西北工业大学机械原理复习题

复习题
一、填空题
1．若螺纹的升角为λ，接触面的当量摩擦系数为v f，则螺旋副发生自锁的条件是。

2．在设计滚子从动件盘状凸轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象，则在尺寸参数改变上应采取的措施是。

3．对心曲柄滑块机构以曲柄为原动件时，其最大传动角γ等于。

4．曲柄滑块机构是改变曲柄摇杆机构中的而形成的。

在曲柄滑块机构中改变而形成偏心轮机构。

在曲柄滑块机构中以而得到回转导杆机构。

5．当原动件作等速转动时，为了使从动件获得间歇的转动，则可以采用
机构。

(写出三种机构名称。

) 6．符合静平衡条件的回转构件，其质心位置在。

静不平衡的回转构件，由于重力矩的作用，必定在位置静止，由此可确定应加上或去除平衡质量的方向。

7．斜齿轮面上的参数是标准值，而斜齿轮尺寸计算是针对面进行的。

8．为了减少飞轮的质量和尺寸，应将飞轮安装在轴上。

9．蜗轮的螺旋角应蜗杆的升角，且它们的旋向应该。

10．运动链成为机构的条件是。

11．用飞轮进行调速时，若其它条件不变，则要求的速度不均匀系数越小，飞轮的转动惯量将越，在满足同样的速度不均匀系数条件下，为了减小飞轮的转动惯量，应将飞轮安装在轴上。

12．能实现间歇运动的机构有、、。

13．图a）、b）所示直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角数值分别为
和。

14．在平面机构中，一个低副引入个约束，而一个高副引入个约束。

15．齿轮渐开线的形状取决于。

16．斜齿轮的正确啮合条件是。

17．移动副的自锁条件是。

18．已知一铰链四杆机构ABCD 中，已知30=AB l mm ， 80=BC l mm ，
130=CD l mm ， 90=AD l mm ，构件AB 为原动件，且AD 为机架，BC 为AD
的对边，那么，此机构为 机构。

19．对于绕固定轴回转的构件，可以采用 的方法使构件上所有质量的惯性力形成平衡力系，达到回转构件的平衡。

若机构中存在作往复运动或平面复合运动的构件应采用 方法，方能使作用于机架上的总惯性力得到平衡。

20．直动从动件盘形凸轮的轮廓形状是由 决定的。

二、试计算图示机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度和虚约束，需明确指出。

图中画箭头的构件为原动件， DE 与FG 平行且相等。

三、一对心直动尖顶推杆偏心圆凸轮机构，O 为凸轮几何中心，O 1为凸轮转动中心，O 1O =0.5OA ，圆盘半径R=60 mm 。

1．根据图a 及上述条件确定基圆半径r 0、行程h ，C 点压力角C α和D 点接触时的位移D S 及压力角D α。

2．若偏心圆凸轮几何尺寸不变，仅将推杆由尖顶改为滚子，见图b ，滚子半径15=r r mm 。

试问上述参数r 0、h 、C α和D S 、D α有否改变？如认为没有改变需明确回答，但可不必计算数值；如有改变也需明确回答，并计算其数值。

L
a) b)
四、图示机构中，已知各构件尺寸，构件1以等角速度ω1转动。

1．在图上标出所有瞬心；
2．用相对速度图解法求构件3的角速度3ω；（列出矢量方程式，并分析各量的大小和方向，做出矢量多边形，可不按比例尺但方向必须正确。

）
五、图示为凸轮连杆组合机构运动简图。

凸轮为原动件，滑块上作用有工作阻力Q ，各转动副处的摩擦圆(以细线圆表示)及滑动摩擦角ϕ如 图示。

试在简图上画出各运动副处的约束反力(包括作用线位置与指向)。

六、在图示轮系中，所有齿轮皆为模数相同的标准直齿圆柱齿轮，且按标准中心距安装，试：
1．计算机构自由度，该轮系是什么轮系？
2．已知50=a z ，48=b z ，30=f z ，求齿轮g 的齿数g z ；
3．求传动比ac i 。

七、在图示铰链四杆机构中，已知30=AB l mm ，m m 110=BC l ，mm 80=CD l ，
m m 120=AD l ，构件 1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max ψ；
3．用作图法求出最小传动角m in γ；
4．当分别固定构件1、2、3、4时，各获得何种机构？
0.002m/mm l μ=
八、一机器作稳定运动，其中一个运动循环中的等效阻力矩r M 与等效驱动力矩d M 的变化线如图示。

机器的等效转动惯量J=1kg ⋅m 2
，在运动循环开始时，等效构件的角速度rad/s 200=ω，试求：
1．等效驱动力矩d M ；
2．等效构件的最大、最小角速度max ω与min ω；并指出其出现的位置；确定运转速度不均匀系数； 3．最大盈亏功max W ∆；
4．若运转速度不均匀系数1.0=δ，则应在等效构件上加多大转动惯量的飞
轮？
九、计算图示机构的自由度，判别其是否具有确定运动（箭头表示原动件）。

十、在图示六杆机构中，已知机构运动简图、部分速度多边形以及原动
件的角速度常数，试用相对运动图解法补全速度多边形，并求构件2的角速度ω2和
m/mm
D 点的线速度D v ，构件D
E l 的角速度5ω。

