标准直齿圆柱齿轮的压力角为

2009 ~2010学年 第 二 学期一 二 三 四 五 六 七 八一、平面机构结构分析（15分）1. 在图1-1所示机构中，凸轮为一圆盘，铰链A 、B 、C共线，AB =BC =BD 。

（1）计算该机构自由度，请明确指出机构中的复合铰链、局部自由度或虚约束；（9分）（2）画出该机构的低副替代机构。

（3分）2. 试画出图1-2所示机构的基本杆组（必须将构件代号标注在基本杆组中），并确定机构的级别。

（3分）二、平面连杆机构分析与设计（30分）1. 确定图2-1所示机构在图示位置的全部瞬心。

若曲柄1的角速度ω1已知，写出计算构件3的角速度ω3的表达式；（8分）2. 画出机构在图示位置的传动角γ；（2分）3. 在图2-2所示机构中，已知1ϕ=45°，1ω=10rad/s ，逆时针方向，l AB =400mm ，封线密15 2 467 38 图1-24C B132ω1A图2-1B DC A J F E ' IG K O H 图1-1 Eγ=60°，试用相对运动图解法求构件2的角速度2ω、构件3的速度v 3和加速度a 3（要求列出矢量方程，画出速度多边形和加速度多边形）；（10分）4．给定摇杆长度及两极限位置如图2-3所示，图中，μl =0.002m/mm ，要求机构的行程速比系数K =1.5，机架长度l AD =45mm ，试设计曲柄摇杆机构（直接在图2-3上作图，保留作图线，求出l AB 和l BC 的值）。

（10分）三、凸轮机构分析（10分）1. 试在图3中画出凸轮的理论轮廓曲线、基圆、从动件的最大行程h 、凸轮逆时针转至轮廓线上点A （点A 位于凸轮轮廓线的直线段上）与滚子接触时，从动件位移s 和机构压力角α；（6分）2. 凸轮的推程角Φ =?、回程角Φ'=?（4分）四、齿轮机构参数计算（10分）在图4所示齿轮机构中，己知各直齿圆柱齿轮模数均为2mm ，各轮的齿数分别为：z 1=15，z 2＝32，z 2'=20，z 3＝30。

1、两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生1个约束，而保留了2个自由度。

5、行程速比系数K是表示铰链四杆机构急回性质的参数。

7、如图所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，为双曲炳机构；以CD杆为机架时，为双摇杆机构；以AD杆为机架时，为曲柄摇杆机构。

1、工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫作心轴；只受扭矩不受弯矩的轴叫作传动轴；同时受弯矩和扭矩的轴叫作转轴。

3．链传动设计时，链条节数应选偶数(奇数、偶数)。

链轮齿数应选奇数1.带安装后，带在槽中的三个位置如图所示，正确的是（ A ）3．在当从动件运动规律为（ D ），会产生刚性冲击，其冲击发生运动（ D ）部位。

A.匀加速或匀减速开始或转折处；B.简谐运动开始或终止；C.匀速运动全部推程段；D.匀速运动开始或终止。

4．普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为（ B ）。

A．90° B. 120°C.135°D.180°5．凸轮机构中，基圆半径是指凸轮转动中心到（ D ）半径。

A. 理论轮廓线上的最大B. 实际轮廓线上的最大C. 实际轮廓线上的最小D. 理论轮廓线上的最小1. 尖底从动件的优点是无论凸轮为何种曲线都是与凸轮轮廓上所有点接触。

(√)2. 带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为带在带轮上易打滑。

（×）3. 斜齿圆柱齿轮强度按其法面齿形计算。

(√)4. 蜗杆传动的正确啮合条件之一是：蜗杆的螺旋线升角γ与蜗轮齿螺旋角β大小相等，方向相反。

（×）5. 在平面机构中，自由度的减少数就等于约束数。

(√)1. 试述齿轮传动的设计准则?（1）软齿面闭式齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。

1（2）硬齿面式齿轮传动：通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。

1（3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。

一、填空题：1.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度____________，接触强度______________。

2.闭式软齿面齿轮传动首先按____________强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核____________强度。

