32'1
O 12
3'O 3
O 4
4O 2
第六章 齿轮系及其设计习题解答
6.1 在图示手摇提高装置中，已知各轮齿数为201=z ，502=z ，153=z ， 304=z ，406=z 。试求传动比16i 并指出提高重物时手柄转向。
解：2001
152040305053164216=????==z z z z z z i 方向：从左往右看为顺时针方向。
题 6.1 图 题 6.2 图
6.2 在图示轮系中，各轮齿数为201=z ，402=z ，202='z ，303=z ，203='z ，404=z 。试求：（1）传动比i 14；（2）如要变更i 14符号，可采用什么办法？ 解： （1） 620
202040304032143214-=????==''z z z z z z i 由于该轮系为空间定轴轮系，其方向只能用画箭头办法判断，又轮4轴线与轮1平行，通过画箭头判断轮4和轮1转向相反，故在传动比前加“—”
（2）如要变更i 14符号，可将齿轮3和4变为内啮合齿轮，或在3、4间加一种惰轮。
6.3 在图示机械式钟表机构中，E 为擒纵轮，N 为发条盘，S 、M 、及H 分别为秒针、分针和时针。已知：721=z ，122=z ，643=z ，84=z ，605=z ，86=z ，607=z ， 68=z ，89=z ，2410=z ，611=z ，2412=z ，求秒针和分针传动比SM i 和分针与时针传动比MH i 。
解： 该轮系为平面定轴轮系，故有
60886460)1(463524664=??=-====z z z z n n i n n i M S SM 12682424)1(11912102129912=??=-====
z z z z n n i n n i H M MH
题 6.3 图 题 6.4 图
6.4 图示为一滚齿机工作台传动机构，工作台与蜗轮5固联。已知：2011=='z z ，352=z ，505=z 287=z ，蜗杆164==''z z ，旋向如图所示，若要加工一种齿数325='z 齿轮， 试求挂轮组齿数比42z z '。
解：该轮系为空间定轴轮系，故有
120503524432154325115????==='''z z z z z z z z z z n n i =??===
''''''120322861575151z z z z n n i 又 5115''=i i
联立解得：64
125z 42='z 6.5 在图示轮系中，已知181=z ，302=z ，182='z ， 363=z ，183='z ，364=z ，24='z （右旋蜗杆 ），605=z ，205='z ，齿轮模数2=m mm ，若m in 10001r n =（方向如图所示），求齿条6线速度υ大小和方向。
解：该轮系为空间定轴轮系，故有
200218181860363630432154325115=??????===''z z z z z z z z n n i min 5200100015155r i n n n ===
=' 齿条6线速度为
s mm mz n d 5.10605
2026060555=???==='
'
'πππυ
方向：水平向右。
题 6.5 图 题 6.6 图 6.6 图中所示轮系中，已知各轮齿数为：2065321=====z z z z z ， 已知齿轮1、4、5、7为同轴线，试求该轮系传动比17i 。
解：由于齿轮1、4、5、7为同轴线，有
3214d d r r ++=
则 100404020223214=++=++=z z z z
同理 6040202657=+=+=z z z
又该轮系为空间定轴轮系，故有
1520
2060100)1(5174653217643235115-=??-=-=-==z z z z z z z z z z z z z z n n i 6.7 图示(ａ)、（ｂ）为两个不同构造锥齿轮周转轮系，已知201=z ，242=z ，
302=''z ，403=z ， m in 2001r n =，min 1003r n -=。求两轮系H n 等于多少？
题 6.7 图
解：在图（a ）所示差动轮系1、2—2/、3中
21323113'
=--=z z z z n n n n i H H H 30
204024100n 200??=---H H n 解得 m in 600r n H -= 方向与轮1方向相反。
在图（b ）所示差动轮系1、2—2/、3中
21323113'
-=--=z z z z n n n n i H H H 30
204024100n 200??-=---H H n 解得 m in 4.15r n H = 方向与轮1方向相似。
6.8 在图示轮系中，已知601=z ，182=z ，213=z ，各轮均为原则齿轮，且模数相等。试求（1）齿轮4齿数4z ，（2）传动比H i 1大小及行星架H 转向。
解：在行星轮系1、2—3、4中，依照同心条件有
2
)(2)(3221z z m z z m -=- 解得 634=z
1012160631811131421411=??-=-=-==z z z z i n n i H H H 行星架H 方向与轮1方向相似。
题 6.8 图 题 6.9 图
6.9 在如图所示轮系中，已知201=z ，252=z ，153=z ，604=z ，齿轮1转速m in 3001r n =，求H n 大小和方向。
解：在行星轮系1、2—3、4中， 有
615206025111131421411=??+=--=-==z z z z i n n i H H H ）（ min 50630011r i n n H H ===
方向与轮1方向相似。 6.10 如图所示为一用于自动化照明灯具上周转轮系。已知：601=z ，3022==''z z ，4043==z z ，1205=z ，输入轴转速m in 5.191r n =，求箱体转速。
解： 在行星轮系1、2—2/—3—4、5、箱体H 中， 有
340
30601204030111142153231511=????+=--=-=='z z z z z z i n n i H H H ）（ min 5.635.1911r i n n H H === 方向与轮1方向相似。
