轮1顺时针转动,已知各轮齿数为,,,,试求传动比Ⅱ和Ⅱ轴的转向题40图41.在图示的轮系中,已知各轮齿数为,,,试求传动比题41图42.在图示的轮系中,各齿轮均为标准齿轮,并已知其齿数分别为,,,试求齿数及,并计算传动比题42图43.求图示卷扬机减速器的传动比若各轮的齿数为,,,,,,题43图44.在图示轮系中,已知各齿轮的齿数分别为,,,,若已知r/min当分别将轮3或轮6刹住时,试求行星架的转速题44图45.在图示的轮系中,已知各轮齿数,,,,,,蜗杆左旋,转向如图示求轮系的传动比,并确定输出杆H的转向题45图46.在图示轮系中,各轮模数相同,均为标准齿轮,各轮齿数如下,试求轴Ⅰ、Ⅱ之间的传动比题46图47.在图示的轮系中,轮1与电动机轴相联r/min,,,,,求题47图48.某设备上有一对斜齿轮传动已知z1=18,z2=36,mn=
2.5,中心距a=68mm,αn=20°han*=1,cn*=
0.25,求这对斜齿轮的螺旋角应为多少?49.图示是由圆锥齿轮组成的行星轮系已知Z1=60Z2=40Z2=Z3=20n1=n3=120r/min设中心轮
1、3的转向相反,试求nH的大小与方向50.试求正常齿制的标准直齿圆柱齿轮,起齿根圆大于基圆时的齿数条件
三、作图题1.已知图示六杆机构,原动件AB作等速回转试用作图法确定
(1)滑块5的冲程H;
(2)滑块5往返行程的平均速度是否相同?行程速度变化系数K值;
(3)滑块处的最小传动角(保留作图线)题1图2.图示为一发动机机构现已选定,,摇杆DE以铅垂线为对称线左右摇摆,摆动半角,要求活塞(滑块)的行程,行程速度变化系数,并已知,,试用图解法确定各杆长度(建议取比例尺)题2图3.画出图示机构的传动角,并求出有最小传动角存在时的值,图示机构中(角以连线为量度的起始线)题3图4.设计一曲柄滑块机构,已知曲柄长度mm,偏距mm,要求最小传动角
(1)确定连杆的长度;
(2)画出滑块的极限位置;
(3)标出极位夹角及行程H;
(4)确定行程速比系数K题4图5.图示为一偏心轮机构
(1)写出构件1能成为曲柄的条件;
(2)在图中画出滑块3的两个极限位置;
(3)当轮1主动时,画出该机构在图示位置的传动角;
(4)当滑块3主动时,画出该机构出现最大压力角的位置题5图6.试在图示凸轮机构中,
(1)标出从动件与凸轮从接触点C到接触点D时,该凸轮转过的转角;
(2)标出从动件与凸轮在D点接触时的压力角;
(3)标出在D点接触时的从动件的位移s题6图7.凸轮机构中,已知从动件的速度曲线如图所示,它由4段直线组成试求
(1)示意画出从动件的加速度曲线;
(2)判断哪几个位置有冲击存在,是柔性冲击还是刚性冲击;
(3)在图上的F位置时,凸轮机构中有无惯性力作用?有无冲击存在题7图8.图为偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构,凸轮廓线为渐开线,渐开线的基圆半径=40mm,凸轮以ω=20rad/s逆时针旋转试求(1)在B点接触时推杆的速度νB;(2)推杆的运动规律(推程);(3)凸轮机构在B点接触时的压力角;(4)试分析该凸轮机构在推程开始时有无冲击?是哪种冲击?题8图9.已知偏置式滚子推杆盘形凸轮机构,试用图解法求出推杆的运动规律曲线(要求清楚标明坐标()与凸轮上详细对应点号位置,可不必写步骤)题9图10.图示的凸轮机构,其凸轮廓线的AB段是以C为圆心的一段圆弧(l)写出基圆半径的表达式;(2)在图中标出图示位置时凸轮的转角、推杆位移s、机构的压力角题10图11.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?
