机械设计平面机构自由度习题

合集下载

机械原理平面机构的运动简图及自由度习题答案

机械原理平面机构的运动简图及自由度习题答案

1. 计算齿轮机构的自由度.解:由于B. C 副中之一为虚约束,计算机构自由度时,应将 C 副去除。

即如下图所示:该机构的自由度1213233231=⨯-⨯-⨯=--=h p p n F2..机构具有确定运动的条件是什么如果不能满足这一条件,将会产生什么结果机构在滚子B 处有一个局部自由度,应去除。

该机构的自由度017253231=-⨯-⨯=--=h p p n F定轴轮系ABC1234图2-22ABCDGEHF当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。

该机构当修改为下图机构,则机构可动:N=4, PL=5, Ph=1;F=⨯-⨯-=自由度3425113. 计算机构的自由度.1)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。

F=⨯-⨯-=自由度3425112)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。

F=⨯-⨯=自由度312113)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。

F=⨯-⨯=自由度33241第一章平面机构的运动简图及自由度一、判断题(认为正确的,在括号内画√,反之画×)1.机构是由两个以上构件组成的。

()2.运动副的主要特征是两个构件以点、线、面的形式相接触。

()3.机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度大于零。

()4.转动副限制了构件的转动自由度。

()5.固定构件(机架)是机构不可缺少的组成部分。

()个构件在一处铰接,则构成4个转动副。

()7.机构的运动不确定,就是指机构不能具有相对运动。

()8.虚约束对机构的运动不起作用。

()二、选择题1.为使机构运动简图能够完全反映机构的运动特性,则运动简图相对于与实际机构的()应相同。

A.构件数、运动副的类型及数目B.构件的运动尺寸C.机架和原动件D. A 和B 和C2.下面对机构虚约束的描述中,不正确的是()。

A.机构中对运动不起独立限制作用的重复约束称为虚约束,在计算机构自由度时应除去虚约束。

B.虚约束可提高构件的强度、刚度、平稳性和机构工作的可靠性等。

《机械设计基础》课后习题答案

《机械设计基础》课后习题答案

第十三章习题册参考答案绪论0-1 判断题1× 2× 3× 4√ 5√ 6× 7×0-2 填空题1确定的相对 2机械 3零件 4构件0-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A一、机构的自由度1-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√8√ 9× 10√ 11√ 12× 13× 14×1-2 填空题1运动副 2独立 32 4低 5机构自由度 6机架1-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A 12A 13A1-4 解:a F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1b F=3n-2p l-p h=3×5-2×7-0=1c F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1d F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1e F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1f F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1g F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=11-5 解:a F=3n-2p l-p h =3×5-2×7-0=1b滚子中心存在局部自由度,F=3n-2p l-p h=3×8-2×11-1=1c E处存在复合铰链,F=3n-2p l-p h=3×5-2×6-1=2d F=3n-2p l-p h=3×6-2×8-1=1e滚子中心存在局部自由度,两移动副处之一为虚约束,三根杆以转动副相连处存在复合铰链F=3n-2p l-p h=3×9-2×12-2=1f齿轮、杆和机架以转动副相连处存在复合铰链,F=3n-2p l-p h=3×4-2×4-2=2g F=3n-2p l-p h=3×3-2×3-0=3h滚子中心存在局部自由度,F=3n-2p l-p h=3×3-2×3-2=1i中间三根杆以转动副相连处存在复合铰链,=3n-2p l-p h=3×7-2×10-0=1 j左边部分全为虚约束,三根杆以转动副相连处存在复合铰链,F=3n-2p l-p h=3×5-2×7-0=11-6 解:a该构件组合为机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×4-2×5-1=1>0 b该构件组合不是机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-1=0 c该构件组合不是机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×4-2×6-0=0d该构件组合为机构,因为该组合自由度F=3n-2p l-p h=3×3-2×4-0=1>0二、平面连杆机构2-1 判断题1× 2× 3√ 4× 5√ 6× 7√8√ 9√ 10× 11× 12√ 13× 14×15√ 16× 17× 18√ 19× 20√ 21×22× 23× 24× 25√2-2 填空题1低 2转动 33 4连杆,连架杆 5曲柄,摇杆6最短 7曲柄摇杆 8摇杆,连杆 92 10>11运动不确定 12非工作时间 13惯性 14大15中的摆动导杆机构有,中的转动导杆机构无 16机架 17曲柄18曲柄滑块 19双摇杆 20双曲柄机构 21无,有2-3 选择题1A 2C 3B 4A 5B 6B 7A8C 9A 10A 11A 12C 13C 14A15A 16A 17A 18A 19A 20A 21A2-4 解:a双曲柄机构,因为40+110<70+90,满足杆长条件,并以最短杆为机架b曲柄摇杆机构,因为30+130<110+120,满足杆长条件,并以最短杆的邻边为机架c双摇杆机构,因为50+100>60+70,不满足杆长条件,无论以哪杆为机架都是双摇杆机构d双摇杆机构,因为50+120=80+90,满足杆长条件,并以最短杆的对边为机架2-5 解:1由该机构各杆长度可得l AB+ l BC<l CD+ l AD,由此可知满足杆长条件,当以AB杆或AB杆的邻边为机架时该机构有曲柄存在2以l BC或l AD杆成为机架即为曲柄摇杆机构,以l AB杆成为机架即为双曲柄机构,以l CD杆成为机架即为双摇杆机构2-6 解:1曲柄摇杆机构由题意知连架杆CD杆不是最短杆,要为曲柄摇杆机构,连架杆AB杆应为最短杆0<l AB≤300 mm且应满足杆长条件l AB+l BC≤l CD+l AD,由此可得0<l AB≤150mm 2双摇杆机构由题意知机架AD杆不是最短杆的对边,要为双摇杆机构应不满足杆长条件①AB杆为最短杆0<l AB≤300mm时,l AB+l BC>l CD+l AD,由此可得150mm<l AB≤300mm②AB杆为中间杆300mm≤l AB≤500mm时,l AD+l BC>l CD+l AB,由此可得300mm≤l AB<450mm③AB杆为最长杆500mm≤l AB<1150mm时,l AB+l AD>l CD+l BC,由此可得550mm<l AB<1150mm由此可知:150mm<l AB<450 mm,550mm<l AB<1150 mm3双曲柄机构要为双曲柄机构,AD杆必须为最短杆且应满足杆长条件①AB杆为中间杆300mm≤l AB≤500mm时,l AD+l BC≤l CD+ l AB,由此可得450mm≤l AB ≤500mm②AB杆为最长杆500mm≤l AB<1150mm时,l AB+l AD≤l CD+l BC,由此可得500mm≤l AB ≤550mm由此可知:450mm≤l AB≤550mm2-7 解:a b c d e 各机构压力角和传动角如图所示,图a 、d 机构无死点位置,图b 、c 、e 机构有死点位置2-8 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3615.115.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出A 、D 、C 三点,如图所示4连接AC ,以AC 为边作角的另一角边线,与以D 为圆心、摇杆DC 为半径的圆弧相交于C 1和C 2点,连接DC 1和DC 2得摇杆的另一极限位置两个5从图中量得AC =71mm,AC 1=26mm,AC 2=170mm 6当摇杆的另一极限位置位于DC 1时:5mm .2221=⨯=AC AC l AB -μ,5mm .4821=+⨯=AC AC l BC μ 7当摇杆的另一极限位置位于DC 1时:5mm .4922=⨯=AC AC l AB -μ,5mm .12022=+⨯=AC AC l BC μ 答:曲柄和连杆的长度分别为、和、; 2-9 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=4.1612.112.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出滑块的两极限位置C 1、C 2两点,如图所示4连接C 1C 2,以C 1C 2为直角边作直角三角形C 1C 2P ,使∠C 1C 2P =90°-θ=° 5以C 2P 为直径作圆O6将C 1C 2偏移e 值,与圆O 交于A 点,连接AC 1和AC 2, 7从图中量得AC 1=34mm,AC 2=82mm,则:24mm 212=⨯=AC AC l AB -μ,58mm 221=+⨯=AC AC l BC μ 答:曲柄和连杆的长度分别为24mm 和58mm; 2-10 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3014.114.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出机架AC ,如图所示 4根据摇杆的摆角等于极为夹角作出摇杆的两极限位置 5过A 点作摇杆两极限位置的垂线,得垂足点B 1、B 2 6从图中量得AB 1=23mm,则26m m 1=⨯=AB l AB μ 答:曲柄的长度为26mm; 2-11 解:用作图法求解,主要步骤: 1计算极位夹角:︒=+-⨯︒=+-⨯︒=0111118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出D 、C 1、C 2三点,如图所示 4过D 点作C 1D 的垂线,并与C 1C 2的连线交于A 点 5从图中量得AD =220mm,AC 1=234mm,AC 2=180mm,则:27mm 212=⨯=AC AC l AB -μ, 207mm 212=+⨯=AC AC l BC μ,220m m =⨯=AD l AD μ答:曲柄的长度为27mm,连杆的长度为207mm,机架的长度为220mm;三、凸轮机构3-1 判断题1√ 2× 3√ 4× 5× 6× 7× 8× 9√ 10√ 11√ 12√ 13√ 14√ 15× 16√ 17√ 18√ 19× 3-2 填空题1使用 2盘形 3凸轮轮廓 4变曲率 5行程 6行程 7轮廓 8凸轮的转角,从动件的位移 9最小 10法线 11大 12等速 13小 14许用压力角 15低 16大 17大 18内凹 19抛物线 20刚性 3-3 选择题1B 2A 3A 4A 5A 6C 7A 8A 9A 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17B 18A 19A 20C 21D 22A 23B 24D 25B 26B 27C 3-4 解:1凸轮的基圆和基圆半径的标注如图所示2从动件的位移线图s-t 和升程h 的标注如图所示 3-5 解:凸轮的位移线图如图所示;3-6 解:1凸轮的位移线图如图所示2凸轮的位移线图如图所示3-7 解:所设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示3-8 解:所设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示3-9 解:各凸轮机构中b、c点的压力角如图所示四、间歇运动机构4-1 判断题1√ 2√ 3× 4√ 5√ 6× 7× 8×4-2 填空题1周期性 2棘轮 3内 42 5锯4-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A五、联接5-1 判断题1× 2√ 3√ 4× 5√ 6√ 7×8× 9× 10× 11× 12√ 13× 14×15× 16× 17√ 18× 19× 20√ 5-2 填空题1牙型 2大 3越高 4自锁性 54 6螺钉 7拧紧力矩 8防松 9一致 10摩擦 11直线 12梯形 13传力,传导,调整 14右 15轴和毂,挤压 16轴的直径,轴头 17A,B,C,C 18增加键的长度 19B 2080 5-3 选择题1B 2A 3A 4C 5D 6C 7B 8A 9A 10D 11B 12A 13B 14B 15C 16A 17B 18A 19A 20B 21A 22B 23A 24B 25C 26B 27D 28B 29C 30A 31A 32A 33A 34D 35A 36A 37A 38A 39A 40A 41A 42B 43A 44D 45A 5-4 解:该螺栓连接为松螺栓连接,其强度条件为:[]214Fσσπd =≤ 