XXXXX学校《机械基础》练习题 一、填空题 1．由一系列相互啮合齿轮所构成的传动系统称为_________． 2．按照轮系传动时各齿轮的轴线位置是否固定，轮系分为________和________两大类． 3．当轮系运转时，所有齿轮几何轴线的位置相对于机架固定不变的轮系称为_______． 4．轮系中，既有定轴轮系又有行星轮系的称为________． 5．采用行星轮系，可以将两个独立的运动_______为一个运动，或将一个运动_______为两个独立的运动．6．轮系中含有圆锥齿轮、蜗轮蜗杆、齿轮齿条，其各轮转向只能用_________的方法表示． 7．定轴轮系中的传动比等于_________的转速之比，也等于该轮系中________与_______之比． 8．在各齿轮轴线相互平行的轮系中，若齿轮的外啮合对数是偶数，则首轮与末轮的转向_______；若为奇数，则首轮与末轮的转向__________． 9．在轮系中，惰轮常用于传动距离稍__________和需要改变________的场合． 10.在轮系中，末端件若是齿轮齿条，它可以把主动件的________运动变为齿条的______运动． 11.轮系的特点：(1)可获得_________的传动比；(2)可实现__________距离传动；(3)可实现________、________要求；(4)可_________或__________运动． 12.平面定轴轮系中传动比计算公式为_________，其中(-1)的n次方，n表示 ________．若(-1) 的n次方为正，则首、末两轮转向____． 13.定釉轮系中任一从动件的转速计算公式为______________________. 14.定轴轮系末端通常有下列三种传动形式，则末端件的移动速度v(或移动距离L)的计算公式分别为： (1)末端为螺旋传动时：________________ (2)末端为滚动轮传动时：______________ (3)末端为齿轮齿条传动时：_____________ 二、单选题 1．若齿轮与轴之间( )，则齿轮与轴各自转动，互不影响． A.空套 B．固定 c．滑移 D．空间配合 2．如图所示的轮系中，设已知Z1= Z2=Z3′=Z4= 20，Z3=Z5= 60，又齿轮1、3、3′与5同轴线，试求传动比i15。( ) A.3 B．6 C．9 D． 12 3．汽车后桥传动轴部分组成的轮系为( ) A.平面定轴轮系 B．空间定轴轮系 c．周转轮系 D．都有可能 4．定轴轮系传动比大小与轮系中惰轮的齿数 ( ) A.无关 B．有关，成正比 C．有关，成反比D．有关，不成比例 5．若主动轴转速为1 200 r/min，若要求从动轴获得12 r/min的转速，应采用( )传动． A. -对直齿圆柱齿轮 B．链 c．轮系 D．蜗轮蜗杆6．关于轮系的说法，正确的是 ( ) A.所有机械传动方式中，轮系的传动比最大 B．轮系靠惰轮变速，靠离合器变向 C．周转轮系只能实现运动的合成与分解 D．轮系的传动比，是构成该轮系所有机械传动方式传动叱的连乘积 7．在轮系中，两齿轮间若增加( )个惰轮时，首、末两轮的转向相同． A.奇数 B．偶数 c．任意数 D．以上都可以 8．轮系的末端是螺旋传动，已知末端轴转速行n=80 r/min，三线螺杆的螺距为4 mm，则螺母每分钟移动距离为( )mm． A. 240 B．320 C．960 D. 160 9．轮系的末端是齿轮齿条传动，已知小齿轮的模数，m=3 mm，齿数z=25，末轴转速n=75r/mln，则齿条每分钟移动的距离为( )mm. A．17662.5 B．5625 C.5887.5 D．8331 10.如图所示轮系，Ⅳ轴可得到几种转速( ) A.3种 B．6种 C．9种 D．12种 三、计算题 1．如图所示为多刀半自动车床主轴箱传动系统．已知带轮直径D1=D2-=180 mm，z1=45，z2=72，z3=36，z4 =81，z5 =59，z6 =54，z7=25，z8=88.试求当电动机转速n=1443 r/min时，主轴Ⅲ的各级转速.
32'1 O 12 3'O 3 O 4 4O 2 第六章 齿轮系及其设计习题解答 6.1 在图示手摇提高装置中，已知各轮齿数为201=z ，502=z ，153=z ， 304=z ，406=z 。试求传动比16i 并指出提高重物时手柄转向。 解：2001 152040305053164216=????==z z z z z z i 方向：从左往右看为顺时针方向。 题 6.1 图 题 6.2 图 6.2 在图示轮系中，各轮齿数为201=z ，402=z ，202='z ，303=z ，203='z ，404=z 。试求：（1）传动比i 14；（2）如要变更i 14符号，可采用什么办法？ 解： （1） 620 202040304032143214-=????==''z z z z z z i 由于该轮系为空间定轴轮系，其方向只能用画箭头办法判断，又轮4轴线与轮1平行，通过画箭头判断轮4和轮1转向相反，故在传动比前加“—” （2）如要变更i 14符号，可将齿轮3和4变为内啮合齿轮，或在3、4间加一种惰轮。 6.3 在图示机械式钟表机构中，E 为擒纵轮，N 为发条盘，S 、M 、及H 分别为秒针、分针和时针。已知：721=z ，122=z ，643=z ，84=z ，605=z ，86=z ，607=z ， 68=z ，89=z ，2410=z ，611=z ，2412=z ，求秒针和分针传动比SM i 和分针与时针传动比MH i 。 解： 该轮系为平面定轴轮系，故有
60886460)1(463524664=??=-====z z z z n n i n n i M S SM 12682424)1(11912102129912=??=-==== z z z z n n i n n i H M MH 题 6.3 图 题 6.4 图 6.4 图示为一滚齿机工作台传动机构，工作台与蜗轮5固联。已知：2011=='z z ，352=z ，505=z 287=z ，蜗杆164==''z z ，旋向如图所示，若要加工一种齿数325='z 齿轮， 试求挂轮组齿数比42z z '。 解：该轮系为空间定轴轮系，故有 120503524432154325115????==='''z z z z z z z z z z n n i =??=== ''''''120322861575151z z z z n n i 又 5115''=i i 联立解得：64 125z 42='z 6.5 在图示轮系中，已知181=z ，302=z ，182='z ， 363=z ，183='z ，364=z ，24='z （右旋蜗杆 ），605=z ，205='z ，齿轮模数2=m mm ，若m in 10001r n =（方向如图所示），求齿条6线速度υ大小和方向。
轮系计算题专项训练（答案）第六章 =40=2，蜗轮z，，z=20z=40，蜗杆z=161、如图所示，已知：，，， z，3241323并确定各轮的回转方向。nn=800。试求蜗轮的转速41 求传动比 zz、z。zz2、在图示轮系中，已知zz、zz655'、、 4'1、、2、2' 3、 i16 4。 i162z4z5z61z2'z4'z5' ，转向如图所示。蜗轮的齿=21、图示轮系中蜗杆为双头左旋蜗杆Z31=40, 的齿数为Z=1, 2为单头右旋蜗杆Z蜗轮3=50数为Z，
