机械原理习题2013.02
第2章平面机构的结构分析2-1 绘制图示机构的运动简图。
(a) (b)
题2-1图
2-2 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
A
B
C
D
E
(a)
A
B
D
C
E
(b)
A
B
C
D
E
(c)
(e)
(f)
题2-2图
2-3 计算刹车机构在刹车过程中的自由度。
H (g)
题2-3图
2-4
计算图示机构的自由度，并判断机构运动是否确定。若存在复合铰链、局部自由度或虚约束，请指出。
(a) (b)
题2-4图
2-5 判断图示机构设计是否正确。若不正确，提出修改方案。
题2-5图 2-6 填空题
1）在平面机构中具有一个约束的运动副是 副。
2）使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为 。
3）平面机构中的低副有 副和 副两种。
4）机构中的构件可分为三类：固定构件（机架）、原动件（主动件）、 件。
5）在平面机构中若引入一个高副将引入 个约束。
6）在平面机构中若引入一个低副将引入 个约束。
7）在平面机构中具有两个约束的运动副是 副和 副。
2-7 判断题
1）具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。（ ）
2）具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。（）
3）虚约束对运动不起作用，因此是多余的。（）
4）若两构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。（）5）若两构件之间组成两个轴线重合的转动副，在计算自由度时应算作两个转动副。（）6）六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有五个转动副。（）
7）当机构的自由度F>0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。（）
8）虚约束对机构的运动有限制作用。（）
2-8 选择题
1）机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间（）产生相对运动。
A. 可以
B. 不能
C. 不一定能
2）原动件的自由度应为（）。
A. 0
B. 1
C. 2
3）在机构中原动件数目（）机构的自由度数且大于0时，该机构具有确定的运动。
A. 大于
B. 等于
C. 小于
4）由K 个构件汇交而成的复合铰链应具有（）个转动副。
A. K-1
B. K
C. K+1
5）一个作平面运动的自由构件有（）个自由度。
A. 1
B. 3
C. 6
6）通过点、线接触构成的平面运动副称为（）。
A. 转动副
B. 移动副
C. 平面高副
7）通过面接触构成的平面运动副称为（）。
A. 低副
B. 高副
C. 移动副
8）平面运动副的最大约束数是（）。
A. 1
B. 2
C. 3
第3章平面机构的运动分析
3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。
题3-1图
3-2 在图示四杆机构中，AB l =60mm ，CD l =90mm ，AD l =BC l =120mm ，1ω=10rad/s ，试用瞬心法求：
(1)当?=45°时，点C 的速度C v
；
(2)当?=165°时，构件2的BC 线上(或其延长线上)速度最小的一点E 的位置及其速度大小；
(3)当C v =0时，?角之值(有两个解)。
题3-2图
3-3 试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比ω1/ω3。
题3-3图
3-4 试判断图示两机构中构件的 B 点是否都存在哥氏加速度？又在何位置时哥氏加速度为零？
（a ） (b)
题3-4图 3-5 如图所示机构中，各构件尺寸已知，构件1以角速度1ω匀速回转，求 ?=B v ?=B a 要求写出必要的矢量方向式，并画出速度与加速度多边形（比例尺自定）。
题3-5图
3-6 如图所示机构中，各构件尺寸已知，构件1以角速度1ω匀速回转。求 ?=C v ?=c a 要求写出必要的矢量方向式，并画出速度与加速度多边形（比例尺自定）。
题3-6图
3-7 图示机构中1为原动件，1ω＝常数，各构件尺寸已知。试求3α及5a 。要求列出矢量方程式，画出速度图和加速度图（比例尺任选）。
题3-7图
3-8对图示机构进行运动分析。已知：301=ωrad/s ，20=AB l mm ，60=AC l mm ，30===DE BE BD l l l mm 。
(1) 绘制?=90?时的速度多边形，并求?2=c v ?=E v
(1) 绘制?=90?时的加速度多边形，并求?2=c a ?=E a
题3-8图
3-9 填空题
1）速度瞬心是两刚体上 为零的重合点。
2）当两构件组成回转副时，其相对速度瞬心在 。
3）当两构件不直接组成运动副时，其瞬心位置用 确定。
3-10 判断题
1）瞬心是两构件上瞬时绝对速度为零的重合点。（ ）
2）利用瞬心既可以求机构的速度，又可以求加速度。（ ）
3-11 选择题
1）构件2和构件3组成移动副，则有关系( )。
A. 3232C C B B v v =，32ωω=
B. 3232C C B B v v ≠，32ωω=
C. 3232C C B B v v =， 32ωω≠
D. 3232C C B B v v ≠，32ωω≠
2）在两构件的相对速度瞬心处，瞬时重合点间的速度应有( )。
A. 两点间相对速度为零，但两点绝对速度不等于零
B. 两点间相对速度不等于零，但其中一点的绝对速度等于零
C. 两点间相对速度不等于零且两点的绝对速度也不等于零
D. 两点间的相对速度和绝对速度都等于零
3-12 简答题
1）什么叫速度瞬心?绝对速度瞬心和相对速度瞬心有什么区别?
2）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？
3）在进行机构运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？
4）什么叫三心定理？
5）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？
6）哥氏加速度在什么情况下产生？其方向任何确定？
第4章 平面机构的力分析
4-1 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出，试问a 角应满足什么条件?
题4-1图
4-2 填空题
1）槽面摩擦比平面摩擦力大是因为（ ）。
2）从受力观点分析，移动副的自锁条件是（ ）；转动副的自锁条件是（ ）。
3）三角形螺纹比矩形螺纹摩擦（ ），故三角形螺纹多用于（ ），矩形螺纹多应用于（
）。 4-3 问答题
1）什么是自锁机构？
2）所谓自锁机构是否就是不能运动的机构？
3）什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？
4）什么是当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？
5）矩形螺纹和三角形螺纹螺纹副各有何特点？各适用于何种场合？
6）何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？
7）为什么实际设计中采用空心的轴端？
8）什么叫自锁？在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？
第5章 平面连杆机构及其设计
5-1 在图示铰链四杆机构中，各杆长度分别为AB l =28mm ，BC l =52mm ，CD l =50mm ，AD l =72mm 。
(1) 若取AD 为机架，求该机构的极位夹角θ，杆CD 的最大摆角?和最小传动角min γ；
(2) 若取AB 为机架，该机构将演化成何种类型的机构?为什么?请说明这时C 、D 两个转动副是周转副还是摆转副?
