3.4 复习思考与习题
一、思考题
1．从动件的常用运动规律有哪几种? 它们各有什么特点？各适用于什么场合？
2．从动件运动规律的选择原则是什么？
3．不同运动规律曲线拼接时应满足什么条件？
4．凸轮机构的类型有哪些？在选择凸轮机构类型时应考虑那些因素？
5．移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？
6．何谓凸轮的理论轮廓曲线？何谓凸轮的实际轮廓曲线？二者有和区别与联系？理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心移动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是否相同？
7．在移动滚子从动件盘形凸轮机构中，若凸轮实际廓线保持不变，而增大或减小滚子半径，从动件运动规律是否发生变化？
8．何谓凸轮机构的压力角? 在凸轮机构设计中有何重要意义? 一般是怎样处理的?当凸轮廓线完成后,如何检查凸轮转角为?时凸轮的压力角α? 若发现压力角超过需用值,可采取什么措施减少压力角? 9．设计直动推杆盘形凸轮机构时,再推杆运动规律不变的条件下,需减小推程压力角,采用哪两种措施？
10．何谓运动失真? 应如何避免出现运动失真现象?
11．在移动滚子从动件盘形凸轮机构的设计中,采用偏置从动件的主要目的是什么? 偏置方向如何选取?
12．在移动平底从动件盘形凸轮机构的设计中,采用偏置从动件的主要目的是什么? 偏置方向如何选取?
13．何谓凸轮机构的偏心距，它对凸轮机构几何尺寸和受力情况有何影响？
14．比较尖顶、平底和滚子从动件凸轮机构的优缺点及它们适用的场合？
二、习题
题3-1 如题3-1图所示为一尖顶移动从动件盘形凸轮机构从动件的部分运动线图。试在图上补全各段的位移、速度及加速度曲线，并指出在那些位置会出现刚性冲击？那些位置会出现柔性冲击？
题3-1图
题3-2 已知凸轮以等角速度顺时针转动，从动件行程h=32 mm,从动件位移线图?-s 如题3-2图所示。凸轮轴心偏于从动件轴线的右侧，偏距e=10mm,基圆半径a r =35mm,滚子半径r r =15mm 。图中Oa 、bc 、de 、ef 、为抛物线，其余为直线。
1． 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构；
2． 说明在下列三种情况下从动件的运动规律是否改变：
（1） 其他条件不变，仅把偏距改装成e=20mm ；
（2） 其他条件不变，仅把滚子换成r r =10mm ；
（3） 其他条件不变，仅把从动件换成尖端从动件；
3． 其他条件不变，试设计一对心平底从动件盘形凸轮，绘出凸轮廓线，
并决定从动件平底应有的最小长度。
v a
题3-2图
题3-3 如题3-3图所示直动从动件盘形凸轮机构，要求在凸轮转角00900~=?时，从动 件以余弦加速度上升h=20mm,且取基圆半径0r =25mm,偏距e=10mm,r=5mm 。试作：
1. 选定凸轮转向1ω，并简要说明选定的原因；
2. 用反转法绘出当凸轮转角00900~=?时凸轮的工作廓线；
3. 绘出045=?时轮廓的压力角α。
(a) (b) 题 3-3图 题 3-4图
题3-4 题3-4图所示两种盘形凸轮机构为偏心圆盘。圆心为O ，半径R=30mm,偏心距OA=10mm,偏距e=10mm,试求：
1. 这两种凸轮机构从动件的行程h 和凸轮的基圆半径0r ；
2. 这两种凸轮机构的最大压力角max α的数值及其发生的位置。
题3-5 题3-5图所示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作轮廓为圆，其圆心和半径分别为C 和R ，凸轮1沿逆时针方向转动，推动从动件往复移动。已知：R =100mm ，OC =20mm ，偏距e =10mm ，滚子半径r r =10mm ，试回答：
1. 绘出凸轮的理论轮廓；
2. 凸轮基圆半径r 0=?从动件行程h =?
3. 推程运动角Φ0=? 回程运动角Φ0' =? 远休止角Φs =? 近休止角Φs ' =?