蜗杆3'22=16, =18, Z=46, Z=26, Z=20, ZZ其余各轮齿数为=30, Z65''5'344。i。求=22Z1771 / 7 i172Z3Z4Z5Z6Z71Z2'Z3'Z4'Z5'Z6=50*40*20*18*22/2*1*30*26* 46= 220.7 4、在习题图8所示的轮系中，已知z=15 , z=25 , z=15 , z=30 , 若n=500 ，求齿轮5转速的大小32'21z=15 , z=30, z=2 , z=60, 和15'4'34方向。 2 / 7
zzznz60?30?25?30，=2.5 （n , 顺）时针53412200???52?15?15znzzz?15???41235n5005；齿轮的方向可以画箭头确定。1)n??r(/m?52.52002005、在图示轮系中，已知zzz、zzzzz、z。求传动比65'、、、12、2'3、4 4'5、i。16 3 / 7
，6、如图所示轮系，已知Oz?48z?35,z?20,??z?24,z46,z?23,z48,??15412324的转动 方向。5为主动轴。试计算轮系的传动比并确定齿轮i15 Z＝15，＝（右旋），Z60，Z2Z7、在如图所示的轮系中，已知＝ 15＝＝30，Z5i＝？）431 2， 该轮系的传动比，求：Z＝30 （116 6的转速大小和方向？，求轮＝n2（）若1200 r / 61 4 / 7
绪论 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？ 第一章机械的结构分析 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？ 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，高副低代，判断杆组、机构级别；机构中的原动件用圆弧箭头表示。
(d) (e) (f) 第二章 平面机构的运动分析 1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度1 2A A V 及1 2B 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？ 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固接，其轴心为B ，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D 上。各相切轮之间作纯滚动。试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。 第三章 平面连杆机构 1、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？ 2、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？ 3、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。该机构存在的几何条件是什么？给定其摆杆的行程速度变化系数K 后，怎么用K 值表达AB 和AC 杆的长度关系？ 题3、4图 题5图 4、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。若 AB AC 2 ，那么，其摆杆的行程速度变化系数为何值？又若摆杆顺时针 方向转动为回程，要求有比工作行程较大的平均速度，那么，应如何选择AB 杆的转向？ 5、试回答图示曲柄滑块机构存在的几何条件。若AB 杆等角速转动，而滑块向右移动为回程。要求回程比工作行程少占用时间，那么，应如何选取AB 杆的转向？ 1、图示铰链四杆机构，已知：l BC =50mm ，l CD =35mm ，l AB =30mm ，AD 为机架， （1）若此机构为曲柄摇杆机械，且AB 为曲柄，求l AB 的最大值： （2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 的范围； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的范围。 （a ） (b) 题1图 题2图
习 题 答 案 8-1 如图，已知轮系中各轮齿数， Z 1=20， Z 2=50， Z 2‘= 15， Z 3=30 ，Z 3‘=1 ， Z 4= 40， Z 4’= 18 ， Z 5= 54 ，求i 15和提起重物时手轮转向 解： 600181152054403050''3'215 432154=??????==Z Z Z Z Z Z Z Z i 转向如图所示。 题8-1图 8-2已知轮系中各轮齿数， Z 1=27，Z 2=17，Z 3=99，n 1=6000r/min,求i 1H 和n H 。 解： 0 -313313113==--==n z z n n n n n n i H H H H H 26.311 311=+==Z Z n n i H H 设n 1转向为正，则 1 11,min /184026.36000n n r i n n H H H === 8-3如图所示的外啮合周转轮系中，已知Z 1=100， Z 2=101， Z 2'=100， Z 3=99，求系杆H 与齿轮1之间的传动比i H 1。 解: 213223113)1(Z Z Z Z i H H H -=--=ωωωω
代入上式03=ω 100100991011'21321??=??=-Z Z Z Z H ωω 10000 1100009999111=-==H H i ωω 1000011== ∴ωωH H i 8-4 图示圆锥齿轮组成的周转轮系中，已知Z 1=20， Z 2=30， Z 2‘=50， Z 3=80，n 1=50r/min. 求系杆H 转速。 题8-4图 解： ' 213231Z Z Z Z n n n n H H ??-=-- 等式右边的符号是在转化轮系中确定的。设n1转向为正，则 50 208030050??-=--H H n n min /7.14r n H =∴ 与n1转向相同，方向的判定如图所示。 8-5 如图为标准圆柱直齿轮传动系统，已知Z 1=60， Z 2=20， Z 2‘=25，各轮模数相等，求： 1）Z 3； 2）若已知n 3=200r/min, n 1=50r/min, n 3,n 1转向如图，求系杆H 转速大小和方向； 3）若n 1方向与图中相反时，则系杆H 转速大小和方向如何 解： 1）首先根据同心条件求出Z 3 )(2 1)(213'221Z Z m Z Z m +=- 153=Z