拉杆材料为Q235,其235MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]235138.24MPa 1.7s σσS=== 则:114.56mm d ≥== 查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =20mm 的粗牙普通螺纹; 答:拉杆螺纹的直径为M20;5-5 解:该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 0Ra CF F F zmf=≥,查教材表5-2可知,M16的螺栓的小径d 1=;取C =,则: 答:该螺栓组能承受的横向载荷应不大于; 5-6 解:该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 各螺栓所受轴向工作载荷220005500N 4Q E F F n=== 各螺栓所受残余预紧力F R =,各螺栓所受总轴向拉力F a =F E +F R = F E =×5500=8800N拉杆材料为Q235,其235MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]235156.67MPa 1.5s σσS===则:19.64mm d查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =12mm 的粗牙普通螺纹; 答:所求螺栓直径为M12; 5-7 解:该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2ae F σσπd =≤ 材料为35钢,其315MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]315210MPa 1.5s σσS===查教材表5-2可知,M16的螺栓的小径d 1=;则:0Ra CF F F zmf=≥,[]221420.15 3.1413.83521024.27kN 5.2 5.2 1.2R zmf πd σF C ⨯⨯⨯⨯⨯≤==⨯答:允许承受的最大载荷不大于;5-8解:1确定螺杆的直径该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ F a =W =20kN材料为45钢,其355MPa s σ=,该连接不需严格控制预紧力,取安全系数S =4,则:查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =24mm 的粗牙普通螺纹; 2确定扳手手柄的最小长度查教材表5-2可知公称直径d =24mm 粗牙普通螺纹中径d 2=,则:122.05120221102.55mm 200ad F L F ⨯≥==,取L =1103mm 答:1螺杆直径为M24;2扳手手柄的最小长度为1103mm; 5-9解:1校核螺栓的剪切和挤压强度该螺栓连接为受横向工作载荷的铰制孔螺栓连接:剪切强度条件为:[]204F ττm πd =≤;挤压强度条件为:[]p 0p σδσ≤=d F查教材表5-3可知:级的螺栓的σbp =800Mpa ;σs =640Mpa ;查教材表5-4可知:s τ=,s p =则:[]640256MPa 2.5sτστS ===;bp p p800320MPa 2.5σσS ⎡⎤===⎣⎦ 2204424237.72MPa 256MPa /41 3.1412F τm πd ⨯===<⨯⨯;p 02423 5.27MPa<320MPa 2023F σd δ===⨯ 答:所用螺栓满足剪切和挤压强度要求 2平键的选择及强度校核选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b =16mm,h = 10mm,L = 70mm;键的标记为:键 16×70 GB/T 1096 —2003;答:所选择的键不满足强度要求; 5-10解:该螺栓连接为受横向工作载荷的普通螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 级的螺栓的640MPa s σ=,取安全系数S =,则:[]640426.67MPa 1.5s σσS===取C =,则:31.263012.115kN 660.166510a CT F fr -⨯≥==⨯⨯⨯则: 查教材表5-2可知,可选小径d 1=,公称直径d =10mm 的粗牙普通螺纹; 答:螺栓直径为M10; 5-11解:该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2ae F σσπd =≤ 受力分析如图所示将外载荷P 向螺栓组中心简化得螺栓组所受的转矩T 和横向载荷P 横向载荷P = 10000N ;转矩T =⨯ = 3000000 N ·mm,方向如图所示由于横向载荷作用每个螺栓受到的横向力1234100002500N 44P P P P P F F F F ======由于转矩作用每个螺栓受到的横向力12347071N 4T T T T T F F F F r ======由图可知,螺栓1、2所受的横向力相等,螺栓3、4所受的横向力相等,且螺栓1、2所受的横向力最大,其值为m =1,取C =,则:1 1.29013.867603.5N 10.16a CF F mf ⨯≥==⨯ 查设计手册可知,可选小径d 1=,公称直径d =36mm 的粗牙普通螺纹;答:该螺栓组螺栓的小径须大于,可选M36的螺栓;5-12 解:略 5-13解:1确定螺柱直径该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为:[]215.2a e F σσπd =≤ 每个螺栓平均承受的轴向工作载荷:223.1431607536N 448E πpDF z ⨯⨯===⨯ 取残余预紧力F R =,则各螺栓所受总轴向拉力F a =F E +F R = F E =×7536=级螺栓的400MPa s σ=,按控制预紧力取安全系数S =,则:[]400266.67MPa 1.5sσσS === 则:111.03mm d ≥查教材表5-2可知,可选小径d 1=,公称直径d =16mm 的粗牙普通螺纹; 2确定螺柱分布直径取螺柱间距为5d ,则055816203.82mm 3.14zd D π⨯⨯===,取D 0=200mm答:连接螺栓直径可选M16的粗牙普通螺纹,分布直径为200mm; 5-14解:1平键类型和尺寸选择安装齿轮处的键:选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 25mm,h = 14mm,L =80mm;键的标记为:键 25×80 GB/T 1096 —2003;安装联轴器处的键:选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 20mm,h = 12mm,L =100mm;键的标记为:键 20×100 GB/T 1096 —2003;2平键连接强度的校核安装齿轮处平键强度校核:()()p 4480046.18MPa 100~120MPa 90148025T σdhl⨯===<⨯⨯-安装联轴器处平键强度校核:()()p 4480047.62MPa 50~60MPa 701210020T σdhl⨯===<⨯⨯-所选择的平键满足强度要求 答:所选择的平键满足强度要求5-15解:1平键类型和尺寸选择选A型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 22mm,h = 14mm,L =100mm;此键的标记为:键 22×100 GB/T 1096 —2003;2传递的最大扭矩查教材表5-7得σp =100 ~ 120Mpa,取σp =120Mpa答:能传递的最大扭矩不大于·m;5-16解:1平键类型和尺寸选择选A型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b= 25mm,h= 14mm,L = 90mm;此键的标记为:键 25×90 GB/T 1096 —2003;2平键连接强度的校核所选择的平键满足强度要求答:所选择的平键为键 25×90 GB/T 1096 —2003;经验算该键满足强度要求;六、带传动和链传动6-1 判断题1× 2× 3√ 4√ 5× 6× 7×8√ 9× 10× 11√ 12× 13√ 14√15× 16× 17× 18× 19× 20× 21√22× 23× 24√ 25×6-2 填空题1中心角,120° 2两侧,40° 3梯形,7,Y4初拉力,摩擦系数,小轮包角 5越大 65~25 7小8带的基准长度 9平行,对称平面应在同一平面 10小11传动比 12张紧轮 13摩擦力 14可以15弹性滑动,打滑 16打滑 1710 18外19主 20小 214 22型号 23主24绳芯 25平均,瞬时 26链轮的多边效应27不能保持恒定的瞬时传动比;传动平稳性差;工作时有噪音等28偶,奇 29疲劳破坏,胶合 30外链板与销轴31制造精度的影响,致使各排链的载荷分布不均32大,跳齿 33少,冲击,动载荷6-3 选择题1C 2B 3B 4A 5A 6A 7C8A 9B 10B 11A 12A 13C 14A15C 16A 17A 18C 19A 20D 21D22A 23A 24B 25A 26A 27A 28A29D 30B 31B 32A 33B 34A 35B36A 37B 38C6-4解:1小轮包角2带的几何长度查教材表6-3可知,选带的基准长度L d=2800mm3不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速1221d d n d i n d ==,11221460150547.5r /min 400d d n d n d ⨯===4滑动率ε=时大带轮的实际转速()12211d d n d i n d ε==-,()()11221146015010.015539.3r /min 400d d n d εn d -⨯⨯-=== 答:1小轮包角为°;2带的几何长度为,应选带的基准长度2800mm ;3不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速min ;4大带轮的实际转速min;6-5解:1确定带的基准长度L d查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 2确定实际中心距a 取实际中心距a =530mm 3计算所需带的根数z查教材表6-5得P 0=;查教材表6-6得ΔP 0=;查教材表6-7得K α=;查教材表6-3,K L =,则:取z =3根答:1带的基准长度L d =1600mm ;2实际中心距a =530mm ;3所需带的根数为3根;6-6解:查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 取实际中心距a =460mm查教材表6-5得P 0=;查教材表6-6得ΔP 0=;查教材表6-7得K α=;查教材表6-3,K L =,查教材表6-8取工作情况系数K A =答:能传递的最大功率为; 6-7解: 1选择V 带型号查教材表6-8取工作情况系数K A =,故:c 1.17.58.25kW A P K P =⨯=⨯= 根据P c 和n 1,由图6-12选用A 型普通V带; 2确定大小带轮基准直径由1选择知小带轮基准直径d d1的取值范围为112~140mm,又由教材表6-5知此范围内d d1只有112mm 、125mm 、140mm 三种取值,现选取d d1=125mm;则:根据教材表6-2选从动轮基准直径d d2=280mm; 3验算带速带速在5~25m/s 范围内,带速合适; 4求V 带的基准长度和中心距初定中心距的取值范围0283.5810a ≤≤,现取初定中心距a 0=500mm 带的初定长度:查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 带传动的中心距:d d0016001648500476mm 22L L a a --≈+=+=取实际中心距a =476mm中心距变动范围为452~500mm 5验算小轮包角α1=°>120°,合适;6确定带的根数查教材表6-5得P 0=;查教材表6-6得ΔP 0=;查教材表6-7得K α=;查教材表6-3,K L =,则:取z =5根7计算单根V带的预紧力 查教材表6-1得q =m,则: 8计算带轮轴上的压力 9带轮结构设计略 6-8解: 1求链节数由教材表6-9查得链节距p=取链节数L p=1322求链所能传动的最大功率由教材图6-25查得P0=10kW,查表6-11得K A=,查表6-12得K Z=,单排链取K m=1,则:答:1链节数L p=132;2链所能传动的最大功率P=10kW;6-9解:由教材表6-9查得链节距为p=的链号为12A由n1=min、链号12A查教材图6-25可得P0=20kW6-10解:由教材表6-9查得满足极限载荷Q = 50kN的链号为16A,链节距为p=由教材图6-25查得P0=40kW,查表6-12得K Z=,单排链取K m=1,则:答:链能传递的功率为;6-11解:1选择链号由传动比i= 3查教材表6-10 取z1=25,则z2=i z1=3×25=75查表6-11取K A=,查表6-12取K z=,单排链取K m=1,由式6-22b得根据P0=和n l=720r/min查教材图6-25可选链号10A2确定润滑方式由表6-9查得链节距p=答:由链号10A,v=s,查图6-26,可选择油浴或飞溅润滑;6-12解:1两轮的合理转向如图所示2两轮的包角如图所示3V带与带轮接触处的弯曲应力分布如图所示,σb1>σb24载荷过大时,打滑首先出现在小带轮处;由于小带轮上的包角小于大带轮上的包角,因此小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力,故打滑首先出现在小带轮处5d11 3.1410014607.64m/s 601000601000πd n v ⨯⨯===⨯⨯,带速在5~25m/s 范围内,带速合适6-13解:图a 、b 、c 所示的链传动布置中链轮均按逆时针旋转七、齿轮传动7-1 