機(jī)械原理一、填空題：1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于 。 2.同一構(gòu)件上各點(diǎn)的速度多邊形必 于對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置組成的多邊形。 3.在轉(zhuǎn)子平衡問題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用 相對(duì)地表示。 4.機(jī)械系統(tǒng)的等效力學(xué)模型是具有 ，其上作用有 的等效構(gòu)件。 5.無急回運(yùn)動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角等于 ，行程速比系數(shù)等于 。 6.平面連桿機(jī)構(gòu)中，同一位置的傳動(dòng)角與壓力角之和等于 。 7.一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角等于36o，則行程速比系數(shù)等于 。 8.為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，應(yīng)該 凸輪的基圓半徑。 9.凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)階段的前半程作 運(yùn)動(dòng)，后半程 作 運(yùn)動(dòng)。 10.增大模數(shù)，齒輪傳動(dòng)的重合度 ；增多齒數(shù)，齒輪傳動(dòng)的重合度 。 11.平行軸齒輪傳動(dòng)中，外嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 ，內(nèi)嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 。 12.輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果各齒輪軸線的位置相對(duì)于機(jī)架都不改變，這種輪系是 輪系。 13.三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有 個(gè)速度瞬心，且位于 。 14.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)角

為

，傳動(dòng)效率最大。 15.連桿是不直接和 相聯(lián)的構(gòu)件；平面連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副均為 。 16.偏心輪機(jī)構(gòu)是通過 由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來的。 17.機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，其機(jī)械效率 ?。 18.剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡的條件是 ?。 19.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在 與 兩次共線的位置時(shí)。 20.具有急回特性的曲桿搖桿機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)k 1。 21.四桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角互為 ，壓力角越大，其傳力性能越 。 22.一個(gè)齒數(shù)為Z，分度圓螺旋角為

的斜齒圓柱齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為 。 23.設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)蝸桿的分度圓直徑必須取 值，且與其 相匹配。 24.差動(dòng)輪系是機(jī)構(gòu)自由度等于 的周轉(zhuǎn)輪系。 25.平面低副具有 個(gè)約束， 個(gè)自由度。 26.兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，則它們的瞬心位置在 。

27.機(jī)械的效率公式為 ，當(dāng)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)其效率為 。 28.標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù) ，齒厚 。 29.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)，是以 作主動(dòng)件，此時(shí)機(jī)構(gòu)的 角等于零。 30.為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，可采取的措施有 和 ?。 31.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果將 桿作為機(jī)架，則與機(jī)架相連的兩桿都可以作____ 運(yùn)動(dòng)，即得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。 32.凸輪從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)在行程始末有 性沖擊；當(dāng)其作 運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件沒有沖擊。 33.標(biāo)準(zhǔn)齒輪 圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，其大小等于 。 34.標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后齒距 ?，齒根圓 。 35.交錯(cuò)角為90的蝸輪蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件是 、 、 。 36.具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 輪系，具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 ________________輪系。二、簡(jiǎn)答題：1．圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。試分析以哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？（畫圖說明） 2．判定機(jī)械自鎖的條件有哪些？ 3．轉(zhuǎn)子靜平衡和動(dòng)平衡的力學(xué)條件有什么異同？ 4．飛輪是如何調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的？ 5．造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？ 6．凸輪實(shí)際工作廓線為什么會(huì)出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設(shè)計(jì)中如何避免？ 7．漸開線齒廓嚙合的特點(diǎn)是什么？ 8．何謂基本桿組？機(jī)構(gòu)的組成原理是什么？ 9．速度瞬心法一般用在什么場(chǎng)合？能否利用它進(jìn)行加速度分析？ 10．移動(dòng)副中總反力的方位如何確定？ 11．什么是機(jī)械的自鎖？移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖的條件分別是什么？ 12．凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？ 13．什么是齒輪的節(jié)圓？標(biāo)準(zhǔn)直齒輪在什么情況下其節(jié)圓與分度圓重合？ 14．什么是周轉(zhuǎn)輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系？ 15．什么是傳動(dòng)角？它的大小對(duì)機(jī)構(gòu)的傳力性能有何影響？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角在什么位置？ 16．機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)中的加速度多邊形具有哪些特點(diǎn)？ 17．造成轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡的原因是什么？如何平衡？ 18．漸開線具有的特性有哪些？ 19．凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)一般分為哪幾個(gè)階段？什么是推程運(yùn)動(dòng)角？ 20．什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對(duì)提高重合度有無好處？ 21．什么是標(biāo)準(zhǔn)中心距？一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，其傳動(dòng)比和嚙合角分別有無變化？ 三、計(jì)算與作圖題：1.計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。