第六章轮系及其设计 计算及分析题 1、已知：Z1=30，Z2=20，Z2’=30，Z3 = 25，Z4 = 100，求i1H。 2、图示轮系，已知各轮齿数Z1=18，Z2= Z4=30，Z3=78，Z5=76，试计算传动比i15。 1 2 3 4 5 H 3、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z1=Z3=30，Z2=90，Z2’=40，Z3’=40，Z4=30，试求传动比i1H，并说明I、H轴的转向是否相同？ 1 I 2 2’ 33’ 4 H
4、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z 1 =15，Z 2=20， Z 2’ = Z 3’= Z 4=30， Z 3=40，Z 5= 90，试求传动比i 1 H ，并说明H 的转向 是否和齿轮1相同？ 5、在图示轮系中，已知各轮的齿数为Z 1= 20， Z 2=30，Z 3=80， Z 4=25，Z 5=50，试求传动比i 15。 6、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z 1=19，Z 2=76， Z 2’= 40，Z 3=20，Z 4= 80，试求传动比i 1H 。 7、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z 1= 20，Z 2’= 25，Z 2= Z 3=30，Z 3’= 20，Z 4=75，试求： （1）轮系的传动比i 1H 。 （2）若n 1=1000r/min ，转臂H 的转速n H =? 4 5 1 2 3 H 1 2 2’ 3 4 5 3’
8、已知图示轮系中各轮的齿数Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，轮1的转速为n1=120r/min，转向如图。试求轮3的转速n3的大小和转向。 9、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z1= Z3= Z4=20，Z2=40，Z5= 60，n1 = 800r/min，方向如图所示，试求n H的大小及转向。 10、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z1=16 ，Z2=24，Z2’= 20，Z3=40，Z3’= 30，Z4= 20，Z5=70试求轮系的传动比i1H。 1 2 3 H 4 5 n 1 1 2 3 2’ 3’ 4 H
课程教案 （按章编写） 课程名称：机械原理 适用专业：机械设计制造及自动化等机械类专业 年级、学年、学期：2002级，2004-2005学年第二学期 教材：《机械原理》，黄茂林、秦伟主编，机械工业出版社，2002 《机械原理教程》，申永胜主编，清华大学出版社，1999 任课教师：秦伟 编写时间：2005年2月
绪论 (1) 第一章机构的结构设计 (3) 第二章平面连杆机构及其分析与设计 (5) 第三章凸轮机构及其设计 (7) 第四章轮系及其设计 (9) 第五章其它常用机构 (11) 第六章机械动力学 (12) 第七章机械系统运动方案设计 (14) 绪论 一、教学目标及基本要求 1. 认识和了解机器及其基本功能结构—机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识。 2. 了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法 通过“绪论”的学习，使学生能为后继内容的学习打下一定的感性认识和理性认识基础；明确本课程的内容与作用，激发学生学习的兴趣和积极性。 二、教学内容及学时分配 机器的功能结构及机构（1学时） 机械原理课程的定位与任务 机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法（第二、三节共0.5学时） 三、教学内容的重点和难点 从机器及机械系统的总体去认识机构。 机构的基本功能特征—传递与变换运动；机构的基本功能结构—构件及可动联接。 本课程的学习内容与要求，注意突出其系统综合性和创新性。 四、教学内容的深化与拓宽 介绍本学科领域的现状及发展前沿。 五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题 充分利用多媒体教学手段，通过典型机器案例的功能分析、结构分析及工作过程（特别是其运动传递、变换与做功的过程）分析，具体、形象、生动地认识了解机构及其结构与运动学特征，认识典型常用机构。 应强调学习知识和培养培养能力是相辅相成的，但后者比前者更重要。本课程的教学内容较多而教学时数相对较少，因此在讲授本课程时，着重讲重点、讲难点、讲思路、讲方法
齿轮传动 一、选择题 7-1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在________。 A ．靠近齿顶处 B ．靠近齿根处 C ．节线附近的齿顶一侧 D ．节线附近的齿根一侧 7-5．一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用________的齿轮代替。 A ．40Cr 调质 B ．适当增大模数m C ．45钢齿面高频淬火 D ．铸钢ZG310-570 7-6．设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使________。 A ．大、小齿轮的硬度相等 B ．小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C ．大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D ．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面 7-7．一对齿轮传动，小轮材为40Cr ；大轮材料为45钢，则它们的接触应力________。 A ．1H σ=2H σ B. 1H σ＜2H σ C ．1H σ＞2H σ D ．1H σ≤2H σ 7-8．其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的4倍，其齿面接触应力________。 A ．不变 B ．增为原应力的2倍 C ．增为原应力的4倍 D ．增为原应力的16倍 7-9．一对标准直齿圆柱齿轮，z l = 21，z 2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力________。 A. 1F σ＞2F σ B. 1F σ＜2F σ C. 1F σ =2F σ D. 1F σ≤2F σ 7-10．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般________。 A ．先按接触强度设计，再校核弯曲强度 B ．只需按接触强度设计 C ．先按弯曲强度设计，再校核接触强度 D ．只需按弯曲强度设计。 7-7．设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数z 1的原则是________。