判断题1√ 2× 3× 4√ 5× 6× 7× 8√ 9× 10√ 11√ 12√ 13√ 14√ 15× 16× 17× 18√ 19× 20× 21× 22× 23× 24× 25× 26× 27√ 28× 29× 30√ 31× 32√ 33× 34× 35× 7-2 填空题1基圆,基圆 220° 3等于,大于 4恒定,不变 5两轮的模数相等、压力角相等 6≥1,实际啮合线段/基圆齿距 7轴向力,8°~25° 8两轮的模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等方向相反9右,14°30′,3mm 10相切,相割,相离11正,弯曲 1217 13少,小 14≤350HBS,齿面点蚀 15轮齿折断 16高20~50HBS,5~10mm 17齿面磨损 18硬度 19相反,相同 20相同,不同 21多 22 2320~40 24少,大,弯曲 25浸油 2610 27直径大小 28500 29铸造30同时参加啮合的齿对数 7-3 选择题1B 2C 3A 4C 5B 6B 7C 8B 9C 10D 11D 12D 13A 14D 15B 16D 17A 18C 19A 20C 21A 7-4解:1啮合线N 1N 2如图所示;2节点P 如图所示;3两轮的节圆如图所示 7-5解:分度圆直径:11 2.52050mm d mz ==⨯=,22 2.540100mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径:a11a (2)(2021) 2.555mm d z h m *=+=+⨯⨯=齿根圆直径:f 11a (22)(202120.25) 2.543.75mm d z h c m **=--=-⨯-⨯⨯= 基圆直径:b11cos 50cos 2046.985mm d d α==⨯= 标准中心距:125010075mm 22d d a ++=== 答:两轮的分度圆直径分别为50mm 、100mm,两轮的齿顶圆直径分别为55mm 、105mm,两轮的齿根圆直径分别为、,两轮的基圆直径分别为、,标准中心距为75mm;7-6解: 模数:12221204mm 2040a m z z ⨯===++ 分度圆直径:1142080mm d mz ==⨯=,22440160mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径:a11a (2)(2021)488mm d z h m *=+=+⨯⨯=齿根圆直径:f 11a (22)(202120.25)470mm d z h c m **=--=-⨯-⨯⨯=答:两轮的模数为4mm,两轮的分度圆直径分别为80mm 、160mm,两轮的齿顶圆直径分别为88mm 、168mm,两轮的齿根圆直径分别为70mm 、150mm;7-7解:1验算齿面接触疲劳强度查表7-6取载荷系数K =,查表7-7取弹性系数Z E =22175325z u z ===,275mm b b ==,1132575mm d mz ==⨯= []Hlim H H S σσ=,查表7-4取Hlim1580MPa σ=、Hlim2300MPa σ=,Hlim Hlim2300MPa σσ== 查表7-8取H 1.1S =,[]Hlim H H300272.73MPa 1.1S σσ===满足齿面接触强度要求; 2验算齿根弯曲强度查图7-26得Y Fa1=、Y Fa2=,查图7-27得Y Sa1=、Y Sa2=[]FFE F S σσ=,查表7-4取FE1450MPa σ=、FE2230MPa σ=,查表7-8取F 1.25S =[]FE1F1F450360MPa 1.25S σσ===,[]FE2F2F 230184MPa 1.25S σσ=== 满足齿根弯曲强度要求;答:齿面接触强度和齿根弯曲强度均满足 7-8解:开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损和齿根折断, 由[]1Fa SaF F 212KTY Y bm z σσ=≤得齿轮所能传递的最大转矩21F 1max Fa Sa[]2bm z T K Y Y σ=⋅查表7-6取载荷系数K =,b =b 2=40mm查图7-26得Y Fa1=、Y Fa2=,查图7-27得Y Sa1=、Y Sa2=考虑磨损对齿厚的影响[]FE F F0.7S σσ=⨯,查表7-4取FE1FE2120MPa σσ==,查表7-8取F 1.3S =F1Fa1Sa 2[]64.6214.232.91 1.56Y Y σ==⨯,F2Fa2Sa2[]64.6216.362.27 1.74Y Y σ==⨯,F F1F2Fa Sa Fa1Sa1Fa2Sa2[][][]min ,14.23Y Y Y Y Y Y σσσ⎧⎫==⎨⎬⎩⎭齿轮传动传递的最大功率1max 1max 66118583.33500.62kW 9.55109.5510T n P ⋅⨯===⨯⨯ 答:该齿轮传动所能传递的最大功率为; 7-9解:1选择材料、确定许用应力1由表7-4选小齿轮材料用38SiMnMo 调质,硬度为260HBS,σHlim1=720MPa,σFE1=590MPa,大齿轮材料为40Cr 调质,硬度为230HBS,σHlim2=700MPa,σFE2=580MPa;属软齿面传动,二者的硬度差为30HBS;2由表7-8取S H =,S F =,许用应力[]Hlim1H1H720654.55MPa 1.1S σσ===,[]H2700636.36MPa 1.1σ== []FE1F1F590472MPa 1.25S σσ===,[]F2580464MPa 1.25σ== 2按齿面接触强度设计 1设齿轮的精度等级为8级2齿轮齿数取z 1=25,z 2=iz 1=×25=80,实际传动比80 3.225i ==3小齿轮传递的转矩 4计算小齿轮分度圆直径由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 1φ=,由表7-7取弹性系数Z E =2,则:5模数1153.24 2.13mm 25d m z ===,由表7-1取标准值m = 齿轮分度圆直径:11 2.52562.5mm d mz ==⨯=,22 2.580200mm d mz ==⨯=6齿宽d 1162.562.5mm b d φ==⨯=,取b 2=63mm,b 1=68mm7中心距3验算轮齿的弯曲强度由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2= 故所设计齿轮是安全的; 4齿轮的圆周速度查表7-5可知齿轮选用8级精度是合适的; 其他计算从略; 7-10解:1选择材料、确定许用应力1由表7-4大、小齿轮材料均选用40Cr 调质后表面淬火,小齿轮齿面硬度为52HRC,σFE1=720MPa,大齿轮齿面硬度为50HRC,σFE2=700MPa;属硬齿面传动;2由表7-8取S F =,考虑磨损对齿厚的影响,许用应力[]FE F F0.7S σσ=⨯[]FE1F1F7200.70.7403.2MPa 1.25S σσ=⨯=⨯=,[]F27000.7392MPa 1.25σ=⨯= 2按齿轮弯曲强度设计1齿轮齿数取z 1=17,z 2=iz 1=×17=,取z 2=73,实际传动比73 4.2917i ==2小齿轮传递的转矩 3计算齿轮模数由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 0.6φ=由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2=Fa1Sa1F1 3.07 1.530.0116[]403.2Y Y σ⨯==,Fa2Sa2F2 2.26 1.750.0101[]392Y Y σ⨯== 由表7-1取m =3mm 4齿宽d 10.631730.6mm b d φ==⨯⨯=,取b 2=32mm,b 1=37mm其他计算从略; 7-11解: 螺旋角:n 12()4(2150)arccos arccos 184********m z z a β+⨯+'''===⨯ 分度圆直径:n 1142188.73mm cos cos184748m z d β⨯==='''齿顶圆直径:a11n 288.732496.73mm d d m =+=+⨯= 齿根圆直径:f11n 2.588.73 2.5478.73mm d d m =-=-⨯=答:螺旋角为847418'''︒,分度圆直径分别为、,齿顶圆直径分别为、,齿根圆直径分别为、;7-12解:小齿轮传递的转矩:6611109.55109.551079583.33N mm 1200P T n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ 小齿轮分度圆直径:n 1132886.96mm cos cos15m z d β⨯=== 圆周力:1t1t 212279583.331830.34N 86.96T F F d ⨯==== 径向力:t1n r1r2tan 1830.34tan 20689.69N cos cos15F F F αβ⨯==== 轴向力:a1a 2t1tan 1830.34tan15490.44N F F F β===⨯= 答:作用在两个齿轮上的圆周力为,径向力为,轴向力为;7-13解:1选择材料、确定许用应力1由表7-4选大、小齿轮材料均用40Cr,并经调质后表面淬火,齿面硬度为50~55HRC,σHlim1=σHlim2=1200MPa,σFE1=σFE2=720MPa,属硬齿面传动;2由表7-8取S H =1,S F =,许用应力[][]Hlim1H1H2H12001200MPa 1S σσσ====,[][]FE1F1F2F 720576MPa 1.25S σσσ==== 2按齿根弯曲强度设计 1设齿轮的精度等级为8级2齿轮齿数取z 1=17,z 2=iz 1=×17=,取z 2=61,实际传动比61 3.5917i ==3小齿轮传递的转矩 4初选螺旋角β=15o 5计算法向模数由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 0.5φ= 当量齿数:1v1331718.86cos cos 15z z β===,v236167.69cos 15z == 由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2=[]Fa1Sa1F1 2.97 1.550.0080576Y Y σ⨯==,[]Fa2Sa2F2 2.29 1.730.0069576Y Y σ⨯== 由表7-1取标准值m n = 6中心距n 12() 2.5(1761)100.94mm 2cos 2cos15m z z a β+⨯+===⨯,取实际中心距a =101mm7修正螺旋角 8齿轮分度圆直径n 11 2.51744.03mm cos cos15739m z d β⨯===''',n 22 2.561157.97mm cos cos15739m z d β⨯==='''9齿宽d 10.544.0322.02mm b d φ==⨯=,取b 2=25mm,b 1=30mm3验算齿面接触强度由表7-7取弹性系数Z E =2 所设计齿轮是安全的; 4齿轮的圆周速度查表7-5可知齿轮选用8级精度是合适的; 其他计算从略; 7-14解:分度圆锥角:11219arctanarctan 26335438z z δ'''===, 分度圆直径:1151995mm d mz ==⨯=,22538190mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径:a1112cos 9525cos 263354103.94mm d d m δ'''=+=+⨯⨯= 齿根圆直径:f1112.4cos 95 2.45cos 26335484.27mm d d mδ'''=-=-⨯⨯=锥距:1106.21mm 2R === 齿顶角和齿根角:a f 1.2 1.25arctan arctan 31359106.21m R θθ⨯'''====顶锥角:a11a 26335431359294753δδθ'''''''''=+=+= 根锥角:f 11f 26335431359231955δδθ'''''''''=-=-=答:分度圆锥角分别为453326'''︒、66263'''︒,分度圆直径分别为95mm 、190mm,齿顶圆直径分别为、,齿根圆直径分别为、,锥距为,齿顶角和齿根角为95313'''︒,顶锥角分别为357429'''︒、50466'''︒,根锥角为559123'''︒;7-15解:小锥齿轮传递的转矩:661139.55109.551029843.75N mm 960P T n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ 小锥齿轮分度圆直径:11425100mm d mz ==⨯= 小锥齿轮分度圆锥角:11225arctan arctan 22371160z z δ'''=== 小锥齿轮齿宽中点的分度圆直径:m111sin 10050sin 22371180.77mm d d b δ'''=-=-=圆周力:N d T F F m t t 98.78377.8075.29843221121=⨯=== 径向力、轴向力:N F F F t a r 28.248117322cos 20tan 98.738cos tan 1121='''︒⨯︒⨯===δα 答:作用在两个齿轮上的圆周力为,齿轮1的径向力和齿轮2的轴向力为,齿轮1的轴向力和齿轮2的径向力为;7-16解:1两图在K 点的圆周力和轴向力的方向如图所示 2两图各轮的转向如图所示 3斜齿轮的旋向如图所示 7-17解:1齿轮2的轮齿旋向及转动方向如图所示 2两轮在啮合点处各力的方向如图所示 7-18解:1从动轮2的转动方向如图所示 2各轮在啮合点处各力的方向如图所示 7-19解:1其它各轴的转向如图所示2齿轮2、3、4的轮齿旋向如图所示3各轮齿在啮合处的三个分力方向如图所示7-20解:1斜齿轮3和斜齿轮4的轮齿旋向如图所示2圆锥齿轮2和斜齿轮3所受各力的方向如图所示八、蜗杆传动8-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√ 