机械设计基础习题1.doc

习 题

2-1 试画出题2-1图中各平面机构的运动简图，并计算其自由度。

题2-1图
a) b) c) d)

2-2 题2-2图所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
题2-2图

题2-3图

2-3 试计算题2-3图所示凸轮—连杆组合机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束。

2-4 试计算题2-4图所示齿轮—连杆组合机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束。

题2-4图

2-5 计算题2-5图所示各机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束。

题2-5图（a） 题2-5图（b）

题2-5图（c） 题2-5图（d）
题2-5图（e） 题2-5图（f）

2-6 计算题2-6图所示机构的自由度，其中图（a）为液压挖掘机构，图（b）为差动轮系。

（a) （b)
题2-6图

2-7 题2-7图所示，箭头所示构件为原动件，试判断该机构是否有确定相对运动。

（a) （b)
题2-7图

习 题
3-1 简答题
1）平面四杆机构的基本型式是什么？它的演化方法有哪几种？
2）机构运动分析包括哪些内容？
3）什么叫三心定理？
3-2 举出至少3个基本型式的平面四杆机构应用实例，并画出机构运动简图。
3-3题3-3图所示铰链四杆机构中，已知 BC=100mm， CD=70mm， AD=60mm，AD为机架。试问：
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值；
（2）若此机构为双曲柄机构，求AB最小值；
（3）若此机构为双摇杆机构，求AB的取值范围。
A
B
C
D

题3-3图

3-4 题3-4图所示四杆机构简图中，各杆长度为a =30 mm，b =60 mm，c =75 mm，d =80 mm，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速比系数。（用图解法求解）
题3-4图

3-5 题3-5图所示的四杆机构中，各杆长度为a=25 mm，b=90 mm，c=75 mm，d=100 mm，试求：
1) 若杆AB是机构的主动件，AD为机架，机构是什么类型的机构？
2) 若杆BC是机构的主动件，AB为机架，机构是什么类型的机构？
3) 若杆BC是机构的主动件，CD为机架，机构是什么类型的机构？
题3-5图

3-6 图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。
题3-6图

3-7 如题3-7图所示的曲柄滑块机构：
（1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；
（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角q，最小传动角g min。
题3-7图

A
B
C

（3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；

3-8 设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为45°，行程速比系数K=1.5，机架长度取90mm。用图解法求解，（比例尺）
3-9 设计一摆动导杆机构，已知摆动导杆机构的机架长度d = 450 mm，行程速比系数K=1.40。(比例尺)
3-10 设计一牛头刨床的主传动机构(题图为其机构示意图)，已知：主动曲柄绕轴心A作等速回转，从动件滑枕作往复移动，刨头行程E1E2=300 mm，行程速比系数K＝2，其他如题3-10图所示。（要点：a. 拟定该平面连杆机构的运动简图；b. 确定该机构的几何尺寸。）

题3-10图

习 题
4-1凸轮机构由哪几个基本构件组成？试举出生产实际中应用凸轮机构的几个实例。
4-2从动件常用的运动规律有哪几种？各有什么特点？适用于何种场合？
4-3何谓刚性冲击和柔性冲击？哪些运动规律有刚性冲击？哪些运动规律有柔性冲击？哪些运动规律没有冲击？
4-4若凸轮机构的滚子损坏，能否任选另一滚子来代替？为什么？
4-5凸轮机构中常见的凸轮形状与从动件的结构形式有哪些？各有何特点？
4-6用图解法设计滚子直动从动件盘形凸轮轮廓时，实际轮廓线是否可以由理论轮廓线沿导路方向减去滚子半径求得？为什么？
4-7设一直动推杆的行程h=32mm，要求推程角，按余弦加速度运动，远休止角，回程角，按等速运动，近休止角，计算后绘出推杆的位移曲线。
4-8在题4-8图所示的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圆，圆心在点A，半径R=40 mm，凸轮绕轴心O逆时针方向转动，LOA=25 mm，滚子半径为10 mm，试求：①凸轮的理论廓线；②凸轮的基圆半径；③从动件行程；④图示位置的压力角。

题4-8图 题4-11图
4-9一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知基圆半径r0=50 mm，滚子半径rT=10 mm，凸轮逆时针等速转动。凸轮转过140°，从动件按简谐运动规律上升30 mm；凸轮继续转过40°时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过120°时，从动件以等加速等减速运动规律返回原处。凸轮转过其余60°时，从动件保持不动。试绘出其从动件位移曲线，并用图解法设计凸轮的轮廓曲线。
4-10题4-9中的各项条件不变，只是将对心改为偏置，其偏距e=20 mm，从动件偏在凸轮中心的右边，试用图解法设计凸轮的轮廓线。
4-11题4-11图所示，一摆动滚子推杆盘形凸轮机构，已知lOA=60 mm，r0=25 mm，lAB=50 mm，rT=8 mm。凸轮逆时针等速转动，要求当凸轮转过180°时，推杆以余弦加速度运动向上摆动25°；转过一周中的其余角度时，推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。试以图解法设计凸轮的实际廓线。
4-12已知题4-12所示凸轮机构的理论廓线,试画出它们的实际廓线。