题 3-5图 题 3-6图
题3-6如题3-6图所示滚子摆动从动件盘形凸轮机构中，已知偏心圆盘R=40mm,滚子半径 r=10mm ，OA l =a=90mm ，AB l =l=70mm,转轴O 到圆盘中心C 的距离OC l =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0r ；
2. 作出从动件由最下位置摆到图示位置时，从动件摆过的角度ψ及相应的凸轮转角?。
题3-7 如题3-7 图所示偏置滚子直动从动件盘形凸轮。已知：凸轮1沿顺时针方向等速转动， 凸轮基圆半径r 0=40mm ，偏距e =10mm ，从
动件行程h =30mm ，滚子半径r r =10mm ，Φ0=150 ,Φs =30?, Φ0'=120?,
Φs '=60?；从动件在推程、回程皆采用简谐运动规律，试通过计算机辅助设计求凸轮理论轮廓和工作轮廓上各点的坐标值（每隔10
计算一点），并绘出凸轮的理论轮廓与工作轮廓。
题3-7图 题3-8图
题3-8如题3-8图所示为一尖端偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮廓线为一偏心圆，其半径R=25mm ，偏心距oA l =10mm 偏距e=5mm ，求：
1. 从动件与凸轮廓线在B 点接触时的位移；
2. 凸轮机构在图示位置时的压力角B α；
3. 将偏置从动件2向左平移5mm 后，变为对心从动件，与凸轮廓线在C 点接触时的压力角C α；
4. 比较压力角B α与C α的大小，说明题意中的偏置是否合理？；
5. 如果偏距e= -5 mm,此时的偏距是否合理？
题4-9 如题3-9图所示为一平底直动从动件单圆弧凸轮机构，有关凸轮参数见图（凸轮轴颈直径为d ）。Q 为从动件2所受载荷（包括其重量和惯性力）；M 为加于凸轮轴上的驱动力矩。设21f 和23f 为从动件与凸轮之间及从动件与导路之间的摩擦系数，0f 为凸轮轴颈与轴承间的当量摩擦系数。试求凸轮转角为θ时，该机构的瞬时效率，并讨论其自锁条件。
题3-9图
Harbin Institute of Technology 机械原理课程设计说明书 课程名称：机械原理 设计题目：产品包装生产线（方案1） 院系：机电学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
一、绪论 机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目，通过老师和书本的传授，我们了解了机构的结构，掌握了机构的简化方式与运动规律，理论知识需要与实践相结合，这便是课程设计的重要性。我们每个人都需要独立完成一个简单机构的设计，计算各机构的尺寸，同时还需要编写符合规范的设计说明书，正确绘制相关图纸。 通过这个项目，我们应学会如何收集与分析资料，如何正确阅读与书写说明书，如何利用现代化的设备辅助工作。这种真正动手动脑的设计有效的增强我们对该课程的理解与领会，同时培养了我们的创新能力，为以后机械设计课程打下了坚实的基础。 二、设计题目 产品包装生产线使用功能描述 图中所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长?宽?高=600?200?200，小包装产品送至A处达到2包时，被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，每分钟向下一工位可以分别输送14，22，30件小包装产品。 产品包装生产线（方案一）功能简图 三、设计机械系统运动循环图 由设计题目可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行构件1，在A处把产品推到下一工位的是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 ?1?1 执行构件一 执行构件二 ?01?02 运动循环图
图中?1 是执行构件1的工作周期，?01 是执行构件2的工作周期，?02是执行构件2的动作周期。因此，执行构件1是做连续往复运动，执行构件2是间歇运动，执行构件2的工作周期?01 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期?02则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 设计机械系统运动功能系统图 根据分析，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件转速分别为14,22,30rpm 14,22,30rpm 执行机构1的运动功能 由于电动机的转速为1430rpm ，为了在执行机构1的主动件上分别得到14、22、30rpm 的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比i z 有3种，分别为 i z1= 141430 =102.14 i z2=221430=65.00 i z3=30 1430=47.67 总传动比由定传动比i c 和变传动比i v 两部分构成，即 i z1=i c i v1 i z2=i c i v2 i z3=i c i v3 3种总传动比中i z1最大，i z3最小。由于定传动比i c 是常数，因此，3种变传动比中i v1最大，i v3最小。为满足最大传动比不超过4，选择i v1 =4 。 定传动比为 i c = v1 z1i i =4102.14=25.54 变传动比为 i v2= c z2i i =54.2565=2.55 i v3= c z3i i =54 .2547.67=1.87 传动系统的有级变速功能单元如图所示。 i=4,2.55,1.87 有级变速运动功能单元