8×9× 10√ 11× 12× 13√ 14× 15√8-2 填空题1斜,齿轮 2低,好,1、2、4、6 3越大 4低5合金钢,渗碳淬火,锡青铜 6m a1=m t2=m,αa1=αt2=α ,γ=β旋向相同7斜齿轮齿条的啮合 8mq 9直径系数 10蜗轮11浸油,压力喷油8-3 选择题1C 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A 12D 13B 14A15A 16A 17A 18B8-4解:1各图未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向如图所示2a图蜗轮左旋,b图蜗杆左旋,c图蜗轮右旋,d图蜗轮右旋3各图蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力方向如图所示a bc d8-5解:1各轮的转动方向如图所示2斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的轮齿螺旋线方向如图所示 8-6解:25.1345312===z z i ,()()m m 5.157531055.05.02=+⨯⨯=+=z q m a 答:传动比为,标准中心距为; 8-7解:11轮为左旋,2轮为右旋,4轮为顺时针转动 22轮各分力的方向如图所示 3根据中心距相等2cos 2)(4321d d z z m a n +=+=β,解得9105120'''=β根据γtan 33mz d =,解得6381110'''=γ 34341213434ηηi i T i T T == 解得m N 03.4394⋅=T答:斜齿轮螺旋角为12°50′19″,蜗杆导程角11°18′36″,作用在蜗轮上转矩为·m8-8解:1蜗杆旋向如图所示,蜗轮右旋 2蜗轮啮合点处各力的方向如图所示3轴向力和圆周力方向反向,径向力方向不变 4m m 64881=⨯==mq d ,m m 48060822=⨯==mz d ,mm 272248064221=+=+=d d a 答:蜗杆的分度圆直径为64mm,蜗轮的分度圆直径为480mm,传动的中心距为272mm;九、轮系9-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√ 8√ 9√ 10× 9-2 填空题1固定 2周转 3首轮,末 4行星,差动 5行星,差动 6定轴,差动,行星 7行星轮,中心轮 8行星架 9-n H ,转化轮系 10大,简单 9-3 选择题1A 2B 3B 4C 5A 6B 9-4解:1根据213d r r +=和齿轮1、2、3模数相同得:60202202213=⨯+=+=z z z 2该轮系为定轴轮系,其传动比为: 3min r/45.1773.51001515===i n n 4各轮转向如图所示答:齿轮3的齿数为60,轮系的传动比为,n 5大小为min,各轮的转向如图所示; 9-5解:1该轮系为定轴轮系,其传动比为:2各轮转向如图所示答:n 4的大小为min,各轮的转向如图所示; 9-6解:1该轮系为定轴轮系,其传动比为: 2各轮转向如图所示答:n 8的大小为40r/min,各轮的转向如图所示; 9-7解:1该轮系为周转轮系,其传动比为: 25.128010003113--===n n i 答:n 3=-80 r/min ,i 13=-; 9-8解:1根据2231r r r r ++='和各轮模数相等得:202025652213==='----z z z z 2该轮系为周转轮系,其传动比为:n H 的转向与n 1相同答:齿轮3的齿数为20,n H 的大小为min,n H 的转向与n 1相同; 9-9解:该轮系为周转轮系,其传动比为:n H 的转向与n 1相反答:行星架H 的转速的大小为min,n H 的转向与n 1相反; 9-10解:1该轮系为周转轮系,其自由度F =3n ―2p l ―p h =3×4―2×4―3=1,该轮系为行星轮系2该轮系为周转轮系,其传动比为:208013213231H 13-----====z z z z z z n n n n i H H ,03=n =H i 1 5n 1与n H 转向相同答:图示轮系为行星轮系,轮系的传动比为5,n 1与n H 转向相同;十、轴承10-1 判断题1× 2√ 3× 4√ 5× 6√ 7× 8√ 9√ 10× 11√ 12√ 13× 14× 15√ 10-2 填空题1滑动,滚动 2承受轴向载荷,轴向承载,越大3外圈,内圈,滚动体,保持架 4阻力小,冲击 5向心,推力 660 7深沟球轴承,6312 8轴向承载 9点蚀,磨损,塑性变形 10接触式,非接触式 11外圈,承载 12液体摩擦,非液体摩擦 13向心,推力 14散热,减小接触应力,吸振,防锈 15内表面 16间歇,低,轻 17滑动18形成楔形油楔,相对运动,有一定粘度的润滑油 19低,高 20磨损,胶合10-3 选择题1D 2A 3A 4D 5C 6B 7B 8A 9C 10B 11A 12A 13A 14A 15B 16C 17A 18A 19A 20A 21A22D 23C 24A 25A 26C 27A 28A 29B 30A 10-4解: 1初选轴承型号由于轴径已确定,所以采用验算的方法确定轴承的型号;初选6207轴承,查教材附表3得6207轴承的C =25500N,C 0r =15200N2求当量动载荷F a /C or = 720/15200= ,根据F a /C or 值由教材表10-7线性插值求e 值0.220.260.220.0470.0280.0560.028e --=--,0.247e = F a /F r =720/1770=>e ,由教材表10-7查得X =,根据F a /C or 值由教材表10-7线性插值求Y 值1.99 1.71 1.990.0470.0280.0560.028Y --=--, 1.8Y = P =XF r +YF a =×1770+×720=3求轴承寿命查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p = 所选轴承6207不合适改选6307轴承按照上述步骤重新计算,此处不再详细计算,只给出计算结果如下:C =33200N,C 0r =19200N,F a /C or = ,e =,F a /F r =>e ,X =,Y =,P =,L h =12089h>6000h答:所选轴承6307合适 10-5解:P =F r =1500N,查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p =,查教材附表3得6309轴承的C =52800N答:该轴承满足使用寿命要求 10-6解: 1选择轴承根据轴承类型为角接触球轴承和轴颈70mm 从表中选择7214C 轴承 2计算轴承寿命P =40600N,查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p =,从表中查得7214C 轴承的C =69200N3判断轴承的压紧和放松当A +S 2<S 1时,轴承1被压紧,轴承2被放松答:1选择7214C 轴承;2轴承寿命为13340h ;3当A +S 2<S 1时,轴承1被压紧,轴承2被放松;10-7解:1求轴承所受的径向力80802800933.3N 240240r rC F F ⨯===,2800933.31866.7N rD r rC F F F =-=-= 2确定轴承内部附加轴向力的方向:S C 向左,S D 向右 3求轴承的内部附加轴向力S C ==×=,S D ==×=4求轴承的轴向力A +S D =750+=>>S C ,所以轴承C 被压紧,轴承D 被放松 F aC = A +S D =,F aD = S D =答:F aC =,F aD =10-8解:1确定轴承内部附加轴向力S的方向:S1向左,S2向右2求轴承的内部附加轴向力S1==×1400=952N,S2==×900=612N3求轴承的轴向力A+S2=800+612=1412N>952N>S1,所以轴承1被压紧,轴承2被放松F a1= A+S2=800+612=1412N,F a2= S2=612N4求轴承的当量动载荷查教材表10-7知7210AC轴承的e=F a1/ F r1=1412/1400=>= e,查教材表10-7取X1=,Y1=F a2/ F r2=612/900== e,查教材表10-7取X2=1,Y2=0P1=X1F r1+Y1F a1=×1400+×1412=P2=X2F r2+Y2F a2=1×900+0×612=900NP=max{P1,P2}=5求轴承寿命查教材表10-8取f t=1,查教材附表4得7210AC轴承的C=40800N, 答:该轴承的寿命为;10-9解:1确定轴承内部附加轴向力S的方向:S1向右,S2向左2求轴承的内部附加轴向力查设计手册得30212轴承的e=,Y=S1=F r1 /2Y=4800/3=1600N,S2=F r2 /2Y=2200/3=,3求轴承的轴向力A+S1=650+1600=2250N>>S2,所以轴承2被压紧,轴承1被放松F a1=S1=1600N,F a2= A+S1=2250N4求轴承的当量动载荷F a1/ F r1=1600/4800=<= e,查教材表10-7取X1=1,Y1=0F a2/ F r2=2250/2200=>= e,查教材表10-7取X2=,Y2=P1=X1F r1+Y1F a1=1×4800+0×1600=4800NP2=X2F r2+Y2F a2=×2200+×2250=4255NP=max{P1,P2}=4800N5求轴承寿命查教材表10-8取f t=1,10-9取f p=,查教材附表5得30212轴承的C=102000N, 答:该对轴承合适10-10解:1初选轴承型号由于轴径已确定,所以采用验算的方法确定轴承的型号;初选30207轴承,查设计手册得30207轴承的e=,Y=,C=54200N2求轴承所受的径向力119519527102072.4N 60195255rr FF⨯===+,2127102072.4637.6Nr r rF F F=-=-=3确定轴承内部附加轴向力S的方向:S1向右,S2向左4求轴承的内部附加轴向力S1=F r1 /2Y==,S2=F r2 /2Y==,5求轴承的轴向力A +S 2=960+=>>S 1,所以轴承1被压紧,轴承2被放松 F a1=A +S 2=,F a2= S 2=6求轴承的当量动载荷F a1/ F r1==>= e ,查教材表10-7取X 1=,Y 1= F a2/ F r2==<= e ,查教材表10-7取X 2=1,Y 2=0 P 1=X 1F r1+Y 1F a1=×+×= P 2=X 2F r2+Y 2F a2=1×+0×= P =max{P 1,P 2}=7求轴承寿命查教材表10-8取f t =1,10-9取f p = 答:选用30207轴承合适 10-11解: 1选择轴承材料选择轴承材料为ZCuSn10P1,查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =15Mpa,pv =15Mpa ·m/s,v =10m/s2选择轴承宽径比据径向滑动轴承宽径比的选择范围,选取B/d =1,B =1×100 =100mm 3验算轴承工作能力 压强p 的验算:[]r 200002MPa<15MPa=100100F p p Bd ===⨯ pv 的验算:[]r 20000120012.57MPa m/s<15MPa m/s=1910019100100F n pv pv B ⨯===⋅⋅⨯v 的验算:[]3.1410012006.28m/s<10m/s=601000601000πdn v v ⨯⨯===⨯⨯答:从上面的验算可知所选择的轴承材料合理10-12解: 1选择轴承材料选择轴承材料为ZCuSn5Pb5Zn5,查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =8Mpa,pv =15Mpa ·m/s,v =3m/s2验算轴承工作能力 压强p 的验算:[]r 50000.16MPa<8MPa=200160F p p Bd ===⨯ pv 的验算:[]r 50003000.39MPa m/s<15MPa m/s=1910019100200F n pv pv B ⨯===⋅⋅⨯v 的验算:[]3.141603002.51m/s<3m/s=601000601000πdn v v ⨯⨯===⨯⨯答:从上面的验算可知所选择的轴承材料合理 10-13解: 1查许用值查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =15Mpa,pv =15Mpa ·m/s 2由压强p 确定的径向载荷 3由pv 确定的径向载荷答:轴承的主要承载能力由pv 确定,由2和3可知,该轴承的最大径向载荷为23875N;十一、轴11-1 判断题1× 2× 3× 4× 5√ 6√ 7× 8√ 9√ 10√ 11× 12× 13× 14× 15√ 11-2 填空题1转轴,心轴,传动轴 2心,转 3回转 4轴径5轴向定位,工作 6相对转动,键连接,花键连接 7轴端,轴向 83nPC d ≥ 9[]w 1-3e e 1.0σσ≤=d M 10应力集中 11-3 选择题1A 2A 3A 4A 5B 6A 7B 8A 9A 10C 11A 12A 13A 14A 15A 16A 11-4解:材料为40Cr 的传动轴,C 取小值98,则:07mm .5280129833=⨯=≥n P C d ,圆整为标准值取d =56mm答:轴的直径可取56mm; 11-5解:由[]3T 62.01055.9nP d τ⨯≥得[]631055.92.0⨯≤nd P T τ,则: 答:该轴能传递的最大功率为; 11-6解: 1计算支反力425.5r/min 1212==n z z n ,mm 246886N 1055.9262⋅=⨯=n PT 圆周力F t :N 21667632468862222t =⨯⨯==d T F 合力F n :N 230520cos 2166cos 0t n ===αF F 支反力:N 5.11522n r2r1===FF F2计算弯矩并绘制弯矩图。