3.在齿轮传动中，当其它条件不变，作用于齿轮轮齿上的载荷增加为2倍时，弯曲应力增加为___________倍；接触应力增加为______倍。

4.在单向转动的齿轮上，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹，一般容易在轮齿的______________首先出现和扩展。

5.齿轮的主要失效形式有___________、_____________、____________、__________、__________。

6.在齿轮传动设计中，齿宽系数减小，则齿向载荷分布（不均）系数dK_____________。

7.轮齿齿面塑性变形破坏的原因是________________________________，预防措施是___________________________________________________。

8.标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于。

9.轮齿齿面塑性变形破坏的原因是、；特点为、；预防措施是________________、______________________。

10.选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法，主要与____________有关。

二、单项选择题：1.圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而增加齿数时，可以__________。

A.提高轮齿的弯曲强度B.提高齿面的接触强度C.改善传动的平稳性和降低振动噪声D.提高抗磨损寿命2.选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法与_______有关。

A.齿圈宽度B.齿轮直径C.齿轮在轴上的位置D.齿轮的精度3.一对圆柱齿轮，在确定大小齿轮的宽度时，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮的宽一些，其目的是______。

平面机构的运动分析选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。

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。

可以不可以不一定能2、原动件的自由度应为_____。

123、在机构中原动件数目_____机构的自由度时，该机构具有确定的运动。

大于等于小于4、机构具有确定运动的条件是_____。

自由度大于零自由度等于原动件数自由度大于15、由K 个构件汇交而成的复合铰链应具有_____个转动副。

K-1KK+16、一个作平面运动的自由构件有_____个自由度。

1367、通过点、线接触构成的平面运动副称为_____。

转动副移动副高副8、通过面接触构成的平面运动副称为_____。

低副高副移动副9、平面运动副的最大约束数是_____。

12310、杆组是自由度等于_____的运动链。

1原动件数11、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。

是否12、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。

是否13、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性。

是否14、若两个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。

是否15、若两个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。

是否16、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。

是否17、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。

是否18、虚约束对机构的运动有限制作用。

是否19、瞬心是两构件上瞬时相对速度为零的重合点。

是否20、利用瞬心既可以求机构的速度，又可以求加速度。

是否平面连杆机构及其设计选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。

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。

<=>=>2、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小于或等于其他两杆之和，而充分条件是取_____为机架。

机械原理复习题绪论复习思考题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？第一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)第二章 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。

4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。

《机械设计基础》复习要点一、基本知识：1．模数m=2mm,压力角a=20 度，齿数z=20，齿顶圆直径 da=44.0mm ，齿根圆直径d f=35.0mm 的渐开线直齿圆柱齿轮是齿轮。

2．渐开线直齿圆柱外齿轮齿廓根切发生在场合。

3．速比不等于１的带传动，当工作能力不足时，传动带将在打滑。

4．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于。

5．滚动轴承轴系两端固定支承方式常用在和时。

6．键的结构尺寸：b×h是根据选择的。

7．带传动中，带上受的三种应力是应力，应力和应力。

最大应力等于，它发生在处。

8．带传动与齿轮传动一起做减速工作时，宜将带传动布置在齿轮传动之。

9．确定单根带所能传递功率的极限值P0的前提条件是。

10．普通平键的工作面是（）。

11．带传动不能保证精确的传动比，其原因是。

12．普通Ｖ带带轮的槽形角随带轮直径的减小而。

13．为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同轴段处的键槽应布置在轴的。

14．一定型号V带中的离心拉应力，与带线速度。

15．在一传动机构中，有圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动时，应将圆锥齿轮传动安排在（）16．对轴进行表面强化处理，可以提高轴的。

17．工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为，自行车的前轴是。

18．转轴设计中在初估轴径时，轴的直径是按来初步确定的19．增大轴在截面变化处的过度圆角半径，可以。

20．开式齿轮传动的主要失效形式是齿面（）。

21．滚动轴承62312中轴承的内径为（）壹22．带传动的设计准则为。

23．带传动主要依靠来传递运动和动力的。

24．负变位齿轮的分度圆齿槽宽标准齿轮的分度圆齿槽宽。

25．工作时同时承受弯矩和传递转矩的轴，称为，自行车的中轴是。

26．轴的常用材料主要是。

27．在轴的设计中，采用轴环是。

28．为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用的轴径。

29．为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r必须与之相匹配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。