1)机构的结构分析包括哪些主要内容?对机构进行结构分析的目的何在? 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构具有确定运动的条件。 2）研究机构的组成原理及机构的结构分类 3）学习如何绘制运动简图 2)何谓构件?构件与零件有何区别? 构件是独立运动的单元体，构件是组成机构的基本要素之一。零件是机械制造的单元体。构件可有一个或者多个零件组成。 3)何谓高副?何谓低副?在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束?齿轮副的约束数应如何确定? 运动副：两构件组成的相对可动连接称之为运动副。 高副：两构件通过点或者线接触构成的运动副称之为高副。 低负：两构件通过面接触构成的运动副称之为低副。 齿轮副（包括内，外啮合副，齿轮与齿条啮合副）：如果两齿轮中心相对位置已经被约束，则算作引入一个约束；如果两齿轮中心相对位置未被约束则算作引入两个约束。 4)何谓运动链?运动链与机构有何联系和区别? 运动链：构件通过运动副联接而构成的相对可动的构件系统称之为运动链。 机构与运动链的区别：机构是具有一个固定构件的运动链。 5)何谓机构运动简图?它与机构示意图有何区别? 机构运动简图：根据机构的运动尺寸按照一定比例尺定出各运动副的位置，并用运动副的代表符号和国家规定的常用机构的简图符号以及简单的线条绘制的表现机构运动情况的简图。 机构示意图：不严格按照比例尺画出。 6)何谓机构的自由度?在计算平面机构的自由度时应注意哪些问题? 机构自由度：机构具有确定的运动所必需给定的独立运动参数的数目。 计算时应注意：复合铰链，虚约束，局部自由度
7)机构具有确定运动的条件是说明？ 说明机构的自由度数等于原动件。 1)何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何区别? 速度瞬心：两构件绝对速度相等的瞬时重合点。 绝对速度瞬心：绝对速度为零的瞬心点。 2)何谓三心定理?有何用途？ 三心定理：彼此作平面相对运动的三个构件的瞬心在一条直线上。 作用：求不直接成副的构件的速度瞬心。 3)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? 4)何谓速度影像和加速度影像, 有何用途？ 5)机构中机架的影像在图中的何处? 1)何谓驱动力?何谓阻抗力?何谓有效阻力?何谓有害阻力? 驱动力：驱使机械运动的力。 阻抗力：阻止机械运动的力。 有效阻力：机械在生产过程中预定要克服的与生产工作直接相关的阻力。 有害阻力：机械在运转过程中除掉生产阻力之外所受到的其他阻力。 2)何谓质量的动代换和静代换?各需满足哪些条件? 质量代换：为了简化构件惯性力的确定，设想把构件的质量按照一定条件集中作用 质量的动代换：满足代换前后构件的质量不变，构件的质心位置不变，构件对质心轴的转动惯量不变。 质量的静代换：满足代换前后构件的质量不变，构件的质心位置不变 3）构件所受的摩擦力的方向总与构件运动的绝对速度方向相反,对吗? 不对，滑动摩擦力的方向总与构件运动的绝对速度方向相反。 4)何谓当量摩擦系数?何谓当量摩擦角?为何要引进当量摩擦的概念?为什么槽面摩擦大于平面摩擦?是否因为槽面摩擦的摩擦系数f大于平面摩擦的摩擦系数所致? 当量摩擦系数：为了简化摩擦力的计算，将接触面的几何形状和实际摩擦系数f对于摩
1 例2-10 在例2-10图所示中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆如图中虚线圆，移动副及凸轮高副处的摩擦角为?，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为Q 。试求该图示位置： 1． 各运动副的反力（各构件的重力和惯性力均忽略不计）； 2． 需施加于凸轮1上的驱动力矩1M ； 3 ． 机构在图示位置的机械效率η。 例2-10 解题要点： 考虑摩擦时进行机构力的分析，关键是确定运动副中总反力的方向。为了确定总反力的方向，应先分析各运动副元素之间的相对运动，并标出它们相对运动的方向；然后再进行各构件的受力分析，先从二力构件开始，在分析三力构件。 解：选取长度比例尺l μ(m/mm)作机构运动简图。 1． 确定各运动副中总反力的方向。如例2-10(a)图，根据机构的运动情况和力的平衡条件，先确定凸轮高副处的总反力12R 的方向，该力方向与接触点B 处的相对速度21B B v 的方向成090?+角。再由51R 应切于运动副A 处的摩擦圆，且对A 之矩的方向与1ω方向相反，同时与12R 组成一力偶与1M 平衡，由此定出51R 的方向；由于连杆3为二力构件，其在D ，E 两转动副受两力23R 及43R 应切于该两处摩擦圆，且大小相等方向相反并共线，可确定出23R 及43R 的作用线，也即已知32R 及34R 的方向线；总反力52R ，应切于运动副C 处的摩擦圆，且对C 之矩的方向应与25ω方向相反，同时构件2受到12R ，52R 及32R 三个力，且应汇交于一点，由此可确定出52R 的方向线；滑块4所受总反力54R 应与45v 的方向成090?+角，同时又受到34R ，54R 及Q 三个力，也应汇交于一点，由此可确定出54R 的方向线。 2． 求各运动副中总反力的大小。 分别取构件2，4为分离体，列出力平衡方程式 构件2 1232520R R R ++= 构件4 34540R R Q ++=
机构的结构分析 2-1填充题及简答题 （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？ （5）杆组具有什么特点？如何确定机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影响？ 答案： （1）平面运动副的最大约束数为2，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是：机构的自由度大于零，且自由度数等于原动件数。 （4）复合铰链：在同一点形成两个以上的转动副，这一点为复合铰链。 局部自由度：某个构件的局部运动对输出构件的运动没有影响，这个局部运动的自由度叫局部自由度。 虚约束：起不到真正的约束作用，所引起的约束是虚的、假的。 （5）杆组是自由度为零、不可再拆的运动链。机构的级别是所含杆组的最高级别。选择不 同的原动件使得机构中所含杆组发生变化，可能会导致机构的级别发生变化。 2-2 计算下图机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度，虚约束等情况时必须一一指出， 图中BC、ED、FG分别平行且相等。要使机构有确定运动，请在图上标出原动件。 2-2答案：B点为复合铰链，滚子绕B点的转动为局部自由度，ED及其两个转动副引入虚 约束，I、J两个移动副只能算一个。