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2．求圖示機(jī)構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。

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3．用圖解法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.4，滑塊的行程H=60mm。導(dǎo)路偏距e=20mm,求曲柄長(zhǎng)度lAB和連桿長(zhǎng)度lBC。 4．已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K＝1.25，搖桿長(zhǎng)lCD=40mm，搖桿擺角Ψ=60o,機(jī)架長(zhǎng)lAD=55mm。作圖設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，求連桿和曲柄的長(zhǎng)度。 5．一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知齒數(shù)Z1＝24，Z2＝64，模數(shù)m＝6mm，安裝的實(shí)際中心距a’＝265mm。試求兩輪的嚙合角a’，節(jié)圓半徑r1’和r2’。 6．已知輪系中各齒輪齒數(shù)Z1=20，Z2=40，Z2’= Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系桿轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。

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7. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。

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編輯切換為居中

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9．設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿長(zhǎng)度為40mm，擺角為40度，行程速比系數(shù)K為1.4，機(jī)架長(zhǎng)度為連桿長(zhǎng)度與曲柄長(zhǎng)度之差，用作圖法求各個(gè)桿件的長(zhǎng)度。 10．設(shè)計(jì)如題圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的長(zhǎng)度lCD＝75mm，行程速度變化系數(shù)k＝1.5，機(jī)架AD的長(zhǎng)度lAD＝100 mm，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架的夾角φ＝45°，用作圖法求曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)度lBC。

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11．一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪m =4, z=30, a=20。，計(jì)算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒頂圓直徑及齒頂圓上的壓力角。 12．如圖，已知 z1=6， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求i14 ？

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13. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。

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14．如圖F為作用在推桿2上的外力，試確定凸輪1及機(jī)架3作用給推桿2的總反力R12 及R32 的方位（不計(jì)重力和慣性力，虛線小圓為摩擦圓）。

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15．請(qǐng)?jiān)趫D中畫出一個(gè)死點(diǎn)位置、最小傳動(dòng)角的位置以及圖示位置的壓力角。

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16．已知機(jī)構(gòu)行程速度變化系數(shù)k＝1.25，搖桿長(zhǎng)度lCD＝400mm, 擺角Ψ＝30°，機(jī)架處于水平位置。試用圖解法設(shè)計(jì)確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)其他桿件的長(zhǎng)度。 17．已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的中心距a=196mm，傳動(dòng)比i=3.48，小齒輪齒數(shù)Z1=25。確定這對(duì)齒輪的模數(shù)m；分度圓直徑d1、d2；齒頂圓直徑da1、da2；齒根圓直徑df1、df2。（10分） 18．在圖示復(fù)合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)如括弧內(nèi)所示。求傳動(dòng)比

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。

參考答案

一、1．原動(dòng)件數(shù)目

2．相似于

3．質(zhì)徑積

4．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等效力矩

5．0，1

6．90

7．1.5

8．增大

9．等加速；等減速

10．不變；增大

11．相反；相同

12．定軸

13．3；一條直線上

14．900

15．機(jī)架；低副

16．?dāng)U大轉(zhuǎn)動(dòng)副半徑

17．小于等于0

18．偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢量和為0

19．曲柄；機(jī)架

20．大于

21．余角；差

22．z/cos3β

23．標(biāo)準(zhǔn)值；模數(shù)