机械设计基础-计算题

机械设计基础-计算题

如图所示的行星 轮机构,为了受 力均衡,采用了 两个对称布置的 行星轮2及2’,
例题1 计算机构的自由度 复合铰链有几处? 1处
5
4 3
② ④

局部自由度有几处? 虚约束有几处? 2处
机构由几个构件组成 5个 活动构件有 4个
2③
低副有
4个
高副有
2个
1
F = 3n–2PL–PH
= 3× 4 – 2×4 – 2 =2
机车驱动轮
A
M
B
N
O1
O3
若计入虚约束,则机构
自由度数就会:减少
(4)构件中对传递运动不起独立作用的对称部分的 约束称为虚约束。
虚约束对运动虽不起作用但
可以增加构件的刚性或使构件受 力均衡,因此在实际机械中并不 少见。但虚约束要求制造精度较 高,若误差太大,不能满足某些 特殊几何要求会变成真约束.
① 1m法
式中,m表示外啮合次数
i15
1 5
(1)3
z2 z3z4 z5 z1z2 z3 z4
z3z4 z5 z1z3 z4
“-”表示首、末两轮转向相反
②画箭头法
具体步骤如下:在图上 用箭头依传动顺序逐一标出 各轮转向,若首、末两轮方 向相反,则在传动比计算结 果中加上“-”号。
2.轮系中所有各齿轮的几何轴线不是都平行, 但首、末两轮的轴线互相平行
用标注箭头法确定
i14
1 4
z2 z3 z4 z1z2 z3
3. 轮系中首、末两轮几何轴线不平行 ②
如下图所示为一空
n8
间定轴轮系,当各轮齿数
及首轮的转向已知时,可
求出其传动比大小和标出
各轮的转向,即:

机械设计基础分章节练习题

机械设计基础分章节练习题

《机械设计基础》课程分章节练习题第一章机械设计基础概论第二章平面机构运动简图及自由度第三章平面连杆机构一、单项选择题1. 机器中各制造单元称为()A.零件B.构件C.机件D.部件2. 机器中各运动单元称为()A.零件B.构件C.部件D.机件3. 在平面机构中,每增加一个低副将引入()A.0个约束B.1个约束C.2个约束D.3个约束4. 机构具有确定相对运动的条件是()A.机构的自由度数目等于主动件数目 B. 机构的自由度数目大于主动件数目C.机构的自由度数目小于主动件数目 D. 机构的自由度数目大于等于主动件数目5. 平面运动副所提供的约束为()A.1B.2C.1或2D.36. 由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( )A.1B.m-1C.mD.m+l7. 平面铰链四杆机构ABCD中,AD为机架,L AB=40mm,L BC=60mm,L CD=120mm,L AD=120mm,那么()A.AB杆为曲柄,CD杆为摇杆 B. AB杆与CD杆均为曲柄C.AB杆与CD杆均为摇杆 D. AB杆为摇杆,CD杆为曲柄8. 无急回特性的平面四杆机构,其极位夹角为( )A.θ<︒0B.θ=︒0C.θ≥︒0D.θ>︒09. 一曲柄摇杆机构,若改为以曲柄为机架,则将演化为()A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.导杆机构10. 铰链四杆机构的死点位置发生在()A.从动作与连杆共线位置B.从动件与机架共线位置C.主动件与连杆共线位置D.主动件与机架共线位置11. 铰链四杆机构ABCD中,AB为曲柄,CD为摇杆,BC为连杆。

若杆长l AB=30mm,l BC=70mm,l CD=80mm,则机架最大杆长为()A.80mmB.100mmC.120mmD.150mm12. 曲柄摇杆机构处于死点位置时,角度等于零度的是()A.压力角B.传动角C.极位夹角D.摆角13. 在铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和小于其它两杆长度之和,则要获得双摇杆机构,机架应取()A.最短杆B.最短杆的相邻杆C.最短杆的对面杆D.无论哪个杆14. 铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和,则机构为()A.曲柄摇杆机构B.曲柄滑块机构C.双曲柄机构D.双摇杆机构15. 在铰链四杆机构中,传动角γ和压力角α的关系是()A.γ=180°-αB.γ=90°+αC.γ=90°-αD.γ=α16. 在下列平面四杆机构中,一定无急回特性的机构是()A.曲柄摇杆机构B.摆动导杆机构C.对心曲柄滑块机构D.偏置曲柄滑块机构17. 偏心轮机构是由铰链四杆机构()演化而来的。