11826323=-?-?=--=h L p p n F 根据机构具有确定运动的条件，自由度数等于原动件数，故给凸轮为原动件。 2-3 题图2-3所示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，以AB 为原动件分析组成此机 构的基本杆组。又如在该机构中改选EF 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同，机构的级别怎样？ 2-3答案：110273=?-?=F 。注意其中的C 、F 、D 、Ｈ点并不是复合铰链。 以AB 为原动件时： 此时，机构由三个Ⅱ级基本杆组与原动件、机架构成，机构的级别为二级。 以EF 为原动件时： 机构由1个Ⅱ级基本杆组，1个Ⅲ级基本杆组和机架组成。机构的级别为三级。显然，取不同构件为原动件，机构中所含的杆组发生了变化，此题中，机构的级别也发生了变化。 2-4 图示为一机构的初拟设计方案。试分析：
机械原理复习与习题 第一章绪论 复习思考题 1、试述构件和零件的区别与联系？ 2、何谓机架、原动件和从动件？ 第二章机械的结构分析 复习思考题 1、两构件构成运动副的特征是什么？ 2、如何区别平面及空间运动副？ 3、何谓自由度和约束？ 4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？ 5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？ 6、机构具有确定运动的条件是什么？ 7、什么是虚约束？ 习题 1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 （a）(b) (c) 2、一简易冲床的初拟设计方案如图。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。
3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 第三章 平面机构的运动分析 复习思考题 1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的 相对瞬心P 12在何处？
2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？ 3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？ 4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？ 5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？ 习题 1、试求出下列机构中的所有速度瞬心。 (a) (b) (c) (d) 2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s-1，R=50mm，l A0=20mm，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v。 题2图凸轮机构题3图组合机构 3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1
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机械原理思考题 1. 何谓机器，何谓机构？它们有什么区别与联系？ 2. 参照内燃机的机构分析，试对机械手进行分解，说明它是由哪些机构组成的。3．何谓零件和构件？两者的区别是什么？ 4．何谓运动副？满足什么条件两个构件之间才能构成运动副？ 5．何谓“高副”和“低副”？在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束？6．具备什么条件，运动链才具有运动的可能性？ 7．具备什么条件，运动链才具有运动的确定性？ 8．具备什么条件，运动链才能成为机构？ 9．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？ 10．什么叫速度瞬心？相对速度瞬心和绝对速度瞬心有什么区别？ 11．在进行机构运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？ 12．什么叫三心定理？ 13．什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？ 14．何谓当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？ 15．矩形螺纹和三角形螺纹螺旋副各有何特点？各适用于何种场合？ 16．何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？ 17．为什么实际设计中采用空心的轴端？ 18．何谓机械效率？效率高低的实际意义是什么？ 19．何谓实际机械、理想机械？两者有何区别？ 20．什么叫自锁？在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？ 21．机械效率小于零的物理意义是什么？ 22．工作阻力小于零的物理意义是什么？从受力的观点来看，机械自锁的条件是什么？ 23．机械系统正行程、反行程的机械效率是否相等？为什么？ 24．什么是连杆、连架杆、连杆机构？连杆机构适用于什么场合？不适用于什么场合？ 25．平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪几种演化方法？其演化的目的何在？