机械原理轮系及其设计
14.在 图 示 的 轮 系 中， 已 知 各 轮 齿 数 为z z z z z 1235620=====， 已 知 齿 轮1、4、5、7 为 同 轴 线， 试 求 该 轮 系 的 传 动 比 i 17。 15.在 图 示 万 能 刀 具 磨 床 工 作 台 横 向 微 动 进 给 装 置 中， 运 动 经 手 柄 输 入， 由 丝 杆 传 给 工 作 台。 已 知 丝 杆 螺 距 P=50 mm ， 且 单 头。z z 1219==，z 318=，z 420=， 试 计 算 手 柄 转 一 周 时 工 作 台 的 进 给 量s 。 16.在 图 示 行 星 搅 拌 机 构 简 图 中， 已 知z 140 =，z 220=，ωB =31 rad/s ， 方 向 如 图。 试 求： （1） 机 构 自 由 度 F ； （2） 搅 拌 轴 的 角 速 度ωF 及 转 向。
17.图 示 磨 床 砂 轮 架 微 动 进 给 机 构 中，z z z 12416===，z 348=， 丝 杠 导 程 s =4 mm ， 慢 速 进 给 时， 齿 轮1 和 齿 轮2 啮 合； 快 速 退 回 时， 齿 轮1 与 内 齿 轮4 啮 合， 求 慢 速 进 给 过 程 和 快 速 退 回 过 程 中， 手 轮 转 一 圈 时， 砂 轮 横 向 移 动 的 距 离 各 为 多 少？ 如 手 轮 圆周 刻 度 为200 格， 则 慢 速 进 给 时， 每 格 砂 轮 架 移 动 量 为 多 少？ 18.图 示 轮 系 中，z z 13 25==，z 5100=，z z z 24620===, 试 区 分 哪 些 构 件 组 成 定 轴 轮 系？ 哪 些 构 件 组 成 周 转 轮 系？ 哪 个 构 件 是 转 臂H ？ 传 动 比i 16=? 19.在 图 示 的 轮 系 中， 已 知 齿 轮1 的 转 速n 1 120= r/min ， 转 向 如 图 所 示， 而 且 z 140=， z 220=， 求： （1）z 3=? （2）n 30=时， 齿 轮2 的 转 速n 2=?( 大 小 和 转 向） （3）n 20=时， 齿 轮3 的 转 速n 3=?( 大 小 和 转 向）
第六章 轮系及其设计 计算及分析题 1、已知：Z 1=30，Z 2=20，Z 2’=30，Z 3 = 25，Z 4 = 100，求i 1H 。 2、图示轮系，已知各轮齿数Z 1=18，Z 2= Z 4=30，Z 3=78，Z 5=76，试计算传动比i 15。 3、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z 1=Z 3=30，Z 2=90，Z 2’=40，Z 3’=40，Z 4=30，试求传动比i 1H ，并说明I 、H 轴的转向是否相同？ 4、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z 1 =15，Z 2=20， Z 2’ = Z 3’= Z 4=30， Z 3=40，Z 5= 90，试求传动比i 1 H ，并说明H 的转向是否和齿轮1相同？ I ’
5、在图示轮系中，已知各轮的齿数为Z 1= 20， Z 2=30，Z 3=80， Z 4=25，Z 5=50，试求传动比i 15。 6、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z 1=19，Z 2=76， Z 2’= 40，Z 3=20，Z 4= 80，试求传动比i 1H 。 7、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z 1= 20，Z 2’= 25，Z 2= Z 3=30，Z 3’= 20，Z 4=75，试求： （1）轮系的传动比i 1H 。 （2）若n 1=1000r/min ，转臂H 的转速n H =? 8、已知图示轮系中各轮的齿数Z 1=20，Z 2=40，Z 3=15，Z 4=60，轮1的转速为n 1=120 r/min ，转向如图。试 求轮3的转速n 3 的
9、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z1= Z3= Z4=20，Z2=40，Z5= 60，n1 = 800r/min，方向如图所示，试求n H的大小及转向。 10、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z1=16 ，Z2=24，Z2’= 20，Z3=40，Z3’= 30，Z4= 20，Z5=70试求轮系的传动比i1H。 11、在图示轮系中，已知各轮齿数为Z1= 15，Z2=25，Z2’= 20，Z3=60，Z4=10，Z5=30，n1=200r/min，n3=50r/min，试求n1、n3转向相反时，n5＝？。
轮系及其设计习题 齿解答 在图示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z120，z250，z315。 z430 ，z640。试求传动比i16并指出提升重物时手柄的转向。 解：i16z2z4z6503040200 z1z3z520XX1方向：从左往右看为顺时针方向。 1O1O222'O333'4O4 题图题图在图示轮系中，各轮齿数为z120，z240，z220，z330，z320，传动比i14；如要变更i14的符号，可采取什么措施？z440。试求： 解： i14z2z3z44030406 z1z2z3202020于该轮系为空间定轴轮系，其方向只能用画箭头的方法判断，又轮4的轴线与轮1平行，通过画箭头判断轮4和轮1的转向相反，故在传动比前加“—” 如要变更i14的符号，可将齿轮3和4变为内啮合齿轮，或在3、4间加一个惰轮。 在图示的机械式钟表机构中，E为擒纵轮，N为发条盘，S、M、及H分别为秒针、分针和时针。已知：z172，z212，z364，z48，z560，z68，z760。 z86，z98，z1024，z116，z1224，求秒针和分针的传动