D
题5-1图
5-2 如图示，设已知破碎机的行程速比系数K =1.2，颚板长度CD l =300mm ，颚板摆角35?=?，曲柄长度AB l =80mm ，求连杆的长度，并检验最小传动角min γ是否符合要求。
题5-2图
5-3 曲柄滑块机构的行程H=60mm ，偏距e =20mm ，行程速度变化系数=1.5，求曲柄和连杆的长度。 5-4 一摆动导杆机构的行程速度变化系数=1.5，机架的长度L=100 mm ，试设计此机构。
5-5 在图示的四杆机构中，已知a =20mm ，b =60mm ，e =10mm ，试确定：
1） 此机构有无急回运动？若有，试以作图法确定极位夹角θ，并求行程速比系数K 的值；
2） 当以AB 为原动件时，标出此机构的最小传动角γmin 和最小压力角αmin ；
3） 作出当以滑块为原动件时机构的死点位置。
题5-5图
5-6 如图所示，欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度L CD=75mm,行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为L AD=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为ψ=45o，试求曲柄的长度L AB 和连杆的长度L BC。（只需求出两解中的一个）
5-7 填空题
1）平面连杆机构是由一些刚性构件用（）副和（）副连接组成的。
2）某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用（）系数表示。
3）对心曲柄滑快机构（）急回特性。
4）偏置曲柄滑快机构（）急回特性。
5）机构处于死点时，其传动角等于（）。
6）机构的压力角越（）对传动越有利。
7）曲柄滑块机构，当取（）为原动件时，可能有死点。
5-8 判断题
1）平面连杆机构可利用急回特性，缩短非生产时间，提高生产率。（）
2）有死点的机构不能产生运动。（）
3）机构的压力角越大，传力越费劲，传动效率越低。（）
4）双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。（）
5）平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。（）
6）平面连杆机构中，压力角的补角称为传动角。（）
5-9 选择题
1）铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和（）其他两杆之和。
A <=；
B >=；
C > 。
2）铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以（）为机架时，有两个曲柄。
A 最短杆相邻边；
B 最短杆；
C 最短杆对边。
3）一曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置。则当（）为原动件时，称为机构的死点位置。
A 曲柄；
B 连杆；
C 摇杆。
4）当极位夹角θ（）时，机构就具有急回特性。
A <0；
B >0；
C =0。
5）当行程速度变化系数k（）时，机构就具有急回特性。
A <1；
B >1；
C =1。
6）若以（）为目的，则机构的死点位置可以加以利用。
A 加紧和增力；B传动。
7）压力角与传动角的关系是α+γ=（）。
A 180o ；
B 45o；
C 90o。
5-10 简答题
1）何谓“死点”？它在什么情况下发生？它与“自锁”在本质上有无区别？说明“死点”的危害及其克服方法，以及“死点”在机械工程中的应用情况。
2）什么叫连杆机构的急回特性？它用什么来表达？
3）什么叫极位夹角？它与机构的急回特性有什么关系？
4）什么叫死点？它与机构的自由度F<=0有什么区别？
5）何谓曲柄？四杆机构具有曲柄的条件是什么？曲柄是否就是最短杆？
6）何谓行程速比系数？何谓急回作用？何谓极位夹角？三者之间的关系如何？
第6章 凸轮机构及其设计
6-1 设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。凸轮回转方向和从动件初始位置如图所示。已知偏距mm e 10=，基圆半径mm r 400=，滚子半径mm r r 10=。从动件的运动规律如下：?=180φ,?=30s φ,?=120'φ,?=30's φ,从动件在推程中以简谐运动规律上升，升程h =30mm ；回程以等加速等减速运动规律返回原处。试用图解法绘制从动件位移线图)(δs s =及凸轮轮廓(要求推程和回程的分点数≥6个)。
题6-1图
6-2 已知凸轮机构如图所示，试在图上标注：
（1） 凸轮的基圆半径；
（2） 从动件的升程；
（3） 推程运动角；
（4） 回程运动角；
（5） 远休止角；
（6） 近休止角；
（7） 当凸轮转过90°时，从动件的位移；
（8） 当凸轮转过180°时，机构的压力角。
题6-2图
6-3 已知凸轮机构如图所示，试在图上标注当凸轮转过45°时，从动件的位移s和压力角 。
题6-3图
6-5 填空题
1）凸轮机构是凸轮、（）和机架组成的高副机构。
2）凸轮机构中，凸轮与从动件的接触处，是以点或线相接触，形成（）副。
3）凸轮按形状分为（）凸轮移动凸轮和圆柱凸轮。
4）凸轮按形状分为盘形凸轮、（）凸轮和圆柱凸轮。
5）按从动件与凸轮的接触形式可分为（）从动件、滚子从动件和平底从动件三种类型。6）按从动件与凸轮的接触形式可分为尖底从动件、（）从动件和平底从动件三种类型。7）按从动件与凸轮的接触形式可分为尖底从动件）滚子从动件和（）从动件三种类型。8）按从动件的运动形式分，凸轮机构有（）从动件和摆动从动件凸轮机构两大类。
9）按从动件的运动形式分，凸轮机构有直动从动件和（）从动件凸轮机构两大类。
6-6 选择题
1）凸轮机构中，从动件的运动规律取决于（）。
A）凸轮轮廓的大小B）凸轮轮廓的形状C）基圆的大小
2）设计凸轮机构时，凸轮的轮廓曲线形状取决于从动件的（）。
A）运动规律B）运动形式C）结构形状
3）等速运动规律的凸轮机构，从动件在运动开始和终止时，加速度值为（ ）。
A ）零
B ）无穷大
C ）常量
4）等速运动规律的凸轮机构，从动件在运动开始和终止时，将引起（ ）冲击。
A ）刚性
B ）柔性
C ）无
5）等加速等减速运动规律的凸轮机构将引起（ ）。
A ）刚性
B ）柔性
C ）无
6）简谐运动规律的凸轮机构将引起（ ）。
A ）刚性
B ）柔性
C ）无
7）根据工作经验，建议直动从动件凸轮机构推程许用压力角等于（ ）。
A ）30°
B ）0°
C ）90°
8）为防止滚子从动件运动失真，滚子半径必须（ ）凸轮理论廓线的最小曲率半径。
A ）<
B ）>
C ）>=
6-7 问答题
1）何谓凸轮的偏距圆？
2）何谓凸轮的理论廓线？何谓凸轮的实际廓线？两者有何区别与联系？
3）在凸轮机构设计中有哪几种常用的推杆运动规律？各有什么特点及优缺点？
4）何谓凸轮机构的压力角？为何要规定许用压力角，为什么回程时的许用压力角可以取得大一些。
5）平底推杆凸轮机构的压力角为多少？这种凸轮机构是否也存在自锁问题？为什么？
第7章 齿轮机构
7-1 已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构，α=20°，*
αh =1，m =4mm ，1z =18，2z =41。试求：
(1) 标准安装时的重合度αε；
(2) 用作图法画出理论啮合线21N N ，在其上标出实际啮合线段21B B ，并标出单齿啮合区和双齿啮合区，以及节点P 的位置。