考研机械原理复习试题（含答案）1 一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程 作运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。 14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。 16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。 22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。 25.平面低副具有个约束，个自由度。 26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在。
姓名 ： 报考专业： 准考证号码： 密封线内不要写题 2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（■A 卷□B 卷）科目代码：819 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．对于机构，下面说法错误的是_____。 A. 由一系列人为的运动单元组成 B. 各单元之间有确定的相对运动 C. 是由构件组成的系统 D. 可以完成机械功或机械能转换 2．平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角的关系为_____。 A ．互余 B ．互补 C ．相等 D ．没关系 3．一对齿轮啮合过程中，下面关于节圆的说法错误的是 。 A ．始终相切 B ．始终通过节点 C ．始终和分度圆重合 D ．随中心距增大而增大 4．生产工艺要求某机构将输入的匀速单向运动，转变为按照正玄规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。 A ．齿轮齿条机构 B.直动滚子从动件盘形凸轮机构 C.偏置曲柄滑块机构 D.摆动导杆机构 5．图1示转动副在驱动力矩M d 的作用下等速转动，Q 为径向载荷，ρ为摩擦圆半径，则运动副全反力R 21应是图中 所示作用线。 图1 M d Q A B C D R 21 ρ 1 2
p n p p = ．一对平行轴斜齿轮传动，其传动比 。 21v v z z B ．ω1a r D ．
）判断在用齿条型刀具加工这 0.013779 0.014904 0.016092 0.017345 0.018665 0.020054
机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： 11208103xx 指导教师：林琳 设计时间： 2014.5.2
工业大学 凸轮设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤ ≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，6 50π =Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ??? ?? ???? ??-=512sin 215650?ππ?S ；
?? ? ?????? ??-= 512cos 1601ππωv ； ?? ? ??= 512sin 1442 1?π ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，9 5'0π= Φ，6 s π = Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ? ???-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=59 sin 451v ； ()π?ω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π 29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));
机械原理 课后习题及参考答案
机械原理课程组编 武汉科技大学机械自动化学院
习题参考答案 第二章机构的结构分析 2-2 图2-38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。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理，改为以下几种结构均可： 2-3 图2-396为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
O 齿轮及偏心轮ω A 齿轮及凸轮 B E F D C 压头 机架 连杆 滑杆滑块 摆杆滚子 解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 = 1 2-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束 b) n=5; P l =6; P h =2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束
b) a)A E M D F E L K J I F B C C D B A 2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4-2 ?5-1=1 A 处存在复合铰链 b) n=6; P l =7; P h =3，F=3?6-2 ?7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链 2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