比iSM和分针与时 针的传动比iMH。 解：该轮系为平面定轴轮系，故有iSMnSnzz6064i646(1)25360 nMn4z6z488nzznM2424i9129(1)2101212 nHn12z9z1186iMH 1 题图题图 图示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮5固联。已知：z1z120，蜗杆z4z61，旋向如图所示，若要加工一个齿数z532z235，z550z728，的齿轮，试求挂轮组齿数比z2z4。 解：该轮系为空间定轴轮系，故有i15zzzzn135z4502345 n5z1z2z3z420z21n1z7z52832 n5z1z6201i15又 i15i15 联立解得： z2125 z464 在图示轮系中，已知z118，z230，z218，z336，z318，z436，，z560，z520，齿轮的模数m2mm，若n11z420XXrmin，求齿条6的线速度的大小和方向。 解：该轮系为空间定轴轮系，故有i15zzzzn1303636602345200 n5z1z2z3z41818182n110005rmin i15200n5n5齿条6的线速度为 2 d5n560mz560220560
机械原理》考试知识点 第一篇基本机构及常用机构的运动学设计 第一章绪论 1．了解机械原理的研究对象及主要内容； 2．了解机械原理的地位和作用；3．了解机械原理的学习目的和方法。 第二章机构的结构分析与综合 1．掌握有关机构的概念，如构件、运动副、运动链、杆组等；2．掌握平面机构运动简图的绘制方法和步骤，能根据实际机械正确绘制机构运 动简图； 3．掌握机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算，并注意复合铰 链、局部自由度和虚约束等情况； 4．掌握平面机构中高副低代的方法，要求代替前后，机构的自由度和机构的瞬 时运动不变； 5．掌握平面低副机构的结构分析和组成原理，能根据给定的机构运动简图进行 拆杆组，进行机构的结构分析，并确定机构的级别。 第三章平面连杆机构及其设计 1．了解平面连杆机构的类型、应用及其主要特点； 2．掌握平面连杆机构特别是它的基本形式——平面铰链四杆机构的一些基本概 念和基本知识及其演化方法和应用； 3．掌握平面连杆机构的运动特性和传力特性：如有曲柄的条件、急回特性和行 程速度变化系数、压力角与传动角、死点位置、运动连续性等； 4．掌握等视角定理及几何法刚体导引机构的设计；5．掌握机构的刚化反转法及几何法函数生成机构的设计；6．掌握急回机构的设计；
7．掌握用速度瞬心法作平面机构的速度分析方法； 8．掌握用相对运动图解法进行机构的运动分析方法； 9．掌握用复数矢量法进行机构的运动分析的方法。 第四章 凸轮机构及其设计 1．掌握凸轮机构的基本概念、凸轮机构的分类及应用； 2．掌握从动件常用的运动规律及从动件运动规律的设计原则； 3．掌握凸轮机构的反转法原理； 4．掌握图解法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法； 5．掌握解析法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法； 6．掌握凸轮机构的压力角及基本尺寸的设计。 第五章 齿轮机构及其设计 10． 掌握标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算。 第六章 轮系及其设计 1．掌握轮系的类型及功用； 1． 了解齿轮机构的类型和应用； 2． 3． 掌握齿廓啮合基本定律； 掌握渐开线的形成及其性4． 5． 掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算； 掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动特点，包括： 1）定传动比； 2）啮合线 与啮合角； 3）中心距的可分性； 3）正确啮合条件； 4）连续传动条件； 标准中心距和安装中心距； 6）无侧隙啮合条件等。 6． 掌握渐开线齿轮的范成法切齿原理、根切现象及最少齿数； 7． 8． 掌握渐开线齿轮的变位和变位齿轮的几何尺寸计算； 掌握平行轴斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合、传动特点及标准几何尺寸计算； 9． 掌握蜗杆蜗轮传动的特点及其基本尺寸的计算；
已知各轮齿数为 Z i = 20，Z 2 = 50，Z 3 = 15， z 4 =30 ， z 6 = 40。试求传动比i i6并指出提升重物时手柄的转向。 Z 1Z 3Z 5 20 15 1 方向：从左往右看为顺时针方向。 Z 4 =40。试求：（1）传动比i 14；（2）如要变更i 14的符号，可采取什么措施? 解：（1） i Z 2Z 3Z 4 40 30 40 14 、Z 2Z 3= 20 20 20 八 6 由于该轮系为空间定轴轮系，其方向只能用画箭头的方法判断，又轮 4的轴线与轮1 平行，通过画箭头判断轮 4和轮1的转向相反，故在传动比前加"一” （2）如要变更 码的符号，可将齿轮3和4变为内啮合齿轮，或在3、4间加一个惰轮。 6.3 在图示的机械式钟表机构中， E 为擒纵轮，N 为发条盘，S 、M 、及H 分别为秒 针、分针和时针。已知：z 1 =72 , z 2 =12 , z 3 = 64, z 4 = 8 , z 5 = 60, z 6 = 8 , z 7 = 60 , Z s =6 , Z 9 =8 ,乙0 =24 , Z 11 =6 , Z 12 = 24，求秒针和分针的传动比i sM 和分针与时 针的传动比i MH 。 解： 该轮系为平面定轴轮系，故有 第六章 齿轮系及其设计习题解答 Z 2Z 4Z 6 50 30 40 = 200 i SM 6.1在图示的手摇提升装置中, O i Z i = 20， 2' O 2 ][ 题6.2图 一 0 4 O 3 Z 2 = 40， Z 2 = 20， Z 3 = 30， Z 3 =20，
n s n M =i64 吕十1)2 n4z6z48 8 _“M _i i MH 二-i 912 “H 匹 n12 = (T) 2 乙0乙2 Z9Z11 24 24 8 6