7-2 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知mm m 5=，mm a 180=，1z =18，试求：(1)大齿轮的齿数；(2)两轮分度圆直径；(3)两轮齿顶圆直径；(4)两轮齿根圆直径；(5)两轮基圆直径；(5)齿顶高、齿根高；(6)齿距、齿厚、齿槽宽；(7)传动比。
7-3 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构，其齿数1z =23，2z =53，n m =6mm ，n α=20°，*an h =1，*n c =0.25，a =236mm ，B =25mm ，试求： (1) 分度圆螺旋角β；
(2) 当量齿数1v z 和2v z ；
(3) 重合度ε。
7-4 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构，已知n m =2.5mm ，1z =22，2z =47，?=5.14β，试求：(1)两轮分度圆直径；(2)两轮齿顶圆直径；(3)两轮齿根圆直径；(4)两轮基圆直径；(5)齿顶高、齿根高和齿全高；(6)齿距、齿厚、齿槽宽；(7)两轮当量齿数1v z 和2v z ；(8)中心距。
7-5 已知蜗杆传动的参数如下：mm m 4=，10=q ，1z =1，2z =80，试求：(1)两轮分度圆直径；
(2)两轮齿顶圆直径；(3)两轮齿根圆直径；(4)中心距。
7-6 选择题
1）渐开线在（）上的压力角、曲率半径最小。
A.根圆
B.基圆
C.分度圆
D.齿顶圆
2）一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线相切于两轮（）。
A.分度圆
B.基圆
C.齿根圆
D.齿顶圆
3）渐开线齿轮的标准压力角可以通过测量（）求得。
A.分度圆齿厚
B.齿距
C.公法线长度
D.齿顶高
4）在范成法加工常用的刀具中，（）能连续切削,生产效率更高。
A.齿轮插刀
B.齿条插刀
C.齿轮滚刀
D.成形铣刀
5）已知一渐开线标准直齿圆柱齿轮，齿数z=25,齿顶高系数ha*=1，齿顶圆直径Da=135mm,则其模数大小应为（）。
A.2mm
B.4mm
C.5mm
D.6mm
6）用标准齿条刀具加工正变位渐开线直齿圆柱外齿轮时，刀具的中线与齿轮的分度圆（）。
A.相切
B.相割
C.相离
D.重合
7）渐开线斜齿圆柱齿轮分度圆上的端面压力角（）法面压力角。
A.大于
B.小于
C.等于
D.大于或等于
8）斜齿圆柱齿轮基圆柱上的螺旋角βb与分度圆上的螺旋角β相比（）。
A.β b >β
B.β b =β
C.β b <β
D. β b =>β
9）用齿条型刀具加工，αn=20°,ha*n =1,β=30°的斜齿圆柱齿轮时不根切的最少数是（）。
A.17
B.14
C.12
D.26
10）渐开线直齿圆锥齿轮的当量齿数zv=（）。
A.z/cosβ
B.z/cos2β
C.z/cos3β
D.z/cos4β
11）斜齿圆柱齿轮的模数和压力角之标准值是规定在轮齿的（）_中。
A.端面
B.法面
C.轴面
D.分度面
12）渐开线齿轮齿条啮合时，其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时，其啮合角（）。
A.加大
B.不变
C.减小
D.不能确定
13）一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度（）变化的。
A.由小到大
B.由大到小
C.由小到大再到小
D.保持定值
14）一对渐开线齿廓啮合时，啮合点处两者的压力角（）。
A.一定相等
B.一定不相等
C.一般不相等
D.无法判断
15）在渐开线标准直齿圆柱齿轮中，以下四个参数中（）决定了轮齿的大小及齿轮的承载能力。
A.齿数z
B.模数m
C.压力角α
D.齿顶系数h a*
16）在渐开线标准直齿圆柱齿轮中，以下四个参数中（）决定了齿廓的形状和齿轮的啮合性能。
A.齿数z
B.模数m
C.压力角α
D.齿顶系数h a*
17）和标准齿轮相比，以下变位齿轮的四个参数中（）已经发生了改变。
A.齿距p
B.模数m
C.压力角α
D.分度圆齿厚
7-7 判断题
1)一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮传动，其啮合角一定是20°。（）
2)一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。（）
3)一对能够相互啮合的直齿圆柱齿轮的安装中心距加大时，其分度圆压力角也随之加大。
（）
4)对于单个齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。（）
5)在渐开线齿轮传动中，齿轮与齿条的啮合角始终与分度圆上的压力角相等。（）
6)圆锥齿轮和蜗轮蜗杆都属于空间齿轮机构。（）
7) 齿轮变位后，其齿距、模数和压力角均发生了改变。 （ ）
8) 用范成法切削渐开线齿轮时，一把模数为m 、压力角为α的刀具可以切削相同模数和压力角的任
何齿数的齿轮。 （ ） 7-8 填空题
1) 按照两轴的相对位置，齿轮机构可以分为（ ）、（ ）和（ ）齿轮传动。
2) 在齿轮中，齿顶所确定的圆称为（ ），相邻两齿之间的空间称为（ ），齿槽底部所确定的
圆称为（ ）。
3) 渐开线某点的压力角应是（ ）的夹角，该点离轮心越远,其压力角（ ）。
4) 按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆与（ ）重合,啮合角在数值上等于（ ）
上的压力角。
5) 分度圆上（ ）和（ ）相等，且（ ）和（ ）为标准值的齿轮称为标准齿轮。
6) 啮合弧与齿距之比称为（ ），用ε表示,齿轮连续传动的条件是（ ）。
7) 一对斜齿圆柱轮的正确啮合条件是（ ）。
8) 斜齿轮传动的重合度将随着（ ）和（ ）的增大而增大。在斜齿轮传动中，为不使轴向力
过大，一般采用的螺旋角β=（ ）。
9) 一对锥齿轮的运动相当于一对（ ）的纯滚动,直齿圆锥齿轮几何尺寸计算以（ ）端为标
准。
10) 直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是（ ）。
11) 渐开线齿轮的正确啮合条件是（ ）。
7-9 简答题
1) 何为齿廓啮合基本定律？
2) 渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？在什么情况下，分度圆和节圆是重合的？
3) 为了实现定传动比传动，对齿轮的齿廓有何要求？
4) 何为根切现象？标准齿轮是否发生根切取决于什么？
5) 与直齿轮相比，斜齿轮的主要优点是什么？
6) 简述正变位齿轮的优点。
7) 一对斜齿轮传动在端面上相当于何种齿轮的传动？
8) 一个齿轮不同圆上的压力角和模数是否相同？是否都是标准值？
9) 为什么模数值要标准化？
10) 标准为什么规定压力角为20°？
11) 如果齿轮的五个基本参数中，除模数以外其余四个基本参数都相同，齿轮的几何尺寸有何不同？
12) 何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面？在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动？
13) 确定蜗杆直径系数q 的目的是什么？q 的大小与蜗杆分度圆直径是什么关系？
14) 何谓圆锥齿轮的背锥和当量齿轮？引入背锥和当量齿轮的目的是什么？当量齿数如何计算？
15) 在直齿圆锥齿轮中何处为标准值？
第8章 轮系
8-1 图示为一种大速比减速器的示意图。动力由齿轮1输入，H 输出。已知各轮齿数为：1z =12，2z =51，
3z =76，2z '=49，4z =12，3z '==73。
(1) 试求传动比H i 1。
(2) 若将齿轮2的齿数改为52(即增加一个齿)则传动比H i 1又为多少?