(5)若把滚子半径改为rr=15mm,从动件的运动规律有无变化?为什么?题11图12.图示的凸轮机构,设凸轮逆时针转动要求(l)画出凸轮的基圆半径,在图示位置时推杆的位移s,凸轮转角(设推杆开始上升时),以及传动角;(2)已知推杆的运动规律为,,,写出凸轮廓线的方程题12图13.在图示对心直动平底从动件盘形凸轮机构中,凸轮为一偏心圆盘,其半径R=50mm,圆心O与其转动中心A之间的距离OA=30mm,,凸轮以等角速度1顺时针方向转动试求
(1)从动件的位移方程;
(2)当凸轮转速n1=240r/min时,求从动件的最大位移、最大速度和最大加速度题13图14.设计一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构设凸轮的基圆半径为r0,且以等角速度逆时针方向转动从动件偏距为e,且在推程中作等速运动推程运动角为y,行程为h
(1)写出推程段的凸轮廓线的直角坐标方程,并在图上画出坐标系;
(2)分析推程中最小传动角的位置;
(3)如果最小传动角小于许用值,说明可采取的改进措施题14图15.在图示机构中,凸轮机构滚子从动件的B点铰接于连杆4,推动构件5往复运动当凸轮等角速度逆时针方向转动时,构件5实现如下运动规律凸轮转角,等加速等减速上升30mm;,停止不动已知连杆长mm,凸轮理论廓线基圆半径mm,构件2,5的中心线间夹角为,试用图解法设计凸轮廓线注要求保留全部作图线,取滚子半径rr=5mm题15图16.图示为三种类型的凸轮机构
(1)用作图法确定当图的凸轮由图示位置转过后,从动件2的位移
(2)确定图b构件1和2的相对瞬心,并确定在此瞬时位置的压力角
(3)写出图c中凸轮廓线以凸轮回转中心O为极点的极坐标方程(设从动件运动规律为s())题16图17.在渐开线标准外啮合齿轮传动中,mm,,,,(l)试作图注明理论啮合线长度,实际啮合线长度,齿轮2的齿廓工作段;
(2)在实际啮合线上,注明单对齿啮合区和双对齿啮合区,并从图上粗略等出重叠系数;
(3)若齿轮1的角速度rad/s(转向自定),论求两齿廓接触点沿啮合线运动的速度18.绘制图示平面机构的机构运动简图abcd19..绘制从动件的位移曲线从动件以正弦加速运动规律上升,升程为32mm,对应凸轮推程角Φ=120°;凸轮继续转过60°,从动件不动,凸轮转过剩余角度时,从动件等速返回20.设计一对心直动滚子从动件盘形凸轮已知凸轮基圆半径rb=40mm滚子半径r=10mm凸轮顺时针回转,从动件按题4运动规律运动并校验机构压力角21.设计一偏置式尖底推杆盘状凸轮凸轮顺时针回转,推杆导路偏于凸轮回转中心左侧,偏距e=10mm基圆半径rb=30mm,从动件按题19运动规律运动22.设计一对心平底移动从动件盘形凸轮,并确定从动件平底的宽度,已知基圆半径rb=50mm,从动件平底垂直于导路,其运动按题19运动规律,凸轮顺时针回转23.设计一平底摆动从动件盘形凸轮凸轮回转方向为逆时针已知中心距OA=50mm,基圆半径r0=20mm,从动件的运动规律为凸轮推程角Φ=180°从动件以余弦加速度运动规律顺时针摆动ψmax=15°;回程以等速运动规律返回并确定从动件的长度24.已知一偏心直动从动件盘形凸轮机构(如题图24)凸轮为一以C为中心的圆盘,试用图解法在图上标出轮廓上D点与尖顶接触时的压力角?题图24。