题4-12图 题4-13图
4-13画出题4-13图所示凸轮机构中凸轮基圆,在图上标出凸轮由图示位置转过60°角时从动件的位移和凸轮的压力角。

习 题
5-1 已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮模数m=3mm，z1=19，z2=41，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。
5-2 已知一对外啮合齿标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm，齿数z1=20，齿数z2=60，求模数和分度圆直径。
5-3 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数z=25，齿顶圆直径da=135mm，求该齿轮的模数。
5-4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮a=20°，模数m=5mm，z=40，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。
5-5 试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆？什么条件下基圆小于齿根圆？
5-6 根据图5-16证明：正常齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮用齿条刀具加工时，不发生根切的最少齿数zmin≈17。并试用同样的方法求短齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮用齿条刀具加工时的最少齿数。
5-7 试根据渐开线特性说明一对模数相等，压力角相等，但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等？哪一个较大？
5-8 已知，一对斜齿轮传动，z1=30，z2 =100，m =6 mm，试问其螺旋角应为多少时才能满足中心距为400 mm的设计要求？
5-9 已知一对外啮合正常齿制标准斜齿圆柱齿轮传动的中心距a=250mm，法面模数mn=4mm，法面压力角a n=20°，齿数z1=23，z2=98，试计算该对齿轮的螺旋角、端面模数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。
5-10 试设计一对外啮合圆柱齿轮，已知z1=21，z2=32，mn=2mm，实际中心距为55mm，问：（1）该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动？（2）若采用标准斜齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求，其分度圆螺旋角b、分度圆直径d1、d2和节圆直径d1′、d2′各为若干？
5-11 已知一对等顶隙收缩齿渐开线标准直齿圆锥齿轮的Σ = 90°，齿数z1 = 17，z2 = 43，大端模数m = 3mm，试求分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、外锥距、、齿顶角、齿根角、顶锥角、根锥角。
5-12 渐开线有哪些特性？为什么渐开线齿轮能满足齿廓啮合基本定律？
5-13节圆与分度圆，啮合角与压力角有什么区别？
5-14斜齿轮传动具有哪些优缺点？
5-15若齿轮传动的设计中心距不等于标准中心距，可以用哪些方法来满足中心距的要求？

习 题
6-1 轮系有哪些类型？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？
6-2 在定轴轮系中，如何确定首、末两轮转向之间的关系？
6-3 何谓惰轮？它在轮系中有何作用？
6-4 何谓转化轮系？如何通过转化轮系来计算周转轮系的传动比？
6-5 怎样求复合轮系的传动比？分解复合轮系的关键是什么？如何拆分？
6-6 在题6-6图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z1＝20，z2＝40，＝20，z3＝30，＝20，z4＝32，z5＝40，试求传动比。

题6-6图
6-7 在题6-7图所示轮系中，已知齿轮1转向如图所示，n1= 405 r/min。各轮齿数为：z1===20，z2=z3=z5=30，z4=z6=60，试求：
(1) 传动比；
(2) 齿轮6的转速n6的大小及转动方向。

题6-7图
6-8 在题6-8所示钟表传动示意图中，E为擒纵轮，N为发条盘，S、M、H分别为秒针、分针、时针。设z1=72，z2=12，z3=64，z4=8，z5=60，z6=8，z7=60，z8=6，z9=8，z10=24，z11=6，z12=24，求秒针与分针的传动比iSM和分针与时针的传动比iMH。

题6-8钟表传动示意图
6-9 在题6-9图所示的一手摇提升装置中，已知各轮齿数，试求传动比i15，并指出提升重物时手柄的转向。

题6-9图
6-10 题6-10图(a)、(b)分别为两个不同结构的锥齿轮周转轮系，已知z1=20，z2=24，=30，z3=40，n1=200 r/min，n3=-100 r/min。试求两轮系中行星架H的转速nH的大小和方向。

题6-10图
6-11 在题6-11图所示的手动葫芦中，A为手动链轮，B为起重链轮。已知z1=12，z2=28，=14，z3=54，求传动比iAB。

题6-11图
6-12 题6-12图所示的电动三爪卡盘传动轮系中，已知各轮齿数为：z1=6，z2==25，z3=57，z4=56。试求传动比i14。

题6-12图
6-13 在题6-13图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z1==25，z2=z3=20，zH=100，z4=20。求传动比i14。

题6-13图

习 题
7-1常见的棘轮机构有哪几种类型？各具有什么特点？
7-2槽轮机构中的槽轮槽数与拨盘上圆柱销数应满足什么关系？为什么要在拨盘上加上锁止弧？
7-3已知一棘轮机构，棘轮模数m=5 mm，齿数z=12，试确定机构的几何尺寸并画出棘轮的齿形。
7-4已知槽轮机构的槽数z=6，拨盘的圆销数K=1，转速n1=60 r/min，求槽轮的运动时间tm和静止时间ts。
7-5对于外啮合槽轮机构，决定槽轮每次转动角度的是什么参数？主动拨盘转动一周，决定从动槽轮运动次数的是什么参数？