122′
3
3′4
题8-1图
8-2 图示为一手摇提升装置，各轮齿数均为已知，试求传动比15i ，并指出当提升重物时手柄的转向。
120z =250z =215z '=330
z =31z '=440
z =418
z '=552
z
=
题8-2图
8-3 图示轮系中，已知各轮齿数为601=z ，202=z ，20'4322====z z z z ，1005=z ，试求41
i 。
题8-3图
8-4 图示为一装配用电动螺丝刀齿轮减速器部分的传动简图。已知各轮齿数741==z z ，3963==z z ，若m in /30001r n =，试求螺丝刀的转速。
题8-4图
8-5 在图示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为：1z =6，2z =2z '=25，3z =57，4z =56，试求传动比14i 。
题8-5图
8-6 图示为建筑用绞车的行星齿轮减速器。已知1731==z z ，3942==z z ，185=z ，1527=z ，m in /14501r n =，当制动器B 制动、A 放松时，鼓轮H 回转（当制动器B 放松、A 制动时，鼓轮H 静止，齿轮7空转），求?=H n
题8-6图
8-7 判断题
1)周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（）
2)轮系可以分为定轴轮系和周转轮系，其中，差动轮系属于定轴轮系。（）
3)在行星轮系中，可以有两个以上的中心轮能转动。（）
4)在轮系中，过桥齿轮既能改变传动比大小，也能改变转动方向。（）
5)在蜗轮蜗杆传动中，蜗轮的转向不仅与蜗杆的转向有关，而且与其螺旋线方向有关。（）
6)在周转轮系中，行星架与中心轮的几何轴线必须重合，否则便不能转动。（）
7)在定轴轮系中，传动比的大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的
连乘积之比。（）
8)在齿轮传动中计算中，整个复合轮系能转化成一个定轴轮系，所以用一个公式即可求解。（）
8-8 填空题
1)所谓定轴轮系是指（）。
2)蜗轮的转向不仅与（）的转向有关,而且与其（）方向有关。
3)在轮系的传动中，有一种不影响传动比大小，只起改变转向作用的齿轮，我们把它称为（）。
4)差动轮系的自由度是（），行星轮系的自由度是（）。
5)在周转轮系中，轴线固定的齿轮称为（）；兼有自转和公转的齿轮称为（）。
6)在周转轮系传动比计算中，运用相对运动的原理，将周转轮系转化成假想的定轴轮系方法称为
（）。
8-9 简答题
1)简述差动轮系和行星轮系的主要区别。
2)从复合轮系中如何确定定轴轮系？
3)从复合轮系中如何确定基本周转轮系？
4)什么是惰轮？它在轮系中起什么作用？
5)什么叫周转轮系的"转化机构"？它在计算周转轮系传动比中起什么作用？
6)周转轮系中两轮传动比的正负号与该周转轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗？为什么？
7)计算混合轮系传动比的基本思路是什么？能否通过给整个轮系加上一个公共的角速度的方法来计
算整个轮系的传动比？为什么？
8)在定轴轮系的传动比的计算中，如何确定总传动比的正负号？
9)基本周转轮系由哪些部件构成？
10)
机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
机械原理大作业三 课程名称：机械原理 设计题目：齿轮传动设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 1、设计题目 机构运动简图 机械传动系统原始参数
2、传动比的分配计算 电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比 令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间 隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：能源学院 班级： 1302402 设计者：黄建青 学号： 1130240222 指导教师：焦映厚陈照波 设计时间： 2015年06月23日
凸轮机构设计说明书 1. 设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，机构运动简图如图1，机构的原始参数如表1所示。 图1 机构运动简图 表1 凸轮机构原始参数
计算流程框图： 2. 凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 2.1 确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程 设定角速度为ω=1 rad/s (1) 升程：0°<φ<50° 由公式可得 )]cos(1[20 ?π Φh s -=
)sin( 20 1 ?π ωπΦΦh v = )cos(20 2 2 12?π ωπΦΦh a = (2) 远休止：50°<φ<150° 由公式可得 s = 45 v = 0 a = 0 (3) 回程：150°<φ<240° 由公式得： ()()22 0000200000002200000 0,2(1)(1)1,12(1)(1),2(1)s s s s s s s s s Φhn s h ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h n s h ΦΦΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn hn s ΦΦΦΦΦn Φn ??????'?=---+<≤++?'-? ???''-? =----++ <≤++???'-??? ?'---?'=-++<≤++'-?? 201 00000010002001 000 00n (),(1)(1)n ,(1)(1)n (1),(1)s s s s s s s s Φh v ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h v ΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn h v ΦΦΦΦΦn ΦΦn ω??ω??ω??'=- --+<≤++?'-? ?''-? =- ++<≤++?'-? ?'---'?=--++<≤++''-??