十一、如图示插床的导杆机构，已知：mm 50=AB ，mm 40=AD ，行程速比系数4.1=K ，求曲柄BC 的长度及插刀P 的行程H 。

十二、图示压榨机在驱动力P 作用下产生压榨力Q 。

设各转动副A 、B 、C 、D 处的摩擦圆及移动副的摩擦角ϕ如图示。

试在机构图上画出各运动副的反力(作用线位置与力指向)（图中细线圆为摩擦圆）。

十三、一偏置直动尖项推杆盘形凸轮机构如图所示。

已知凸轮为一偏心圆盘，
圆盘半径R =30mm ，几何中心为A ，回转中心为O ，从动件偏距OD=10mm ，OA =10mm 。

凸轮以等角速度ω逆时针方向转动。

当凸轮在图示位置，即AD ⊥CD 时，试求：
1．凸轮的基圆半径r 0；
2．图示位置的凸轮机构压力角α； 3．图示位置的凸轮转角ϕ； 4．图示位置的从动件的位移s ；
5．该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么？
十四、如图所示，采用标准齿条形刀具加工一渐开线直齿圆柱标准齿轮。

已知
刀具的齿形角α=︒20
，刀具上相邻两齿对应点的距离为5πmm ，加工时范成运动的速度分别为v=60 mm/s ，ω=1 rad/s ，方向如图 。

试求被加工齿轮的模数m 、压力角α、齿数z 、分度圆与基圆的半径r 、r b 以及其轴心至刀具中线的距离 a 。

十五、图示轮系中，各轮模数和压力角均相同，都是标准齿轮，各轮齿数为：
231=z ，512=z ，923=z ，403='z ，404=z ，174='z ，335=z ，
m in /15001r n =，转向如图示。

试求齿轮2′的齿数2'z 及A n 的大小和方向。

十六、一机组作稳定运动，原动件的运动周期为π2。

若取原动件为等效构件，则等效阻力矩r M 如图所示，等效驱动力矩d M 为常数。

等效构件的平均转速为1000r/min ，若忽略各构件的等效转动惯量，只计装在原动件上的飞轮转动惯量，求：
1．等效驱动力矩d M 的大小；
2．若速度不均匀系数01.0=δ，则等效构件的最大角速度和最小角速度为多少？它们相应的位置ϕ各为何值？ 3．最大盈亏功max W ∆； 4．飞轮转动惯量F J 。

十七、 图示的平面铰链四杆机构中，已知mm l AB 30=，mm l BC 110=，
mm l AD 120=。

⑴ 若该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构，且杆AB 为曲柄，试分析确定杆CD 的长度l CD 的变化范围；
⑵ 若取杆CD 的长度l CD =90mm ，当杆AB 以ω1＝10(1/s)逆时针等速转动时，试
针对构件1位置α1＝90°
时，用作图法分析求得构件3的角速度ω3和角加速度ε3。

十八、图示的偏置直动平底推杆盘形凸轮机构中，已知凸轮为一偏心轮，偏心轮半径R =60mm ，偏距e =20mm ，凸轮以角速 度ω逆时针方向等速转动。

⑴ 试在图上标出：凸轮在图示位置时的压力角α和位移s ；凸轮从图示位置转过90°时的压力角α'和位移s ′；
⑵ 已知凸轮受有驱动力矩M d ，推杆受有生产阻力F r ，转动副A 处的摩擦圆半径ρ＝5mm ，在不考虑各构件的重力、惯性力以及其它运动副中的摩擦力的条件下，
分析凸轮机构在图示位置时的效率。

十九、某机器作稳定运动，其中一个运动周期2π中的等效阻力矩M r 与等效驱
动力矩M d 的变化规律如图所示。

机器的等效转动惯量J =0.1kgm 2
，等效构件的平均角速度m ω=100rad/s ，试求：
⑴ 等效驱动力矩M d ；
⑵ 确定机器运转不均匀系数；
⑶ 确定机器运转的最大角速度max ω和最小角速度min ω以及所在位置。

二十、 在图示的机构中，是否存在复合铰链，局部自由度和虚约束？若存在，请指明位置，并计算机构的自由度，说明其是否具有确定运动？为什么？
二十一、 在图示的轮系中，所有齿轮皆为模数相同的标准齿轮，且按标准中心
e
ω F r M d R
A
距安装，已知齿数z 2=z 5=25，90431===''z z z ，202='z 。

⑴ 求齿数z 1和z 3； ⑵ 求传动比i 5H 。

二十二、 图示为一由两个四杆机构串联而成的六杆机构的示意图，前一级四杆机构为曲柄摇杆机构，后一级为摇杆滑块机构。

已知l CD =90mm ，l AD =81mm ，F 1、F 2为滑块的两个极位，s 1=117mm ，滑块行程s =82mm ，摇杆摆角=60°,行程速比系数K =1.5。

试设计此六杆机构。

s
s 1
二十三、试计算图示齿轮-连杆组合机构的自由度（若机构中有虚约束、局部自由度和复合铰链要明确指出）。

如图所示为一飞机起落架机构，实线表示放下时的死点位置，虚线表示收起时的位置。

已知l FC =520mm ，l FE =340mm ，且FE 1
在垂直位置（即α=90
），θβ==1060
,。

试用作图法求构件CD 和DE 的长度l CD 和l DE 。

图示偏置曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸（从图上量取，其中 =0.001m/mm ），当主动件AB 以角速度 逆时针等速转动时，试分析： 1）该机构有无急回运动？为什么？
2）标出图示位置机构的传动角 ； 3）标出机构最小传动角 ； 4）画出该机构在图示 位置的速度多边形
（大小不要求按比例）。

如图所示，设给定曲柄滑块机构的曲柄和滑块的三对对应位置。

试设计此机构，标出曲柄和连杆，并确定机构的最小传动角(在图中标出即可)，再试问该机构在什么情况会出现死点位置？（图中AE为杆AB上的一标线）
图示轮系中，所有齿轮皆为标准齿轮，且为标准安装，已知 ，齿轮1角速度为齿轮3的角速度的2倍。

试求：
1) 该轮系的自由度F ；
2) 齿轮3的齿数z 3；
1240, 20,z z ==。