姓名： 报考专业： 准考证号码： 密封线内不要写题 2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（■A 卷□B 卷）科目代码：819 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．对于机构，下面说法错误的是_____。 A. 由一系列人为的运动单元组成 B. 各单元之间有确定的相对运动 C. 是由构件组成的系统 D. 可以完成机械功或机械能转换 2．平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角的关系为_____。 A ．互余 B ．互补 C ．相等 D ．没关系 3．一对齿轮啮合过程中，下面关于节圆的说法错误的是 。 A ．始终相切 B ．始终通过节点 C ．始终和分度圆重合 D ．随中心距增大而增大 4．生产工艺要求某机构将输入的匀速单向运动，转变为按照正玄规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。 A ．齿轮齿条机构 B.直动滚子从动件盘形凸轮机构 C.偏置曲柄滑块机构 D.摆动导杆机构 5．图1示转动副在驱动力矩M d 的作用下等速转动，Q 为径向载荷，为摩擦圆半径，则运动副全反力R 21应是图中 所示作用线。 图1 M d Q A B C D R 21 1 2
6．渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距p ，法向齿距n p ，基圆齿距b p 三者之间的关系为： 。 A ．b n p p p =p B ．b n p p p p p C.b n p p p f f D ．b n p p p =f 7．一对平行轴斜齿轮传动，其传动比12i 等于 。 A ．21v v z z B ．21ωω C ．21a a r r D ．21f f r r 8．在蜗杆传动中，引入特性系数q 的目的是 。 A ．便于蜗杆尺寸参数的计算 B ．容易实现蜗杆传动中心距的标准化 C ．提高蜗杆传动的 D ．减少蜗轮滚刀的数量，有利于刀具的标准化 9．平衡的目的在于确定 。 A.不平衡质量的大小和方位 B.不平衡质径积 C.不平衡偏心距 D.转子的质心 10．在机器稳定运转的一个运动循环中，应有 A.惯性力和重力所作的功均为零 B.惯性力所做之功为零，重力所做之功不为零 C.惯性力和重力所做之功均不为零 D.惯性力所做之功不为零，重力所做之功为零 二、判断题（本大题10小题，每题2分，共20分。正确的打√，错误的打。） 1、机构的级别是由机构中包含最多的杆组的级别决定的。 ( ) 2、四杆铰链机构中最短杆与最长杆之和<(或=)其它两杆之和时,一定有曲柄。( ) 3、为减小直动尖顶从动件盘状凸轮机构压力角,凸轮的偏心距与推程时凸轮、推杆间的相对瞬心应位于凸轮转轴的异侧。 ( ) 4、 组成正传动的齿轮应该是正变位齿轮。 ( ) 5、直动平底从动件盘状凸轮机构压力角,与凸轮机构的基圆半径无关。 ( ) 6、两直齿圆柱齿轮的齿数和模数各不相等时，其渐开线的形状不一定不一样。( ) 7、直齿圆柱齿轮传动中节圆与分度圆总是重合的。 ( ) 8、理论上讲,可采用飞轮把周期性速度波动的机器的速度调节为匀速运动。 ( ) 9、 斜齿轮的当量齿数大于实际齿轮的齿数。 ( ) 10、静平衡的刚性转子不一定是动平衡的，但是动平衡的刚性转子一定是静平衡的 。
武汉理工大学考研教育课程考试复习题及参考答案 机械原理 一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程 作运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。 14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。 16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。 22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。 25.平面低副具有个约束，个自由度。
一.填空题（本大题共7小题，每空1分， 共15分） 1. 按照两连架杆可否作整周回转，平面连杆机构分为 、 和 。 2. 平面连杆机构的 角越大，机构的传力性能越好。 3. 运动副按接触形式的不同，分为 和 。 4．直齿圆柱齿轮正确啮合条件是两齿轮的 和 分别相等。 5. 凸轮从动件按其端部的形状可分为 从动件、 从动件和 从动件动件。 6. 机构具有确定运动的条件是： 。 7．通过将铰链四杆机构的转动副之一转化为移动副时，则可得到具有移动副的 机构、 机构、摇块机构和 机构。 二．选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分） 1. 要实现两相交轴之间的传动，可采用 传动。 A ．直齿圆柱齿轮 B ．斜齿圆柱齿轮 C ．直齿锥齿轮 D ．蜗杆蜗轮 2. 我国标准规定，对于标准直齿圆柱齿轮，其ha*= 。 A ．1 B ．0.25 C ．0.2 D ．0.8 3. 在机械传动中，若要得到大的传动比，则应采用 传动。 A. 圆锥齿轮 B. 圆柱齿轮 C. 蜗杆 D. 螺旋齿轮 4. 当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角为 。 A ．0° B ．90° C ．45° D ．15° 5. 一般情况凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的 机构。 A ．转动副 B ．移动副 C ．高副 D ．空间副 6. 齿轮的渐开线形状取决于它的 直径。 A ．齿顶圆 B ．分度圆 C ．基圆 D ．齿根圆 7. 对于滚子从动件盘形凸轮机构，滚子半径 理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径。 A ．必须小于 B ．必须大于 C ．可以等于 D ．与构件尺寸无关 8. 渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距p ，法向齿距n p ，基圆齿距b p 三者之间的关系为 。 A.p p p n b <= B.p p p n b << C.p p p n b >> D. p p p n b => 9. 轻工机械中常需从动件作单向间歇运动，下列机构中不能实现该要求的是 。 Ａ．棘轮机构 Ｂ．凸轮机构 Ｃ．槽轮机构 Ｄ．摆动导杆机构 10. 生产工艺要求某机构将输入的匀速单向转动，转变为按正弦规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。