Harbin Institute of Technology 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 姓名：李清蔚 学号：1140810304 班级：1408103 指导教师：林琳
一.设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表 1 表一：凸轮机构原始参数 升程（mm ) 升程 运动 角（o） 升程 运动 规律 升程 许用 压力 角（o） 回程 运动 角（o） 回程 运动 规律 回程 许用 压力 角（o） 远休 止角 （o） 近休 止角 （o） 40 90 等加 等减 速30 50 4-5-6- 7多 项式 60 100 120
二.凸轮推杆运动规律 （1）推程运动规律（等加速等减速运动） 推程F0=90° ①位移方程如下： ②速度方程如下： ③加速度方程如下： （2）回程运动规律（4-5-6-7多项式） 回程，F0=90°，F s=100°，F0’=50°其中回程过程的位移方程，速度方程，加速度方程如下：
三.运动线图及凸轮线图 本题目采用Matlab编程，写出凸轮每一段的运动方程，运用Matlab模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。代码见报告的结尾。 1、程序流程框图 开始 输入凸轮推程回 程的运动方程 输入凸轮基圆偏 距等基本参数 输出ds,dv,da图像 输出压力角、曲率半径图像 输出凸轮的构件形状 结束
2、运动规律ds图像如下： 速度规律dv图像如下： 加速度da规律如下图：
3.凸轮的基圆半径和偏距 以ds/dfψ-s图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力角的切界限D t d t,回程许用压力角的限制线D t'd t'，起始点压力角许用线B0d'')，以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e,在其下方选择一合适点，即可满足压力角的限制条件。 得图如下：得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为（13，-50）经计算取偏距e=13mm，r0=51.67mm.
第二章机构的结构分析 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对 运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、1 9、受力情况 10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度 7, 9，2 323×7-2×9-2=1 2、3、 4、
三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度 4，5，1 323×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b) E处(或F处)为虚约束 计算自由度 5，7，0 323×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约 束 计算自由度 9，12，2 323×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运
动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度 7，9，1 323×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。 (e) 构件(或)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度 3，4，0 323×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度 7，10，0 323×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度 6，8，1 323×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度 7，10，0 323×7-2×10=1
第一章绪论 1—1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。 解：机器具有如下三个特征： 1、人造的实物组合体 2、各部分具有确定的相对运动 3、代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换 机构则具有机器的前两个特征。 机器与机构的区别：研究的重点不同： 机构：实现运动的转换和力的传递； 机器：完成能量的转换或作有益的机械功。 机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1—2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。 解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。 汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。 第二章平面机构的结构分析 2—1 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。 2—2 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。 2—3 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 2—4 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 解： 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 或1 7 2 5 3 2 3 7 5 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ，
2—5 图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，而装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的，试绘出其机构运动简图，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解：机构简图如下： 机构不能运动。 可修改为： 2—6 计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。 2—7 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具 有确定运动的条件。 J A B C D E F G H I J 解： 1725323143=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，或 解1：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度。 解1：C 、F 为复合铰链，I 为局部自由度， EFGC 为虚约束。 解2：C 为复合铰链，I 为局部自由度（焊死）， EFGC 为虚约束（去掉）。 1 310283233108=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，1 23122103230 231210=--?-?='+'---=='='===p F p p n F p F p p n h l h l ，，，，2：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度（焊死）。
机械原理大作业 二、题目（平面机构的力分析） 在图示的正弦机构中,已知l AB =100 mm,h1=120 mm,h2 =80 mm,W1 =10 rad/s(常数)，滑块2和构件3的重量分别为G2 =40 N和G3 =100 N,质心S2 和S3 的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力Fr=400 N，构件1的重力和惯性力略去不计。试用解析法求机构在Φ1=60°、150°、220°位置时各运动副反力和需加于构件1上的平衡力偶M 。 b Array 二、受力分析图
三、算法 (1)运动分析 AB l l =1 滑块2 22112112/,/s m w l a s m w l v c c == 滑块3 21113113/cos ,sin s m l w v m l s ??== 212 113/sin s m w l a ?-= (2)确定惯性力 N w l g G a m F c 2 1122212)/(== N w l g G a m F 121133313sin )/(?-== (3)受力分析 i F F i F F x R D R x R C R 43434343,=-= j F j F F R R R 232323-==
j F i F j F i F F R x R y R x R R 2121121212--=+= j F F F y R x R R 414141+= 取移动副为首解副 ① 取构件3为分离体，并对C 点取矩 由0=∑y F 得 1323F F F r R -= 由0=∑x F 得 C R D R F F 4343= 由 ∑=0C M 得 2112343/cos h l F F R D R ?= ②取构件2为分离体 由0=∑x F 得 11212cos ?R x R F F = 由0 =∑y F 得 1123212sin ?F F F R y R -= ③取构件1为分离体，并对A 点取矩 由0=∑x F 得 x R x R F F 1241= 由0 =∑ y F 得 y R y R F F 1241= 由0=A M 得 1132cos ?l F M R b = 四、根据算法编写Matlab 程序如下： %--------------已知条件---------------------------------- G2=40; G3=100; g=9.8; fai=0; l1=0.1; w1=10; Fr=400; h2=0.8; %--------分布计算，也可将所有变量放在一个矩阵中求解------------------- for i=1:37 a2=l1*(w1^2); a3=-l1*(w1^2)*sin(fai); F12=(G2/g)*a2;
机械原理作业集（第2版） 参考答案 （注：由于作图误差，图解法的答案仅供参考） 第一章绪论 1-1~1-2略 第二章平面机构的结构分析 2-1 2-2 2-3 F=1 2-4 F=1 2-5 F=1 2-6 F=1 2-7 F=0机构不能运动。 2-8 F=1 2-9 F=1 2-10 F=1 2-11 F=2 2-12 F=1 2-13 F=1 2为原动件，为II级机构。 8为原动件，为III级机构。 2-14 F=1，III级机构。 2-15 F=1，II级机构。 2-16 F=1，II级机构。F=1，II级机构。 第三章平面机构的运动分析 3-1 3-2（1）转动中心、垂直导路方向的无穷远处、通过接触点的公法线上（2）P ad
（3）铰链，矢量方程可解；作组成组成移动副的两活动构件上重合点的运动分析时，如果铰链点不在导路上 （4） 、 （5）相等 （6） 同一构件上任意三点构成的图形与速度图（或加速度图）中代表该三点绝对速度（或加速度）的矢量端点构成的图形， 一致 ；已知某构件上两点的速度，可方便求出第三点的速度。 （7）由于牵连构件的运动为转动，使得相对速度的方向不断变化。 3-3 16 1336133 1P P P P =ωω 3-4 略 3-5（1）080m /s C v .=（2）0.72m /s E v = （3） ?=26°、227° 3-6~3-9 略 3-10（a ）、（b ）存在， （c ）、（d ）不存在。 3-11~3-16 略 3-17 第四章 平面机构的力分析、摩擦及机械的效率 4-1 4-2 4-3 )sin )(( 2 11212 l l l l l l f f V ++ +=θ 4-4 F =1430N 4-5~4-9略 2 32/95.110 s m v -==ωB v JI v
机械原理大作业三 课程名称: 机械原理 级: 者: 号: 指导教师: 设计时间: 1.2机械传动系统原始参数 设计题目： 系: 齿轮传动设计 1、设计题 目 1.1机构运动简图 - 11 7/7777777^77 3 UtH TH7T 8 'T "r 9 7TTTT 10 12 - 77777" 13 ///// u 2
电动机转速n 745r/min ,输出转速n01 12r/mi n , n02 17r /mi n , n°323r/min，带传动的最大传动比i pmax 2.5 ,滑移齿轮传动的最大传动比 i vmax 4，定轴齿轮传动的最大传动比i d max 4。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实 现。设带传动的传动比为i pmax 2.5，滑移齿轮的传动比为9、心、「3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i vi i vmax 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、 7、8 9和10为角度变位齿轮，其齿数: Z5 11,Z6 43,Z7 14,Z8 39,Z9 18,乙。35 ；它们的齿顶高系数0 1，径向间隙
系数c 0.25，分度圆压力角200，实际中心距a' 51mm。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：Z11 z13 13，乙 2 z14 24。它们的齿顶高系数d 1，径向间隙系数c 0.25，分度圆压力角200,实际中心距 a' 46mm。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮令13,乙 6 24，齿顶高系数 h a 1，径向间隙系数c 0.20，分度圆压力角为200（等于啮合角’）。 4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 4.1滑移齿轮5和齿轮6
第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。 答：转动副成为周转副的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和； （2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。 当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。 因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a 曲柄摇杆机构 图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。试问: 1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在? 2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?