07 轮系及其设计 1.平 面 定 轴 轮 系 传 动 比 的 大 小 等 于 ；从 动 轮 的 回 转 方 向 可 用 方 法 来 确 定。 2.所 谓 定 轴 轮 系 是 指 ①， 而 周 转 轮 系 是 指 ② 3.在 周 转 轮 系 中， 轴 线 固 定 的 齿 轮 为 ；兼 有 自 转 和 公 转 的 齿 轮 称 为 ； 而 这 种 齿 轮 的 动 轴 线 所 在 的 构 件 称 为 。 4.组 成 周 转 轮 系 的 基 本 构 件 有： ， ， ；i k 1 与i k H 1 有 区 别， i k 1 是 ；i k H 1 是 ；i k H 1 的 计 算 公 式 为 ， 公 式 中 的 正 负 号 是 按 来 确 定 的。 5. 行 星 轮 系 齿 数 与 行 星 轮 数 的 选 择 必 须 满 足 的 四 个 条件 是 ①条件、 ②条件、 ③条件、 ④条件。 6.定 轴 轮 系 的 传 动 比 等 于 各 对 齿 轮传 动 比 的 连 乘 积。- - - - - - - - - - - - - - - - - （ ） 7.周 转 轮 系 的 传 动 比 等 于 各 对 齿 轮 传 动 比 的 连 乘 积。- - - - - - - - - - - - - - - - - - （ ） 8.行 星 轮 系 中 若 系 杆 为 原 动 件 可 驱 动 中 心 轮， 则 反 之 不 论 什 么 情 况， 以 中 心 轮 为 原 动 件 时 也 一 定 可 驱 动 系 杆。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - （ ） 9.图 示 轮 系， 给 定 齿 轮1 的 转 动 方 向 如 图 所 示， 则 齿 轮3 的 转 动 方 向 。 （A ）与ω1 相 同； （B ）与ω1 相 反； （C ） 只 根 据 题 目 给 定 的 条 件 无 法 确 定。 10.下 面 给 出 图 示 轮 系 的 三 个 传 动 比 计 算 式， 为 正 确 的。 （A ）i H H H 12 12= --ωωωω
2019年南理工机械原理研究生考试大纲 一、复习参考书 1、机械设计基础（上）. 王华坤、范元勋编，兵器工业出版社，2001.8 2、机械原理. 郑文伟等. 高等教育出版社. 7版 二、复习要点 第一章绪论 1．机械原理的研究对象，机械、机器、机构 2．机械原理课程的内容 3．机械原理课程的地位与作用 第二章平面机械结构分析 1．研究机构结构分析的目的 2．平面运动副及其分类 3．平面机构运动简图 4．平面机构的自由度 重点：平面机构自由度的计算 第三章平面机构的运动分析 1．研究机构运动分析的目的和方法 2．速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用 3．用相对运动图解法对机构进行运动分析 重点：瞬心法、相对运动图解法对机构进行运动分析 第四章平面连杆机构及其设计 1．平面连杆机构的应用及其设计的基本问题 2．平面四杆机构的基本型式及其演化 3．平面四杆机构的主要工作特征；有存在曲柄条件、行程速度变化系数、压力角、传动角、死点 4．平面四杆机构的图解法设计 重点：平面四杆机构的工作特征，压力角、传动角、行程速度变化系数的
概念与计算 第五章凸轮机构及其设计 1．凸轮机构的应用和分类 2．从动件常用运动规律及其运动特征 3．按给定运动规律设计凸轮轮廓——图解法 4．凸轮机构的基本尺寸的确定，压力角与基圆半径的关系，滚子半径选择重点：凸轮轮廓的图解法设计，压力角与基圆半径的关系 第六章齿轮机构及其设计 1．齿轮机构的应用和分类 2．平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律 3．圆的渐开线及其性质 4．渐开线齿廓的啮合及其特点 5．渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 6．渐开线直齿圆柱齿轮传动的啮合过程和正确啮合条件，齿轮的安装 7．渐开线齿轮传动的重合度 8．渐开线齿轮传动的无侧隙啮合 9．渐开线齿廓的切削加工原理 10．渐开线齿廓的根切，标准齿轮不发生根切的条件，齿轮的变位 11．变位齿轮传动，无侧隙啮合方程 12．平行轴斜齿圆柱齿轮 13．蜗杆蜗轮传动 14．锥齿轮机构 重点：直齿圆柱齿轮的传动原理及传动计算，尺寸计算，重合度计算，变位齿轮原理 第七章轮系及其设计 1．轮系及其分类 2．定轴轮系传动比计算与应用 3．周转轮系的传动比计算与应用 4．复合轮系的传动比与应用 重点：复合轮系的传动比计算
第6章轮系及其设计 一、思考题 思6-1 轮系如何分类?周转轮系又可作几种分类?具体如何分法? 答：（1）轮系根据各个齿轮的轴线相对于机架的位置是否固定可分为： ①定轴轮系，各个齿轮的轴线固定； ②周转轮系，至少有一个齿轮的轴线不固定。 （2）周转轮系根据自由度的不同，可分为两类： ①行星轮系，自由度为1； ②差动轮系，自由度为2。 思6-2 如何计算周转轮系的传动比?何谓周转轮系的转化机构?是不是周转轮系中A、B两轮的传动比?为什么?如何确定周转轮系输出轴的回转方向? 答：（1）假想周转轮系的系杆固定，即给周转轮系附加一个使周转轮系转化为一个定轴轮系，通过计算定轴轮系的传动比，间接计算周转轮系中各个齿轮之间的关系。 （2）经加上附加转动后所得的机构称为原周转轮系的转化机构。 （3）不是周转轮系中A、B两轮的传动比，因为它表示A、B在转化机构中的传动比，即。 （4）周转轮系输出轴的回转方向是通过计算确定的。 思6-3 怎样从一个复合轮系中区分哪些构件组成一个周转轮系?哪些构件组成一个定
轴轮系?怎样求复合轮系的传动比? 答：（1）从一个复合轮系中区分周转轮系的方法如下：先找行星轮，即找出那些绕另一几何轴线转动的齿轮，那么支持行星轮的构件就是行星架。然后循行星轮与其他齿轮啮合的线索找到两个中心轮（有时也可能只有一个中心轮），则这些行星轮、中心轮、行星架及机架便组成一个周转轮系。 （2）几个轴线固定的齿轮组成一个定轴轮系。区分定轴轮系的方法：如果一系列互相啮合的齿轮的几何轴线都是不动的，那么这些齿轮和机架便组成一个定轴轮系。 （3）求复合轮系传动比方法：首先分清它包含哪些轮系，然后应用有关公式分别列出传动比计算式，找出各轮系之间联接构件的运动关系式，最后将上述传动比计算式及联接构件关系式联立求解，进而求出复合轮系的传动比。 思6-4 空间齿轮所组成的定轴轮系的输出轴转向如何确定?其传动比有无正负号?如何求空间齿轮所组成的周转轮系的传动比?如何确定其输出轴的转动方向? 答：空间齿轮所组成的定轴轮系的输出轴转向通过画箭头的方向确定；在计算传动比时，没有正负号。 求空间齿轮所组成的周转轮系的传动比方法如下：加上附加转动后得到原周转轮系的转化机构。转化机构中任意两轮的传动比均可用定轴轮系的方法求得。在用公式计算输出轴转速时，各齿轮的转速都要加上正负号，这样求出的输出轴转速就可根据符号确定。 思6-5 第三章的更换机架法、第四章的反转法和第六章的相对运动法（或转化机构法）有什么关系?它们完全相同吗?这些方法在机构的分析与综合中有什么用处?倒置机构与转化机构有无区别?