机械设计试题_计算题

机械设计试题_计算题

计算题(共33题)一、平面机构运动简图和自由度(11题)1、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度F=3n-2P l-P H=3×7-2×9-1×2=1 ∵F>0,且机构自由度等于机构原动件数∴机构运动确定。

2、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度F=3n-2P l-P H=3×7-2×9-1=2∵F>0,且机构自由度等于机构原动件数∴机构运动确定。

3、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度F=3n-2P l-P H=3×5-2×7=1第1页,共22页第2页,共22页∵ F >0,且机构自由度等于机构原动件数∴ 机构运动确定。

4、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度 F=3n-2P l -P H =3×4-2×5-1=1∵ F >0,且机构自由度等于机构原动件数∴ 机构运动确定。

5、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度 F=3n-2P l -P H =3×3-2×3-2=1∵ F >0,且机构自由度等于机构原动件数∴ 机构运动确定。

第3页,共22页6、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度 F=3n-2P l -P H =3 ∵ F >0 ∴ 机构运动确定。

7、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度 F=3n-2P l -P H =3×5-2×7=1∵ F >0 ∴ 机构运动确定。

8答:机构自由度 F=3n-2P l -P H =3×8-2×11-1=1∵ F >0 ∴ 机构运动确定。

第4页,共22页9、计算图示机构的自由度,判定机构运动是否确定。

答:机构自由度 F=3n-2P l -P H =3×4-2×4-2=2∵ F >0 ∴ 机构运动确定。

机械设计基础习题2

机械设计基础习题2

《机械设计基础》习题2原理部分目录0. 绪论1. 平面机构及其自由度2. 平面连杆机构3. 凸轮机构4. 齿轮机构5. 轮系6. 其它常用机构7. 机械的动力性能0绪论思考题0-1机器、机构与机械有什么区别?各举出两个实例。

0-2机器具有哪些共同的特征?如何理解这些特征?0-3零件与构件有什么区别?并用实例说明。

举出多个常用的通用机械零件。

0-4机械设计的基本要求是什么?为什么要确定机器的预定使用期限?0-5机械设计的一般过程是什么?1 平面机构及其自由度思考题1-1 什么是高副?什么是低副?在平面机构中高副和低副各引入几个约束?1-2 什么是机构运动简图?绘制机构运动简图的目的和意义?制机构运动简图的步骤?1-3 什么是机构的自由度?计算自由度应注意那些问题?1-4 机构具有确定运动的条件是什么?若不满足这一条件,机构会出现什么情况?习题1-1绘制图示平面机构的机构运动简图。

a) b)c) d)题图1-11-2 计算图示平面机构的自由度。

(机构中如有复合铰链,局部自由度,虚约束,予以指出。

)a) b)c) d题图1-21-3 求出图示平面机构的全部瞬心。

a) b) c)题图1-31-4 图示正切机构中, ,rad/s 61 =ω求构件3的速度3。

2平面连杆机构思考题2-1平面四杆机构的基本形式是什么?它有哪些演化形式?演化的方式有哪些? 2-2什么是曲柄?平面四杆机构曲柄存在的条件是什么?曲柄是否就是最短杆? 2-3什么是行程速比系数?极位夹角?急回特性?三者之间关系如何? 2-4什么是平面连杆机构的死点?举出避免死点和利用死点进行工作的例子。

2-5平面铰链四杆机构的主要演化形式有哪几种?它们是如何演化来的? 2-6平面四杆机构的设计方法有哪几种?它们的特点是什么?习题2-1根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。

题图1-4题图2-12-2画出各机构的压力角传动角。

箭头标注的构件为原动件。

a) b) c)题图2-22-3设计一曲柄摇杆机构,已知摇杆CD 的长度L CD =75mm ,行程速比系数K =1.5,机架AD的长度L AD = 100mm ,摇杆的一个极限位置与机架的夹角ψ=45°,求曲柄连杆的长度L AB ,L BC 。

机械设计基础习题答案

机械设计基础习题答案

平面机构及其自由度1、如图a 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(各尺寸由图上量取),分析其是否能实现设计意图?并提出修改方案。

解 1)取比例尺l μ绘制其机构运动简图(图b )。

图 b )2)分析其是否能实现设计意图。

由图b 可知,3=n ,4=l p ,1=h p ,0='p ,0='F故:00)0142(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l因此,此简单冲床根本不能运动(即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架),故需要增加机构的自由度。

3)提出修改方案(图c )。

为了使此机构能运动,应增加机构的自由度(其方法是:可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副,或者用一个高副去代替一个低副,其修改方案很多,图c 给出了其中两种方案)。

图c 1)图c 2)2、试画出图示平面机构的运动简图,并计算其自由度。

解:3=n,4=lp,0=hp,123=--=hlppnF解:4=n,5=lp,1=hp,123=--=hlppnF3、计算图示平面机构的自由度。

解:7=n,10=lp,0=hp,123=--=hlppnF解:8=n ,11=l p ,1=h p ,123=--=h l p p nF,局部自由度解:9=n ,12=l p ,2=h p ,123=--=h l pp n F解: D,E,FG 与D ,H ,J ,I 为对称结构,去除左边或者右边部分,可得,活动构件总数为7,其中转动副总数为8,移动副总数为2,高副数为0,机构自由度为1。

(其中E 、D 及H 均为复合铰链)4、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号ij P 直接标注在图上)。

机械设计专升本章节练习题(含答案)——平面机构的自由度

机械设计专升本章节练习题(含答案)——平面机构的自由度

第3章平面机构的自由度【思考题】3-1 什么是高副?什么是低副?在平面机构中高副和低副各引入几个约束?3-2 什么是机构运动简图?绘制机构运动简图的目的和意义?制机构运动简图的步骤?3-3 什么是机构的自由度?计算自由度应注意那些问题?3-4 机构具有确定运动的条件是什么?若不满足这一条件,机构会出现什么情况?A级能力训练题1.构件的自由度为________,运动链的自由度为________,机构的自由度为________。

2.机器是和的总称。

3.通过点、线接触的运动副常称为。

4.计算自由度应注意的三个方面是、和。

5.局部自由度是指________________________。

虚约束是指________________________。

6.平面四杆机构共有________个速度瞬心,其中________个是绝对瞬心。

7.当两构件不直接组成运动副时,瞬心位置用__ ______确定。

8.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在_______处,组成移动副时,其瞬心在_______处,组成兼有滑动和滚动的高副时,其瞬心在________处。

9.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。

(1)有(2)没有(3)不一定10.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________。

(1)虚约束(2)复合铰链(3)局部自由度11.平面运动副所提供的约束为________。

(1)3 (2)2 (3)1 (4)l或212.机构具有确定运动的条件是________。

(1)机构自由度数小于原动件数(2)机构自由度数大于原动件数(3)机构自由度数等于原动件数13.机构中只有一个________。

(1)机架(2)原动件(3)从动件(4)闭式运动链14.曲柄摇杆机构中,为提高机构的传力性能,应该________。

(1)增大传动角γ(2)减小传动角γ(2)增大压力角α(4)减小极位夹角θ15.在铰链四杆机构中,机构的传动角γ与压力角α的关系是________。

机械设计基础习题及答案3平面连杆机构的自由度

机械设计基础习题及答案3平面连杆机构的自由度

平面机构的自由度和速度分析一、复习思考题1、什么是运动副?运动副的作用是什么?什么是高副?什么是低副?2、平面机构中的低副和高副各引入几个约束?3、机构自由度数和原动件数之间具有什么关系?4、用机构运动简图表示你家中的缝纫机的踏板机构。