24．2

25．2；1

26．垂直移動(dòng)路線的無窮遠(yuǎn)處

27．η=輸出功/輸入功=理想驅(qū)動(dòng)力/實(shí)際驅(qū)動(dòng)力；小于等于0

28．不變；增加

29．搖桿；傳動(dòng)角

30．增加基圓半徑；推桿合理偏置

31．最短；整周回轉(zhuǎn)

32．剛性；五次多項(xiàng)式或正弦加速度運(yùn)動(dòng)

33．分度圓；200

34．不變；增加

35．mt2=mx1=m； ? αt2=αx1=α； ?γ1=β2

36．行星；差動(dòng)

二、1．作圖（略）最短桿鄰邊AB和CD。

2．1)驅(qū)動(dòng)力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)；

2）機(jī)械效率小于或等于0

3）工作阻力小于或等于0

3．靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡

動(dòng)平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時(shí)平衡

4．飛輪實(shí)質(zhì)是一個(gè)能量?jī)?chǔ)存器。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功速度上升時(shí)，飛輪軸的角速度只作微小上升，它將多余的能量?jī)?chǔ)存起來；當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)虧功速度下降時(shí)，它將能量釋放出來，飛輪軸的角速度只作微小下降。

5．原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心存在偏距；

平衡目的：使構(gòu)件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。

6．變尖原因：滾子半徑與凸輪理論輪廓的曲率半徑相等，使實(shí)際輪廓的曲率半徑為0。避免措施：在滿足滾子強(qiáng)度條件下，減小其半徑的大小。

7．1）定傳動(dòng)比2）可分性3）輪齒的正壓力方向不變。

8．基本桿組：不能拆分的最簡(jiǎn)單的自由度為0的構(gòu)件組。機(jī)構(gòu)組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可看成是有若干基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的。

9．簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的速度分析；不能。

10．1）總反力與法向反力偏斜一摩擦角2）總反力的偏斜方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。

11．自鎖：無論驅(qū)動(dòng)力多大，機(jī)構(gòu)都不能運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。移動(dòng)副自鎖的條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦錐里；轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖的條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓內(nèi)。

12．1）反轉(zhuǎn)法原理

2）在滿足強(qiáng)度條件下，保證凸輪實(shí)際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點(diǎn)和“失真”，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。

13．經(jīng)過節(jié)點(diǎn)、分別以兩嚙合齒輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個(gè)相切圓稱為節(jié)圓。當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)其節(jié)圓與分度圓重合。

14．至少有一個(gè)齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度-ωH后，行星架相對(duì)靜止，此時(shí)周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，這個(gè)假想的定軸輪系稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。

15．壓力角的余角為傳動(dòng)角，傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄和機(jī)架共線的位置。

16．1）極點(diǎn)p‘的加速度為0

2）由極點(diǎn)向外放射的矢量代表絕對(duì)加速度，而連接兩絕對(duì)加速度矢端的矢量代表該兩點(diǎn)的相對(duì)加速度。

3）加速度多邊形相似于同名點(diǎn)在構(gòu)件上組成的多邊形。

17．轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或減小配重使轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時(shí)得以平衡。

18．1）發(fā)生線BK的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過的圓弧的長(zhǎng)度2）漸開線任一點(diǎn)的法線恒與其基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)是漸開線的曲率中心4）漸開線的形狀取決于基圓的大小5）基圓內(nèi)無漸開線。

19．推程、遠(yuǎn)休止、回程、近休止；從動(dòng)件推桿在推程運(yùn)動(dòng)階段，凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運(yùn)動(dòng)角。

20．實(shí)際嚙合線段與輪齒法向齒距之比為重合度，它反映了一對(duì)齒輪同時(shí)嚙合的平均齒數(shù)對(duì)的多少。增加模數(shù)對(duì)提高重合度沒有好處。

21．一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝時(shí)它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時(shí)的中心距為標(biāo)準(zhǔn)中心距。當(dāng)實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，傳動(dòng)比不變，嚙合角增大。