第二章习题及解答 2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。 （a）（b） 题图2-1 解： 1)分析 该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。 2)绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=5，P L=7, P H=0, F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 故该机构具有确定的运动。 2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。
（a）（b） 题图2-2 解： 1)分析 该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。 2) 绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=4，P L=5, P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 故该机构具有确定的运动。 2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。
第十三章 滚动轴承 1. 滚动轴承的类型选择时，要考虑哪些因素? 2. 试画出调心球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承和推力球轴承的结构示意图。它们承受径向载荷和轴向载荷的能力各如何? 3. 说明下列滚动轴承代号的含义。即指出它们的类型、内径尺寸、尺寸系列、公差等级、游隙组别和结构特点等：6212，N2212，7012AC ，32312／P5。 4. 为什么角接触球轴承和圆锥滚子轴承必须成对使用? 5. 什么是滚动轴承的基本额定寿命?在基本额定寿命内，一个轴承是否会发生失效?为什么？ 6. 什么是滚动轴承的基本额定动载荷? 什么是滚动轴承的当量动载荷? 滚动轴承的寿命为什么要按当量动载荷来计算? 7. 校核6306轴承的承载能力。其工作条件如下：径向载荷F r =2600N ，有中等冲击，内圈转动，转速n ＝2000r ／min ，工作温度在100°C 以下，要求寿命L h >10000h 。 8. 一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d=35 mm ，转速n=2 900 r ／min ，已知径向载荷F r =1 810N ，轴向载荷F a =740N ，预期计算寿命L h ′=6 000h ，试选择轴承的型号。 9. 某轴上正安装一对单列角接触轴承，已知两轴承的径向载荷分别为F r1=1580 N ，F r2=1980 N ，外加轴向力F a =880N ，轴径d=40 mm ，转速n=2900 r ／min ，有轻微冲击，常温下工作，要求轴承使用寿命L h =5000h ，用脂润滑，试选择轴承的型号。 10. 如题10图.所示，某轴两端安装一对7307AC 轴承 ,轴承承受的径向力F r1 = 3390N ， F r2 = 1040N ，轴上外加轴向力F ae = 870N ，工作平稳，轴的转速为n=1800r/min, 。 （1）求出轴承所受的轴向载荷F a1和F a2；(要求在图上标出轴承的派生轴向力F d1和F d2的方向) （2）求两轴承的当量动载荷P 1和P 2； （3）说明哪一个轴承可能先坏 题10图. 11.某减速器高速轴用两个圆锥滚子轴承支承，见题11图.两轴承宽度的中点与齿宽中点的距离分别为L 和1.5L 。齿轮所受载荷：径向力F r ＝433N ，圆周力F t ＝1160N ，轴向力F a ＝267.8N ，方向如图所示；转速n ＝960r ／min ；工作时有轻微冲击；轴承工作温度允许达到120°C ；要求寿命L h ≥15000h 。试选择轴承型号(可认为轴承宽度的中点即为轴承载荷作用点)。 F ae
1 第4章 齿轮机构 思考题 1渐开线有哪些重要性质?一对渐开线齿廓相啮合的啮合特性是什么? 2 齿距的定义是什么?何谓模数?为什么要规定模数的标准值?在直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗杆蜗轮和直齿圆锥齿轮上，何处的模数是标准值? 3 渐开线直齿圆柱齿轮基本参数有哪几个?哪些是有标准的，其标准值为多少? 4 分度圆与节圆有什么区别?在什么情况下节圆与分度圆重合？ 5 啮合线是一条什么线?啮合角与压力角有什么区别?什么情况下两者相等? 6 渐开线直齿圆柱齿轮机构需满足哪些条件才能相互啮合正常运转? 7 一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮机构的实际中心距大于标准中心距，其传动比是否变化?节圆与啮合角是否变化?这一对齿轮能否正确啮合?重合度是否有变化？ 8 重合度的物理意义是什么?有哪些参数合影响重合度，这些参数的增加会使重合度增大还是减小? 9 何谓齿廓的根切现象?根切的原因是什么?根切有何危害?如何避免根切? 10 正传动类型中的齿轮是否一定都是正变位齿轮？