5、计算平面机构自由度时,应注意什么问题?二、填空题1、运动副是指能使两构件之间既保持接触。

而又能产生一定形式相对运动的。

2、由于组成运动副中两构件之间的形式不同,运动副分为高副和低副。

3、运动副的两构件之间,接触形式有接触,接触和接触三种。

4、两构件之间作接触的运动副,叫低副。

5、两构件之间作或接触的运动副,叫高副。

6、回转副的两构件之间,在接触处只允许孔的轴心线作相对转动。

7、移动副的两构件之间,在接触处只允许按方向作相对移动。

8、带动其他构件的构件,叫原动件。

9、在原动件的带动下,作运动的构件,叫从动件。

10、低副的优点:制造和维修,单位面积压力,承载能力。

11、低副的缺点:由于是摩擦,摩擦损失比大,效率。

12、暖水瓶螺旋瓶盖的旋紧或旋开,是低副中的副在接触处的复合运动。

13、房门的开关运动,是副在接触处所允许的相对转动。

14、抽屉的拉出或推进运动,是副在接触处所允许的相对移动。

15、火车车轮在铁轨上的滚动,属于副。

三、判断题1、机器是构件之间具有确定的相对运动,并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

()2、凡两构件直接接触,而又相互联接的都叫运动副。

()3、运动副是联接,联接也是运动副。

()4、运动副的作用,是用来限制或约束构件的自由运动的。

()5、螺栓联接是螺旋副。

()6、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副,都是回转副。

()7、组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触。

()8、两构件通过内,外表面接触,可以组成回转副,也可以组成移动副。

()9、运动副中,两构件联接形式有点、线和面三种。

()10、由于两构件间的联接形式不同,运动副分为低副和高副。

机械原理平面机构自由度计算-例题

机械原理平面机构自由度计算-例题
机械原理平面机构自由度 计算-例题
探索机械原理平面机构自由度计算。从定义到计算方法,深入讲解铰连机构、 双曲柄摇杆机构、牛顿-奥氏连杆机构、齿轮机构等的自由度计算。同时解析 计算过程示例、取舍问题和误差分析。
什么是平面机构自由度
自由度是指机构内部独立运动的数量。在平面机构中,自由度决定了机构的 运动灵活性和可实现的运动副类型。
卷绕机构的自由度等于连接轮杆的数量减去张紧轮的数量。
平面七杆机构的自由度计算
平面七杆机构的自由度等于连接杆数目减去基础杆件的数量再减去悬线杆件的数量。
螺旋副的自由度计算
螺旋副的自由度等于连接杆数目减去基础杆件的数量。
自由度的确定
根据机构的构造特点和运动副类型,可以准确确定机构的独立性来计算 自由度。
将机构关系用矩阵表示,从 矩阵的秩来确定自由度。
铰连机构的自由度计算
铰连机构的自由度等于机构中连接杆数目减去基础杆件的数量。
平面双曲柄摇杆机构的自由度计算
双曲柄摇杆机构的自由度等于连接杆数目减去基础杆件的数量再减去悬线杆件的数量。
牛顿-奥氏连杆机构的自由度计 算
制造误差的影响
制造误差会对机构的运动特性和自由度产生一定影响,需要进行充分考虑和补偿。
磨损与冲击的影响
磨损和冲击是机构长期运行中的特殊因素,会对自由度和机构性能产生一定 影响。
实际应用中的注意事项
在实际机构设计和应用中,需要注意一些关键问题,如安全性、可靠性和效 率等。
牛顿-奥氏连杆机构的自由度等于连接杆数目减去基础连杆的数量再减去实际 存在运动副的数量。
齿轮机构的自由度计算
齿轮机构的自由度等于连接轮杆的数量减去约束齿轮的数量再减去齿轮对的数量。
齿轮-摆线轮减速机构的自由度计算

机械设计基础习题及答案

机械设计基础习题及答案

(2)当曲柄为主动件时,画出极位夹角θ,最小传动角 g ; min (3)设滑块为主动件,试用作图法确定该机构的死点位置 。
题 2-3 图示为偏置曲柄滑块机构,当以曲柄为原动件时,在图中标出传动角的位置, 并给出机构传动角的表达式,分析机构的各参数对最小传动角的影响。
l1
l2
φ1
-1 图
(a)
(b)
题解 3-1 图
题 3-2 图示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构( l 0.001 m/mm),已知凸轮的轮廓是一个偏心圆,其圆心为 C,试用图解法求: (1)凸轮从初始位置到达图示位置时转角φ0 及推杆的角位移ψ0; (2)推杆的最大角位移ψmax 及凸轮的推程运动角Φ; (3)凸轮从初始位置回转 900 时,推杆的角位移ψ90。
题 1—5 计算题 1—5 图所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并标出原动件。
题 1—5 图 题 1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。
题解 1—5 图
第二章
连杆机构
题 2-1 在图示铰链四杆机构中,已知 lBC=100mm,lCD=70mm,lAD=60mm,AD 为机架。试问:
B 3
C 4
2
A
B
1
3 2A
4
C
1
a) 曲柄摇块机构
b) 摆动导杆机构
题解 1-1 图
题 1—3 计算题 1-3 图 a)与 图 b)所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)。
题 1-3 图 a)
题 1-3 图 b)
题 1—4 计算题 1—4 图 a、图 b 所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。

02.2 《机械设计基础》自由度

02.2 《机械设计基础》自由度

第一章平面机构的运动简图及自由度一、填空题1.两构件之间通过面接触形成的运动副称为(低副),两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为(高副)。

2.组成机构的构件,根据运动副性质可分为三类:(固定构建/机架)、(主动件/原动件)、(从动件)。

3.具有两个摇杆的铰链四杆机构称为(双摇杆机构)4.在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束称为(虚约束)5.四杆机构中是否存在死点位置,决定于(从动件是否与连杆共线6.作用力F与速度Vc之间所夹的锐角称为(压力角)7.平面机构的自由度是该机构中各构件相对于机架所具有的(独立运动)的数目8.计算如图所示机构的自由度(F=3×4+2×5+1×0=2)9. 组成机构的构件根据运动副性质可分为三类:(固定构架主动件从动件)10. 计算自由度的公式:(F=3n-2Pl-Ph)二、简答题(一)急回特性的条件输入件等速整周转动、输出件往复运动、极位夹角大于0(二)在一个铰链四杆机构中,试问如何判定它必为双曲柄结构?满足格拉肖夫判别式、以最短杆为机架(三)试述铰链四杆机构曲柄存在的条件?答:(1)连架杆和机架中必有一杆为最短杆;(2)最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和。

(四)铰链四杆机构有几种基本类型?如何判定?答:曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构,具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构,具有两个摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

(五)含有一个移动副的四杆机构的类型及特点?1,曲柄滑块机构以最短杆的邻边为机架且滑块在其上移动2.曲杆转动导杆机构以最短杆为机架滑块在最长杆上移动且与次杆连接。