三、計(jì)算與作圖題：

1、F=3*7-2*12-1=1

2、ω1/ω3=P13P34/P13P14=4

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3、θ=180*（k-1）/(k+1)=30°

按題意作C1C2=H,作∠OC1C2=∠OC2C1=90-θ=60°交O點(diǎn)，作以O(shè)圓心的圓如圖，再作偏距直線交于A點(diǎn)。

AC1=b-a ? ? AC2=b+a ? 由此得曲柄a和連桿b的長(zhǎng)度。

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4．θ=180*（k-1）/(k+1)=2 0°

1)按已知條件作DC1、DC2 ； 2)作直角三角形及其外接圓如圖；

3）以D為圓心，55mm為半徑作圓交于A點(diǎn)。

AC1=b-a ? ? AC2=b+a ? 由此得曲柄a和連桿b的長(zhǎng)度。

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5．a(chǎn)=0.5m(z1+z2)=264

α’=arcos(264*cos20°/265)=20.6°

rb1=0.5m*z1cos20°=67.66

rb2=0.5m*z2cos20°=180.42

r’1=rb1/cosα’=72.3

r’2=rb2/cosα’=192.756

6. 齒輪1、2是一對(duì)內(nèi)嚙合傳動(dòng)：n1/n2=z2/z1=2

齒輪2‘-3-4組成一周轉(zhuǎn)輪系，有： (n’2-nH)/(n4-nH)=-z4/z’2=-3

又因?yàn)?n2=n’2 n4=0

解得：nH=100 r/min 方向與n1相同。

7．F=3*6-2*8-1=1

8．Md=(300*4π/3*1/2)/2π=100Nm

△ Wmax=89π(用能量指示圖確定)

JF=900△ Wmax/π2n2δ=0.51

9．θ=180*（k-1）/(k+1)=30°

如圖，按題意作出D,C1,C2，作直角三角形外接圓；作C1D的垂直平分線，它與圓的交點(diǎn)即A點(diǎn)。連接AC1、AC2。

AC1=b-a ? ? AC2=b+a ? 由此得曲柄a和連桿b的長(zhǎng)度。AD為機(jī)架的長(zhǎng)度。

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10．按題意作圖，θ=180*（k-1）/(k+1)=36°

AC1=b-a ? ? AC2=b+a ? 由此得曲柄a和連桿b的長(zhǎng)度。

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11．d=mz=120 ?db=dcos200=112.76

P=mπ=12.56 ? da=(z+2)m=128

cosαa=db/da=0.881 ? ?αa=28.24?

12．齒輪1-2-3組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n1-nH)/(n3-nH)= - z3/z1= - 57/6

齒輪1-2-2‘-4組成另一周轉(zhuǎn)輪系，有：

(n1-nH)/(n4-nH)= - z2z4/z1z’2= - 56/6=-28/3

從圖中得： n3=0

聯(lián)立求解得：i14=n1/n4= - 588

13．F=3*7-2*10=1

14．作圖：

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15．作圖：AB處于垂直位置時(shí)存在最小傳動(dòng)角。AB1C1為死點(diǎn)位置。壓力角如圖。

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16．θ=180*（k-1）/(k+1)=20°

作圖，AC1=b-a ? ? AC2=b+a ? 由此得曲柄a和連桿b的長(zhǎng)度。AD為機(jī)架的長(zhǎng)度。

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17．z 2=iz1=87 ? ? m=196/[0.5(25+87)]=3.5

d1=mz1=87.5 ? d2=mz2=304.5

da1=m(z1+2)=94.5 ? da2=m(z2+2)=311.5

df1=m(z1-2.5)=78.75 ? ?df2=m(z2-2.5)=295.75 ?

18．齒輪1‘-4-5組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n’1-nH)/(n5-nH)=-z5/z’1=-12/5

齒輪1-2-3組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n1-nk)/n3-nk)=-z3/z1=-7/3

由圖得：n1=n’1 n3=0 ? nk=n5

聯(lián)立求解得：i1H=85/43