计算题1、绘出图示破碎机的机构运动简图，计算其机构的自由度。

2、已知一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其模数m=5mm, 小轮齿数z 1=22，传动比2=i ，齿轮的压力角α=20°，系数1*=a h ，25.0*=c 。

1）确定轮2的齿数z 2和该传动的中心距a ；2）计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。

3、图示轮系中，已知各齿轮的齿数z1=z2′=15，z2=45, z3=30, z3′=17，z4=34， 试计算传动比i14 , 并用箭头表示各轮的转向。

4、计算a 、b 两图机构自由度。

5、在图示铰链四杆机构中，已知a=30mm ，b=60mm ，c=40mm ，，d=55mm ，问机构为哪一种机构？6、已知一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其模数m=5mm, 小轮齿数z 1=22，传动比2=i ，齿轮的压力角α=20°，系数1*=a h ，25.0*=c 。

1）确定轮2的齿数z 2和该传动的中心距a ；2）计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。

7、计算图示机构自由度，若有复合铰链、局部自由度及虚约束需指出。

81) 凸轮的基圆半径r b 、升距h ；2) 凸轮由图示位置转过903) 凸轮由图示位置转过909、图示轮系中，已知各轮齿数：Z 1Z 3’=18，Z 4=114。

1) 该轮系属于何种轮系？2) 计算传动比i 1H ，并在图中标出系杆H 的转向。

10、计算a、b机构自由度（若机构中含有复合铰链、虚约束或局部自由度必须明确指出）。

(a) (b)11、图示轮系中，已知，Z1=20，Z2=40，Z3=60，Z5=120。

（10分）1、该轮系为何种轮系？2、传动比i 13=?12、计算图示机构的自由度。

如有复合铰链、局部自由度及虚约束需说明。

13、今测得一标准直齿圆柱齿轮（25.0,1**==c h a ）的齿顶圆直径mm d a 208=齿根圆直径mm d f 172=，齿数z=24,试求：（1）该齿轮的全齿高h;(2) 该齿轮的模数m;(3) 该齿轮的分度圆直径d 和分度圆上的齿厚s.14、图示轮系机构中，已知Z1=25，Z2=20，Z2’=25，Z3=20，Z4=100，Z5=20。

模数齿轮计算公式名称代号计算公式模数m m=p/n =d/z=da/（z+2）（d为分度圆直径，z为齿数）齿距P p= n m=t d/z齿数Z z=d/m=n d/p分度圆直径d d=mz=da-2m齿顶圆直径da da=m(z+2)=d+2m=p(z+2)/ n齿根圆直径df df=d-2.5m=m(z-2.5)=da-2h=da-4.5m齿顶咼ha ha=m=p/n齿根高hf hf=1.25m齿高h h=2.25m齿厚s s=p/2= n m/2中心距a a=(z1+z2)m/2=(d1+d2)/2跨测齿数k k=z/9+0.5公法线长度w w=m[2.9521(k-0.5)+0.014z]13-1什么是分度圆？标准齿轮的分度圆在什么位置上？13-2 一渐开线，其基圆半径r b= 40 mm ,试求此渐开线压力角：■ = 20°处的半径r和曲率半径p的大小。

13-3有一个标准渐开线直齿圆柱齿轮，测量其齿顶圆直径da = 106.40 mm ,齿数z=25,问是哪一种齿制的齿轮，基本参数是多少？13-4两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数z i= 22、Z2= 98,小齿轮齿顶圆直径d ai= 240 mm ,大齿轮全齿高h=22.5 mm，试判断这两个齿轮能否正确啮合传动？13-5有一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数为Z1= 19、Z2= 81,模数m= 5 mm，压力角«= 20°若将其安装成a'= 250 mm的齿轮传动，问能否实现无侧隙啮合？为什么？此时的顶隙（径向间隙）C是多少？13-6已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，其齿数Z1 = 21、Z2= 66,模数m = 3.5 mm ,压力角□= 20°正常齿。

试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆齿槽宽。

13-7已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径d ai= 77.5 mm，齿数z1=29。