81、由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称为________。 82、按传动时各齿轮的________在空间的相对位置是否固定，可将轮系分为______和______ 两大类。 83、定轴轮系的传动比是指轮系中________的转速与_________的转速之比。 84、轮系中的惰轮只改变从动轮的_______，而不改变主动轮与从动轮的_____大小。 85、平行轴的定轴轮系中，若外啮合的齿轮副数量为偶数时，轮系首轮与末轮的回转方向 _________；为奇数时，首轮与末轮的回转方向__________。 86、凡是在轮系运转时，各轮的轴线在空间的位置都________的轮系称为定轴轮系。 87、定轴轮系的传动比等于组成该轮系中各级齿轮副中_______轮齿数的连乘积与各级齿轮 副中_______轮齿数的连乘积之比。 88、在定轴轮系平行轴圆柱齿轮传动的轮系传动比计算中，若计算为正，两轮回转方向 _______，结果为负，两轮回转方向____________。 89、周转轮系由_____________、____________和______________三种基本构件组成。 90、周转轮系可分为_____________和______________两大类。 81、平行轴传动定轴轮系传动比计算公式中（-1）m表示轮系中相啮合的圆柱齿轮的对数。 （） 82、轮系中使用惰轮，既可变速，又可变向。（） 83、加奇数个惰轮，主动轮与从动轮的回转方向相同。（） 84、采用轮系传动可以实现无级变速，（） 85、轮系传动可用于相距较远的两轴间传动。（） 86、轮系传动不可获得很大的传动比。（） 87、轮系的传动比等于末轮齿数与首轮齿数之比。（） 88、轮系中的某一个中间齿轮，既可以是前级齿轮副的从动轮，又可以是后一级齿轮副的主 动轮（） 89、加偶数个惰轮，主动轮与从动轮的回转方向相同。( ) 90、轮系可分为定轴轮系和周转轮系两大类。( ) 91、轮系（） A.不能获得很大的传动比 B.可以实现变向和变速要求 C 不适宜作较远距离传动 D. 可以实现运动的合成但不能分解运动 92、定轴轮系的传动比大小与惰轮的齿数（） A.有关 B.无关 C.成正比 D.成反比 93、在由一对外啮合直齿圆柱齿轮组成的传动中，若增加（）个惰轮，则使其主、从动轮的转向相反。 A.偶数 B.奇数 C.二者都是 D.二者都不是 94、一对外啮合圆柱齿轮传动，传动比公式计算正确的是（） A. i12=Z1/Z2 B. i12= －Z1/Z2 C.i12=Z2/ Z1 D.i12= －Z2/ Z1 95、定轴轮系中各齿轮的几何轴线位置都是（）。 A.固定的 B.活动的 C.相交的 D. 交错的 96、轮系不可实现（）。 A.大的传动比 B.较远距离的传动 C.改变从动轴回转方向 D.过载保护 97、由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称（）。 A.轮系 B. 轮群 C.轮合 D.轮组 98、惰轮在轮系中，不影响传动比大小，只影响从动轮（）。
轮系补充题一、计算题 图示轮系中，z z 1325 ==，z 5 100 =，z z z 246 20 ===, 试区分哪些构 件组成定轴轮系？哪些构件组成周转轮系？哪个构件是转臂H？传动比i16=? 题一图题二图 二、计算题 如图示轮系，已知z115 =，z 2 24 =，z 2 32 '=， z 3 36 =，z 4 17 =，z 5 28 =， n 1 980 =r/min，方向如图所示。 (1)判别该轮系的组成及类型； (2)求轮5的转速n 5 的大小及方向。 三、计算题 图示轮系中，已知各标准齿轮齿数分别为 z z z z z z 126934 205060 ====== ,,,z z 510 40 ==，z 8 30 =。求： (1) 轮7齿数z7； (2)n1=40 r/min 方向见图，求n5的大小和方向。 n1
四、计 算 题 图 示 轮 系 中， 已 知z 11=（ 右 旋）,z z z z 264560401820====,,,, 齿 轮3、4、5、6 的 模 数 和 压 力 角 分 别 相 等， 求 齿 数 z 3 和 传 动 比 i 16。 题 四 图 题 五 图 五、计 算 题 图 示 为 一 台 起 重 设 备 的 传 动 机 构。 已 知z 140=, 内 齿 轮2、3 的 齿 数 z 260=, z z z 324172721===,,'（ 左 旋），z 550=， 卷 筒6 的 直 径 d =05. m , 试 求： (1) 若 电 机 转 速 为 n 11480= r /min 时， 重 物 Q 的 上 升 速 度v (m/s )； (2) 当 Q 上 升 时， 电 机 的 回 转 方 向。