第二章机构的结构分析- 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、m-1 9、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=1 2、3、 4、 三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b)E处(或F处)为虚约束 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束 计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。
(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度n=6，P L=8，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 (i) C处为复合铰链 计算自由度n=5，P L =7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。 四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。 替代机构如下图所示： (1)计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 (2)计算自由度n=3，P L=3，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×3-2×3-2=1 五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构 的级别。 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 机构分析如下图所示。
连杆的运动的分析 一．连杆运动分析题目 图1-13 连杆机构简图 二．机构的结构分析及基本杆组划分 1.。结构分析与自由度计算 机构各构件都在同一平面内活动，活动构件数n=5, PL=7,分布在A、B、C、E、F。没有高副，则机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1 2．基本杆组划分 图1-13中1为原动件，先移除，之后按拆杆组法进行拆分，即可得到由杆3和滑块2组成的RPR II级杆组，杆4和滑块5组成的RRP II级杆组。机构分解图如下：
图二 图一 图三 三．各基本杆组的运动分析数学模型 图一为一级杆组， ? c o s l A B x B =， ? sin lAB y B = 图二为RPR II 杆组， C B C B j j B E j B E y y B x x A A B S l C E y x S l C E x x -=-==-+=-+=0000 )/a r c t a n (s i n )(c o s )(?? ? 由此可求得E 点坐标，进而求得F 点坐标。 图三为RRP II 级杆组， B i i E F i E F y H H A l E F A l E F y y l E F x x --==+=+=111)/a r c s i n (s i n c o s ??? 对其求一阶导数为速度，求二阶导数为加速度。
lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0; yC=-350; A0=xB-xC; B0=yB-yC; S=sqrt(A0.^2+B0.^2); zj=atan(B0/A0); xE=xB+(lCE-S)*cos(zj); yE=yB+(lCE-S)*sin(zj); a=0:0.0001:20/255; Xe=subs(xE,t,a); Ye=subs(yE,t,a); A1=H-H1-yB; zi=asin(A1/lEF); xF=xE+lEF*cos(zi); vF=diff(xF,t); aF=diff(xF,t,2); m=0:0.001:120/255; xF=subs(xF,t,m); vF=subs(vF,t,m); aF=subs(aF,t,m); plot(m,xF) title('位移随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' x') lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0;
机械原理作业五解答-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
机械原理作业五 一、在如图所示的铰链四杆机构中，已知l BC=50mm，l CD=35mm，l AD=30mm，AD为机架。 （1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求l AB的取值范围； （2）欲使此机构为双曲柄机构，求l AB的取值范围； （3）欲使此机构为双摇杆机构，求l AB的取值范围。 解： （1）依题意，AB为最短杆，有l AB＋l BC≤l CD＋l AD，则 l AB≤l CD＋l AD－l BC＝35＋30－50＝15 mm （2）依题意，AD为最短杆，又分两种情况： 若BC为最长杆，有l AB＜l BC＝50 mm，且l AD＋l BC≤l AB＋l CD，则 l AB≥l AD＋l BC－l CD＝30＋50－35＝45 mm 若AB为最长杆，有l AB＞l BC＝50 mm，且l AD＋l AB≤l BC＋l CD，则 l AB≤l BC＋l CD－l AD＝50＋35－30＝55 mm 综上得：45 mm≤l AB≤55 mm （3）当AB取值在上述两种情况之外，则得双摇杆机构。由于 (l AB)mzx≤l BC＋l CD＋l AD＝50＋35＋30＝115 mm
则AB 的取值范围是： 15 mm ＜l AB ＜45 mm 55 mm ＜l AB ＜115 mm 二、课本习题5-8 a 。要求：用三种方法求解。 解： （1）画楔块3的受力图，根据移动副的自锁条件得：??α≤- ，则 ?α2≤ （2）根据楔块3的受力图作力三角形，由正弦定理得： ()() ??α-?=-'90sin 2sin 23R F F 生产阻力 ()() 2390sin 2sin R F F ??α-?-=' 令 0≤'F ，则得自锁条件：?α 2≤ （3）反行程驱动力 ()() F F R '--?=?α?2sin 90sin 23 ? α2-F R23 F R13 ? -?90F '
机械原理大作业 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机械工程院 班级： xxxx 学号： xxxxx 设计者： xx 设计时间：2016年6月
一、题目 1-12：所示的六连杆机构中，各构件尺寸分别为：lAB =200mm，lBC=500mm，lCD=800mm，xF=400mm，xD=350mm，yD=350mm，w1=100rad/s，求构件5上的F点的位移、速度和加速度。 二、数学模型 1.建立直角坐标系 以F点为直角坐标系的原点建立直角坐标系X-Y,如下图所示。
2.机构结构分析 该机构由I级杆组RR（原动件AB）、II级杆组RRR（杆2、3）、II级杆组PRP （杆5、滑块4）组成。 3.各基本杆组运动分析 1.I级杆组RR（原动件AB） 已知原动件AB的转角
φ＝0－2Π 原动件AB的角速度 w=10rad/s 原动件AB的角加速度 α=0 运动副A的位置 xA=-400,yA=0 运动副A的速度 vA=0,vA=0 运动副A的加速度 aA=0,aA=0 可得： xB=xA+lAB*cos(φ) yB=yA+lAB*sin(φ) 速度和加速度分析： vxB=vxA-wl*AB*sin(Φ) vyB=vyA+w*lAB*sin(φ) axB=axA-w2*lAB*cos(φ)-e*lAB*sin(φ) ayB=ayA-w2*lAB*sin(φ)+e*lAB*cos(φ)
2.II级杆组RRR（杆2、3） 杆2的角位置、角速度、角加速度 lBC=500mm，lCD=800mm，xD=350mm，yD=350mm， ψ2=arctan﹛[Bo+﹙Ao2+Bo2-Co2﹚?]／﹙Ao+Bo﹚﹜ ψ3=arctan[﹙yC-yD)／(xC-xD)] Ao=2*LBC(xD-xB) Bo=2*LBC(yD-yB) lBD2=(xD-xB)2+(yD-yB)2 Co=lBC2+lBD2-lCD2 xC=xB+lBC*cos(ψ2) yC=xB+lBC*sin(ψ2) 求导可得C点的角速度和角加速度。