外啮合直齿圆柱齿轮变位系数、公法线长度、齿厚、最小法向侧隙的计算1，直齿圆柱齿轮变位系数计算：Case1：a，此处例子仅计算用齿条型刀具加工时的情况（插齿刀加工见相关手册公式）：小结：由此可知本例选取的齿数在不变位的情况也不会产生根切现象。

b，根据下图选择大小齿轮的变位系数和x∑。

本例在P6-P7区间取值。

即齿根及齿面承载能力较高区，进行选择。

因大小齿轮的齿数和为18+19=37。

所以本例选择的变位系数和x∑=0.8。

本例我们的两个齿轮在工作时属于减速运动，所以按减速运动的变位系数分配线图，进行2个齿轮的变位系数的选择。

先按(z1+z1)/2=18.5，作为横坐标，做一条垂线（图中蓝色的线），再按x∑/2=0.4，作为纵坐标，做一条水平线（图中橙色的线），接着沿着L线的趋势，穿过上面2条线的交点做一条射线（图中红色的线）最后按大小齿轮的齿数做相应的垂线（图中紫色的线），即得到需要的各自变位系数。

最后我们选择的变位系数即为：小齿轮x1=0.42，大齿轮x2=0.38。

【基本保障其和与之前x ∑一致，即可】。

c，验算变位后的齿顶厚度：注：一般要求齿顶厚Sa≥0.25m；对于表面淬火的齿轮要求Sa≥0.4m下表中的da的计算见后面的计算表格中的计算公式（因为当齿轮变位后，齿顶圆的计算和未变位齿轮的计算稍有差别-涉及到变位系数和中心距变位系数。

）。

分度圆直径db mm 73.8 77.9齿轮的齿顶圆直径da mm 83.027 86.799齿轮的齿顶压力角αa °27.27 26.17中间值invα0.0215 0.0215中间值invαa 0.0587 0.0347齿顶厚Sα 5.77 7.47判断值0.25m 1.025 1.025判断值0.4m 1.64 1.64小结：计算发现变位后的齿轮齿顶厚满足设计需求。

根据上面确定的变位系数，计算齿轮的中心距变位系数和节圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径。

机械设计原理复习题及参考答案《机械设计原理》课程复习资料一、判断题：1.V 带的工作表面是两侧面。

[ ]2.V 带的两侧面夹角一般是Φ0=340～380。

[ ]3.摆动导杆机构一定具有急回特性。

[ ]4.标准直齿圆柱齿轮的五个基本参数是：m、α、d、z、h。

[ ]5.齿轮齿顶圆直径 d=mz。

[ ]6.齿轮传动结构紧凑，工作可靠，使用寿命长，但传动效率低。

[ ]7.齿条是直线齿廓。

[ ]8.代号为6211滚动轴承是深沟滚动轴承。

[ ]9.带传动初拉力F0越大，带传递的功率越大。

[ ]10.带传动传动比准确、具有保护作用，就是传动效率较低。

[ ]11.带传动的滑动率ε=D2/D1。

[ ]12.带传动的弯曲应力只产生在带轮与带轮接触的包围弧上。

[ ]13.带传动的张紧用可增大中心距的方法。

[ ]14.带传动的最大正应力产生在带进入小带轮处。

[ ]15.带传动中紧边的应力为σ1+σc。

[ ]16.带工作时，带的上下两边所受的拉力称为初拉力。

[ ]17.弹性滑动是带在正常工作状态下，不可避免的一种现象。

[ ]18.构件是机器的运动单元体。

[ ]19.滚动轴承的外圈装在支座孔内，并与支座孔一起转动。

[ ]20.机构处于死点位置时其压力角α= 900 。

[ ]21.机构死点位置对工作都是不利的，处处要克服。

[ ]22.机构压力角应小于许用压力角。

[ ]23.机构中必有一个构件为机架。

[ ]24.尖顶从动件可使凸轮与从动件接触状态最好。

[ ]25.渐开线任一点的法线必切于基圆。

[ ]26.渐开线上各点处的压力角不相等，基圆处的压力角等于零。

[ ]27.渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：m1=m2=m，α1=α2=α。

[ ]28.紧键联接靠键的与轴毂键槽侧面的挤压来传递转动和转矩。

[ ]29.离心拉应力只产生在包围弧上。

[ ]30.利用凸轮槽进行的锁合是几何锁合。