负传动类型中的齿轮是否一定都是负变位齿轮? 11 平行铀斜齿圆柱齿轮机构的基本参数有哪些?基本参数的标准值是在端面还是在法面，为什么？ 12 何为蜗杆蜗轮机构的主平面?在主平面内，蜗杆蜗轮机构相当于什么传动? 13 平行轴斜齿圆柱齿轮机构、蜗杆蜗轮机构和直齿圆锥齿轮机构的正确啮合条件与直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件相比较有何异同? 14 何谓平行轴斜齿圆柱齿轮机构和直齿圆锥齿轮机构的当量齿数?当量齿数有什么用途? 习题 1 已知半径b r ＝30mm 的基圆上所展成的两条同向渐开线如习题图 1所示。其k r ＝35mm 。KK’＝15mn ，试求： (1) 点K’处的向径'K r 和压力角K α； (2) 以O 为圆心，'K r 为半径画圆弧，与另一条渐开线相交于K’’点，求弧长 '''K K 。 2 今测得—渐开线标准直齿轮的齿顶圆直径d a ＝208mm ，齿根圆直径d f ＝172mm ，齿数z ＝24，试确定该齿轮的模数m 、齿顶高系数*a h 及项隙系数* c 。
第二章 一、单项选择题： 1．两构件组成运动副的必备条件是。 A．直接接触且具有相对运动；B．直接接触但无相对运动； C．不接触但有相对运动；D．不接触也无相对运动。 2．当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将确定的运动。 A．有；B．没有；C．不一定 3．在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为。 A．虚约束；B．局部自由度；C．复合铰链 4．用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有个自由度。 A．3；B．4；C．5；D．6 5．杆组是自由度等于的运动链。 A．0；B．1；C．原动件数 6．平面运动副所提供的约束为 A．1；B．2；C．3；D．1或2 7．某机构为Ⅲ级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是。 A．含有一个原动件组；B．至少含有一个基本杆组； C．至少含有一个Ⅱ级杆组；D．至少含有一个Ⅲ级杆组。 8．机构中只有一个。 A．闭式运动链；B．原动件；C．从动件；D．机架。 9．要使机构具有确定的相对运动，其条件是。 A．机构的自由度等于1；B．机构的自由度数比原动件数多1； C．机构的自由度数等于原动件数 二、填空题： 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个高副将带入_______个约束，而引入一个低副将带入_____个约束。 3．两个做平面平行运动的构件之间为_______接触的运动副称为低副，它有_______个约束；而为_______接触的运动副为高副，它有_______个约束。 4．在平面机构中，具有两个约束的运动副是_______副或_______副；具有一个约束的运动副是_______副。 5．组成机构的要素是________和________；构件是机构中的_____单元体。 6．在平面机构中，一个运动副引入的约束数的变化范围是_______。 7．机构具有确定运动的条件是____________________________________________。 8．零件与构件的区别在于构件是的单元体，而零件是的单元体。 9．由M个构件组成的复合铰链应包括个转动副。 10．机构中的运动副是指。 三、判断题： 1．机构的自由度一定是大于或等于1。 2．虚约束是指机构中某些对机构的运动无约束作用的约束。在大多数情况下虚约束用来改善机构的受力状况。 3．局部自由度是指在有些机构中某些构件所产生的、不影响机构其他构件运动的局部运动的自由度。4．只有自由度为1的机构才具有确定的运动。 5．任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上面构成的。 6．运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或等于自由度数。
硕士研究生入学考试机械原理模拟试题（一） 一、简答题（25分，每题5分） 1、何为三心定理？ 2、铰链四杆机构中曲柄摇杆机构的条件是什么？ 3、在凸轮机构中从动件常用运动规律有哪些？各有何冲击？ 4、渐开线斜齿圆柱齿轮当量齿数齿轮Z V的用途是什么？ 5、刚性回转件的平衡有哪些？其平衡条件是什么？ 二、完成下列各题（共５３分） １．（８分）计算如图所示发动机配气机构的自由度。若有复合铰链，虚约束，局部自由度，直接在题图中标出． ２．（９分）计算如图所示机构的瞬心数，并在图在找出所有的瞬心．
３．（１０分）图示薄盘钢制凸轮，已知重量为8N，重心S与回转轴心0点之距e=2mm，凸轮厚度δ=10mm，钢的重度γ=7.8×10-5N/mm3，拟在R=30mm 的圆周上钻三个半径相同的孔(位置如图所示)使凸轮轴平衡，试求所钻孔的直径d。 ４．（９分）一对外啮合的斜齿圆柱齿轮传动(正常齿制)，已知：m=4mm，z1=24，z2=48， a=150 mm。试求： （１）螺旋角β； （２）两轮的分度圆直径d1，d2； （３）两轮的齿顶圆直径d a1，d a2；
５．（９分）如图所示铰链四杆机构中，已知L AB =30，L BC =110，L CD =80，L AD =120，构件1(AB)为原动件。 （1）判断构件1能否成为曲柄； （2）用作图法求出构件3的最大摆角ψ max ; （3）用作图法求出最小传动角γ min ； （4）当分别固定构件a ，b ，c ，d 时，各获得何种机构？ ６．（８分）图示为某机械以主轴为等效构件时，其等效驱动力矩在一个工作周期中的变化规律。设主轴转速n =1500r/min ，等效阻力矩M r 为常数，要求系统的速度波动系数为δ≤0.05，忽略机械中其余构件的等效转动惯量，试确定系统的最大盈亏功?Ｗmax ，并计算安装在主轴上的飞轮转动惯量。 5000 500 D