第二章机构的结构分析 作业题： 1．图示为一简易冲床的初拟方案。设计思路是：动力由齿轮1输入，轴A连续转动，固联与轴A上的凸轮推动杠杆3使冲头4上下往复运动实现冲压工艺，试绘出其机构运动简图，分析能否实现上述构思，并提出两种修改意见（以机构运动简图表示）。2．如图所示为一小型压力机。图中齿轮1与偏心轮1ˊ为同一构件，绕固定轴心O连续转动。在齿轮5上开有凸轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕轴C上下摆动；同时又通过偏心轮1ˊ、连杆2、滑槽3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，计算其自由度。 3．图示是一为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构。该机构能保持人行走的稳定性。若以胫骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计算其自由度，并作出大腿弯曲 90°时的机构运动简图。 4．试绘出下列各机构的机构示意图，计算其自由度，并说明运动是否确定。 5．计算下列各机构的自由度，若存在复合铰链，局部自由度，虚约束请明确指出。6．计算图示机构的自由度，并分析基本杆组，确定机构的级别。 第八章平面连杆机构及其设计 作业题： 1．图示四杆机构中各杆件长度已知：a=150mm，b=500mm，c=300mm，d=400mm。试问：1）若取杆件d为机架是否存在曲柄？如存在，哪一杆件为曲柄？2）若分别取其它杆件为机架，可得到什么类型的机构？ 2．图示铰链四杆机构ABCD中，各构件长度如图所示（μl=10mm/mm），AB主动，试求：
1）两连架杆AB、CD为何类构件？ 2）该机构有无急回性质？若有，其行程速比系数K为多少？ 3）在图中作出最小传动角γmin对应的机构位置ABCD； 4）若改为以CD杆为主动，该机构有无死点？若有，请用虚线画出死点位置。3．图示铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。炉门上两铰链相距50cm（图中单位为：cm），炉门打开后成水平位置且要求外侧向上，固定铰链装在yy轴线上，相应位置尺寸如图。试设计该机构。 4．设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD长l CD=75mm，行程速比系数K=1.5，机架长l AD=100mm，摇杆的一个极限位置与机架间夹角Ψ3′=45°，求曲柄和连杆的长度l AB、l BC。 μl=0．002m/mm 5．设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块行程速比系数K=1.5，滑块行程H=50mm，导路偏距e=20mm，求曲柄和连杆的长度l AB、l BC。 μl=0．001m/mm 6．图示为机床变速箱中操纵滑移齿轮的四杆机构，已知滑移齿轮行程H=60mm，l DE=100mm，l CD=120mm，l AD=250mm，其相互位置如图所示。当滑移齿轮至左极限位置时，操作手柄AB位于垂直方向，试设计该机构。 第九章凸轮机构及其设计 作业题： 1．图示为对心直动尖顶推杆盘状凸轮机构，试在凸轮上标出： 1）推程运动角δ 0、回程运动角δ ˊ、近休止角δ 01 、远休止角δ 02 ； 2）基圆r0，推杆的行程h，图示位置机构的压力角α； 3）设回程时，推杆按等速运动规律运动，试绘制回程时的s2—δ、v2—δ、a2—
Har bi n I nst i t ute of Technol ogy 械原理大作业二课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 凸轮推杆运动规律 1.运动规律（等加速等减速运动） 推程 0 450 推程 450900 2.运动规律（等加速等减速运动） 回程16002000 回程20002400 ds s 三．推杆位移、速度、加速度线图及凸轮d线图 采用VB编程，其源程序及图像如下： 1.位移： Private Sub Command1_Click（） Timer1.Enabled = True ' 开启计时器 End Sub Private Sub Timer1_Timer() Static i As Single
表角度 Picture1.CurrentX = 0 Picture1.CurrentY = 0 1 = i + 0.1 If i <= 45 Then q = i s = 240 * (q / 90) ^ 2 Picture1.PSet Step(q, -s), vbRed ElseIf i >= 45 And i <= 90 Then q = i s = 120 - 240 * ((90 - q) ^ 2) / (90 ^ 2) Picture1.PSet Step(q, -s), vbGreen ElseIf i >= 90 And i <= 150 Then q = i s = 120 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlack ElseIf i >= 150 And i <= 190 Then q = i s = 120 - 240 * (q - 150) ^ 2 / 6400 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlue Dim s As Single, q As Single 'i 作为静态变量，控制流程； s 代表位移； q 代
1、设计题目 1.1机构运动简图 1.2机械传动系统原始参数 2、传动比的分配计算 电动机转速n=970r/min，输出转速n1=41 r/min，n2=37 r/min，n3=33 r/min，带传动的最大传动比i pmax=2.5,滑移齿轮传动的最大传动比i vmax=4，定轴齿轮传动的最大传动比i dmax=4。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为 i1=n n1=970/41=23.659i2=n n2 =970/37=26.216i3=n n3 =970/33=29.394 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为i pmax=2.5，滑移齿轮的传动比为i v1、i v2和i v3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i1=i pmax i v1i f i2=i pmax i v2i f
i 3=i pmax i v3i f 令i v3=i vmax =4 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为i f = i 3 i pmax ×i vmax = 29.3942.5×4 =2.939 滑移齿轮传动的传动比i v1 = i 1 i pmax ×i f = 23.659 2.5×2.939 =3.220 i v2=i 2i pmax ×i f =26.216 2.5×2.939 =3.568 定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 i d = i f 3= 2.9393 =1.432≤i dmax =4 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数：z 5=12，z 6=38，z 7=11，z 8=39，z 9=10，z 10=40；它们的齿顶高系数h a ?=1，径向间隙系数c ?=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a ＇=52mm 。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位 齿轮，其齿数：z 11=z 13=12，z 12=z 14=17。它们的齿顶高系数h a ? =1，径向间隙系数c ?=0.25， 分度圆压力角α=20°,实际中心距a ＇=45mm 。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮z 15=17，z 16=25， 齿顶高系数h a ?=1，径向间隙系数c ?=0.2，分度圆压力角α=20°（等于啮合角α＇） 。
第一章 绪论 1—1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。 解：机器具有如下三个特征： 1、 人造的实物组合体 2、 各部分具有确定的相对运动 3、 代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换 机构则具有机器的前两个特征。 机器与机构的区别：研究的重点不同： 机构：实现运动的转换和力的传递； 机器：完成能量的转换或作有益的机械功。 机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1—2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。 解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。 汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。 第二章 平面机构的结构分析 2—1 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。 2—2 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。 2—3 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 2—4 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。 1 423323043=?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，解： 解： 1 423323043=?-?=--===h l h l p p n F p p n ，，或 72523075=××=====h l h l p p n F p p n ，，
2—5 图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，而装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的，试绘出其机构运动简图，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解：机构简图如下： 机构不能运动。 可修改为： 2—6 计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。 2—7 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具有确 定运动的条件。 J A B C D E F G H I J 解： 1725323143=-?-?=--=== =h l h l p p n F p p n ，，或 解1：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度。 解1：C 、F 为复合铰链，I 为局部自由度， EFGC 为虚约束。 解2：C 为复合铰链，I 为局部自由度（焊死）， EFGC 为虚约束（去掉）。 1 310283233108=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，1 23122103230 231210=--?-?='+'---=='='===p F p p n F p F p p n h l h l ，，，，2：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度（焊死）。
连杆机构的运动分析 一.题目 如图所示是曲柄摇杆机构，各构件长度分别为a，b，c，d，试研究各构件长度的变化对机构急回特性的影响规律。 二.机构分析 四连杆机构可分为如下两个基本杆组 Ⅰ级杆组 RRRⅡ级杆组 AB为曲柄，做周转运动；CD为摇杆，做摆动运动； BC为连杆；AB，CD均为连架杆，AB为主动件。
三.建立数学模型 θ为极位夹角，φ为最大摆角 必须满足条件为：1.a≤b，a≤c，a≤d（a为最短杆）； 2.L min+L max≤其他两杆之和。 下面分析杆长和极位夹角的关系： 在△AC2B中， =； 在△AC1B中， =。 θ=- K=
最后分以下四种情况讨论： 1.机架长度d变化 令a=5，b=30，c=29 d由6开始变化至54，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。 2.连杆长度b变化 令a=5，b=29，d=30 b由6开始变化至54，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。 3.摇杆长度c变化 令a=5，b=29，d=30 c由6开始变化至54，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。 4.曲柄长度a变化 令b=29，c=28，d=30 a由5开始变化至27，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。
四．MATLAB计算编程a=5;b=30;c=29; d=6:1:54; m=(d.^2-216)./(50.*d); n=(384+d.^2)./(70.*d); p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/3.14; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(d,K,'b') xlabel('机架长度d变化时 '); ylabel('极位夹角/度'); tilte('极位夹角变化图'); ———————————————————————————————————— ——— a=5;d=30;c=29; b=6:1:54; m=((b-5).^2+59)./(60.*(b- 5)); n=(59+(b+5).^2)./(60.*(b+ 5)); p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/3.14; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(b,K,'b') xlabel('连杆长度b变化时'); ylabel('极位夹角/度'); tilte('极位夹角变化图');
哈工大机械原理大作业——凸轮——2号
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Harbin Institute of Technology 机械原理大作业 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计
一、设计题目 (1)凸轮机构运动简图： (2)凸轮机构的原始参数 序号升程升程运 动角 升程运 动规律 升程许 用压力 角 回程运 动角 回程运 动规律 回程许 用压力 角 远休止 角 近休 止角 14 90°120°余弦加 速度 35°90°3-4-5 多项式 65°80°70° (1) 推杆升程、回程运动方程如下： A.推杆升程方程： 设为1rad s ω= 升程位移为： ()() 1cos451cos1.5 2 h s π ψψψ ?? ?? =-=- ?? ? Φ ?? ?? 2 3 ψπ ≤≤升程速度为： ()() 1 1 00 sin67.5sin1.5 2 h v πωπ ψψωψ ?? == ? ΦΦ ?? 2 3 ψπ ≤≤升程加速度为： ()() 22 2 1 1 00 cos101.25cos1.5 2 h a πωπ ψψωψ ?? == ? ΦΦ ?? 2 3 ψπ ≤≤ B.推杆回程方程：
回程位移为： ()()345 111110156s h T T T ψ??=--+?? 1029 918 ψπ≤≤ 回程速度为： ()()2211110 3012h v T T T ωψ=- -+'Φ 1029 918ψπ≤≤ 回程加速度为： ()()22 11112 60132h a T T T ωψ=--+'Φ 1029918ψπ≤≤ 其中：() 010 s T ψ-Φ+Φ= 'Φ 1029 918 ψπ≤≤ (2) 利用Matlab 绘制推杆位移、速度、加速度线图 A. 推杆位移线图 clc clear x1=linspace(0,2*pi/3,300); x2=linspace(2*pi/3,10*pi/9,300); x3=linspace(10*pi/9,29*pi/18,300); x4=linspace(29*pi/18,2*pi,300); T1=(x3-10*pi/9)/(pi/2); s1=45*(1-cos(1.5*x1)) s2=90; s3=90*(1-(10*T1.^3-15*T1.^4+6*T1.^5)); s4=0; plot(x1,s1,'r',x2,s2,'r',x3,s3,'r',x4,s4,'r') xlabel('角度ψ/rad'); ylabel('位移s/mm') title('推杆位移线图') grid axis([0,7,-10,100]) 得到推杆位移线图：