3.曲柄摆动导杆机构以最短杆的邻边为机架滑块在最长杆上移动且与最短杆连接。

4.曲柄摇块机构以最短杆邻边为机架滑块在最长杆上移动且与机架相连5.定块机构以滑块为机架在最长杆上移动且与次杆相连。

机械设计平面机构自由度习题

机械设计平面机构自由度习题

一、填空题1决定机构具有确定运动的独立运动参数称为机构的__________________;4形成运动副的两个构件只能在一个平面内相对转动叫_________________________;5房门的开关运动,是____________________副在接触处所允许的相对转动;6在平面机构中,具有两个约束的运动副是___________副;7由于组成运动副中两构件之间的________________形式不同,运动副分为高副和低副;8两构件之间作________________接触的运动副,叫低副;95个构件组成同一回转轴线的转动副,则该处共有_____________个转动副;10平面运动副的最大约束数为________,最小约束数为__________;11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;12机构具有确定运动的条件是_______________________________________________________________________________ ________________;13机构具有确定运动的条件是__________的数目等于自由度数FF>0;14当机构的原动件数目_______________其自由度时,该机构具有确定的运动;15运动副是指能使两构件之间既保持________________接触;而又能产生一定形式相对运动的_____________;16抽屉的拉出或推进运动,是______________副在接触处所允许的相对移动;17两构件之间作______________或____________接触的运动副,叫高副;18组成机构的要素是__________________和________________;19机构中的复合铰链是指________________________________________________________;20在平面机构中,具有一个约束的运动副是__________副 ;21两构件之间作面接触的运动副,叫______________;22从机构结构观点来看,任何机构是由_________________,_____________________,_____________________三部分组成;23两构件构成低副后,保留___________个自由度;24机构中的局部自由度是指机构中出现的一种与输出构件运动______________的自由度; 25机构中的虚约束是指______________________________________________________________________________; 26两构件构成高副后,保留__________个自由度;27回转副的两构件之间,在接触处只允许绕孔的轴心线作相对______________;28通过点、线接触的运动副称为______________;29火车车轮在铁轨上的滚动,属于__________副;30低副的缺点:由于是滑动摩擦,摩擦损失比高副__________,效率____________;31计算自由度应注意的三个方面是__________________、______________和_________________;32作平面运动的构件自由度为____________,机构的自由度为________________________________;33移动副的两构件之间,在接触处只允许按给定方向作相对________________;34带动其他构件_____________的构件,叫原动件;35在原动件的带动下,作确定运动的构件,叫______________;36低副的优点:制造和维修容易,单位面积压力小,承载能力____________;37运动副的两构件之间,接触形式有_________接触、__________接触和__________接触三种;二、判断题1运动副是联接,联接也是运动副;2平面机构中,每个低副引入两个约束,使构件失去一个自由度;3机构的自由度数应小于原动件数,否则机构不能成立;4两构件通过内,外表面接触,可以组成转动副,也可以组成移动副;5高副比低副的承载能力大;6运动副的作用,是用来限制或约束构件的自由运动的;7机构具有确定运动的条件为自由度大于0;8机构中只能有一个主动件;9平面运动副中,两构件接触形式有点、线和面三种;10虚约束没有独立约束作用,在实际机器可有可无;11局部自由度只存在于滚子从动件的凸轮机构中;12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;13组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触;14低副比高副的承载能力大;15机构中只有一个机架;16若机构的自由度数为2,那么该机构共需2个原动件;17凡两构件直接接触,而又相互联接的都叫运动副;18两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副,都是转动副;19由于两构件间的联接形式不同,运动副分为低副和高副;20点或线接触的运动副称为低副;21任何构件的组合均可构成机构;22机构的自由度数应等于原动件数,否则机构不能成立;23面接触的运动副称为低副;三、选择题1平面运动副所提供的约束为 ;A、3B、2C、1D、l或22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、复合铰链C、局部自由度3保留了2个自由度,带进了一个约束;A、高副B、移动副C、转动副D、低副4机构中只有一个 ;A、机架B、原动件C、从动件5平面运动副的最大约束数是 ;A、1B、2C、36图示机构要有确定运动,需要有原动件;A、1个B、2个C、3个D、没有7火车轮与铁轨的接触是属于副;A、移动B、高C、转动8原动件的自由度应为 ;A、0B、1C、29下列表述错误的是 ;A、任何一个机构中,有且只有一个固定件B、任何机构,有且只有一个原动件C、任何机构,至少有一个原动件D、任何机构,除固定件和原动件外,其余都是从动件10若复合铰链处有4个构件汇集在一起,应有个转动副;A、4B、3C、2D、511图示机构要有确定运动,需要有原动件;A、1个B、2个C、3个D、没有12图示机构中有虚约束;A、1个B、2个C、3个D、没有13机构具有确定运动的条件是;A、机构自由度数小于原动件数B、机构自由度数大于原动件数C、机构自由度数等于原动件数14两个以上的构件共用同一转动轴线,所构成的转动副称为;A、复合铰链B、局部自由度C、虚约束D、单一铰链15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、不一定四、简答题1在计算机构的自由度时要注意哪些事项2机构具有确定运动的条件是什么3虚约束对运动不起真正的约束作用,那么机构中为什么要引入虚约束4何谓复合铰链、局部自由度和虚约束5局部自由度不影响整个机构运动,虚约束不限制构件独立运动,为什么实际机构中还采用局部自由度、虚约束的结构6当机构的原动件数不等于机构的自由度时会出现什么现象应该如何处理五、分析解答计算题1计算图示机构的自由度,并判定其是否具有确定运动,绘有箭头的构件为原动件;2计算图示机构其自由度;如有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;3计算图示机构其自由度;如有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;4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说明;5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说明;6计算图示机构自由度,如有复合铰链、局部自由度、虚约束,需明确指出;7试计算图示机构的自由度,如有复合铰链、局部自由度、虚约束,需明确指出;8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;9计算图示机构的自由度;如有复合铰链、局部自由度、虚约束应注明;若取图中绘有箭头的构件为原动件,问运动是否确定10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说明;11计算图示构件系统的自由度,并判断是否具有确定运动如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明;12求图示机构的自由度,如有复合铰链、局部自由度和虚约束,需明确指出;图中CDFE 和EFGH均成平行四边形;13试计算图示机构的自由度若有复合铰链、局部自由度和虚约束,指明所在之处;14计算图示机构的自由度;若有复合铰链,局部自由度,虚约束,须明确注明;15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说明;16在图示机构中,若以构件1为主动件,计算自由度,说明是否有确定运动;如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明17初拟机构运动方案如图所示;欲将构件1的连续转动转变为构件4的往复移动,试:计算其自由度,分析该设计方案是否合理18试计算图示机构的自由度,若有复合铰链、局部自由度、虚约束,必须注明;19计算自由度,并指出有无复合铰链、局部自由度、虚约束;20计算图示机构的自由度,判断是否有确定运动;如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明;21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说明; 22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说明; 23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说明; 24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说明;26计算图示机构的自由度,并判定其是否具有确定的运动;如有复合铰链、局部自由度、虚约束应指出27计算图示机构的自由度; 如有复合铰链、局部自由度、虚约束应注明; 若取图中绘有箭头的构件为原动件, 问运动是否确定28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存在,需明确指出;29试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;30试计算图示机构的自由度;如有复合铰链、局部自由度、虚约束,需明确指出;31试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;MIL J E F G32试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;33试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;34试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;35试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;36试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;37试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;38试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;39试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;40试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;41计算图示机构的自由度,并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束;图中各圆均表示齿轮;42计算图示机构的自由度,并指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束;43计算图示机构的自由度,若有复合铰链、局部自由度或虚约束,必须指出;图中I和H处导路相互平行;44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;45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//;DFCG46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;47试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;48计算图示机构自由度;49计算下图所示机构的自由度,要有计算过程;如有复合铰链,局部自由度或虚约束,须明确指出;50计算下列机构的自由度,若有虚约束、局部自由度、复合铰链,请指出;51试计算下列平面机构的自由度,若图中有虚约束、局部自由度和复合铰链,请说明;52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;53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说明;54计算下面各机构的自由度必须有计算过程,如有复合铰链,局部自由度或虚约束,必须明确指出1 255计算下图所示两机构的自由度,要有计算过程;如有复合铰链,局部自由度或虚约束,须明确指出;A锯木机机构 B圆盘锯机构56计算图示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出57计算图示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出58计算图示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出59计算下图所示机构的自由度,要有计算过程;如有复合铰链,局部自由度或虚约束,须明确指出;60计算图示机构其自由度;如有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;61计算题图所示机构的自由度,若含有复合铰链、局部自由度和虚约束,请明确指出;62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、虚约束;最后判断该机构是否有确定运动图中箭头所示构件为原动件;63计算图示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出64计算图示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出65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;66计算图示机构的自由度;如有复合铰链、局部自由度或虚约束,必须指明;67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,应指出;68计算图示机构的自由度;若有复合铰链、局部自由度或虚约束,必须指出;已知AB=,且相互平行;CD69计算图示机构的自由度;若有复合铰链、局部自由度或虚约束,必须指出;已知=,且相互平行;AB=EFCD70计算图示机构的自由度;若有复合铰链、局部自由度或虚约束,必须指出;已知ABCD 和CDEF是平行四边形;71试计算图示构件系统的自由度;如有复合铰链、局部自由度和虚约束,需明确指出;72计算图示机构自由度,并判断该机构的运动是否确定;若存在复合铰链、局部自由度和虚约束,应在图上注明图中标有箭头的构件为原动件;73计算图示机构的自由度;当构件H为原动件时,该机构的运动是否确定若存在复合铰链、局部自由度和虚约束,应在图上注明;74求图示机构的自由度;如有复合绞链、局部自由度或虚约束,应明确指出;75试计算图示构件系统的自由度;如有复合铰链、局部自由度和虚约束,需明确指出;76计算图示机构的自由度,并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束;图中绕I,J转动的构件为齿轮;77试计算图示机构的自由度若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出;78计算图示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出,并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件;79计算图示机构的自由度如有复合铰链、虚约束、局部自由度,请指出;80计算图示机构的自由度如有复合铰链、虚约束、局部自由度,请指出;81计算图示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出82计算图a与b所示机构的自由度若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出;====================答案====================一、填空题1自由度21314转动副5转动回转6低7接触8面94102,1111,212机构的自由度大于零,且自由度数等于原动件数;或F>0,且F=原动件数13原动件14等于15直接 ,联接16移动17点、线18构件,运动副19两个以上构件同时在一处形成的转动副;20高21低副22机架,主动件或原动件,从动件23124无关25对机构运动不起任何限制作用的重复约束;26227转动28高副29高30大, 低31复合铰链 ,局部自由度 ,虚约束323, 3n-2P L-P H33移动34运动35从动件36大或高37点、线、面二、判断题1×2×3×4√5×6√7×8×9√10×11×12√13√14√15√16√17×18×19×20×21×22√23√三、选择题1D 2A 3A 4A 5B 6A 7B 8B 9B 10B11A 12A 13C 14A 15B四、简答题1答案复合铰链,虚约束,局部自由度;2答案F>0, 并且F =原动件数3答案虚约束对运动虽不起真正的约束作用,但是考虑机构的受力均衡,避免运动不确定,增加传递的功率等设计时要加入虚约束;4答案复合铰链: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答案为了改善机构的运动性能,提高机构的传动能力以及改善机构的受力情况,提高机构的刚性,在实际机构中经常采用局部自由度和虚约束的结构;6答案当机构的原动件数少于自由度数时,机构的运动不确定;应增加原动件数,使二者相等;当机构的原动件数多于自由度数时,机构不能运动,有的构件或运动副因受力而被破坏掉;应减少原动件数,使二者相等;五、分析解答计算题1答案有1个复合绞图右侧3杆连接处,1个局部自由度滚子处,1个虚约束图右侧两移动副之一F=3n-2 P L - P H =3×9-2×12-2=1自由度数等于原动件数,机构具有确定运动2答案E为复合铰链F=3n-P L-P H=3×5-2×6-1=23答案F=3n-P L-P H=3×7-2×10-0=14答案C处为复合铰链;F=3n-2P L-P H =3×5-2×7-0=15答案F、D处为复合铰链;F=3n-2P L-P H=3×7-2×10-0=16答案A、C处为复合铰链;F=3n-2P L-P H =3×7-2×10-0=17答案F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-0=38答案F=3n-2P L-P H=3×7-2×10-0=19答案D 处为复合铰链,B 处滚子为局部自由度;F=3n -2P L -P H =3×6-2×8-1=1F=原动件数,运动确定;10答案A 处为复合铰链;F=3n -2P L -P H =3×7-2×10-0=111答案A 、C 处为复合铰链;F=3n -2P L -P H =3×5-2×7-0=1F=原动件数,运动确定;12答案C 处为复合铰链,B 处滚子为局部自由度,EF 为虚约束;F=3n -2P L -P H =3×5-2×6-1=213答案C 处、E 处滚子为局部自由度;32352621L H F n P P =--=⨯-⨯-=14答案E 处滚子为局部自由度,G 处或F 处为虚约束;F=3n -2P L -P H =3×4-2×5-1=115答案G 处为复合铰链,B 处滚子为局部自由度,D 处或C 处为虚约束;F=3n -2P L -P H =3×7-2×9-2=116答案C 处为局部自由度F=3n-2P L -P H =3×5-2×6-1=2F ≠主动件数,机构没有确定运动;17答案E 处或F 处为虚约束;F=3n -2P L -P H =3×4-2×6-0=0因为此机构自由度为零,不能运动,故该方案设计不合理;18答案F=3n -2P L -P H=3×6-2×8-1=1A19答案有1复合铰链F=3 n -2 P L - P H =3×5-2×7-0=120答案C 为复合铰链,E 为虚约束;F=3n -2P L -P H =3×6-2×8-0=2自由度不等于原动件数,没有确定的运动;21答案F=3n -2P L -P H =3×4-2×5-1=122答案J 处为复合铰链,D 处或F 处为虚约束;F=3n -2P L -P H =3×9-2×13-0=123答案N 为局部自由度;F=3n -2P L -P H =3×7-2×9-1=224答案A 为复合铰链,B 为虚约束;F=3n -2P L -P H =3×6-2×8-1=125答案A 为局部自由度; 1分F=3n -2P L -P H =3×5-2×6-2=126答案有1复合铰凸轮下方3杆连接处、1局部自由度滚子处、1虚约束凸轮的2个移动副之一 F=3n-2P L - P H =3×8-2×11-1=1F=原动件数,机构具有确定运动27答案滚子B 为局部自由度, 铰链 D 为复合铰链F=3n−2P L −P H =3×6−2×8−1×1=1BA A原动件数与自由度数相同, 运动确定;28答案E 处为复合铰链;323721001L H F n P P =--=⨯-⨯-=29答案32342502L H F n P P =--=⨯-⨯-=30答案A 处滚子为局部自由度,B 处为复合铰链;F=3n-2P L -P H =3×6-2×7-2=231答案C 处为复合铰链,J 处或F 处为虚约束;F=3n-P L -P H =3×9-2×13-0=132答案滚子处为局部自由度,凸轮与机架的转动副为复合铰链;F=3n-2P L -P H =3×5-2×7-1=033答案B 处为复合铰链32352701L H F n P P =--=⨯-⨯-=34答案B 处滚子为局部自由度;32342511L H F n P P =--=⨯-⨯-=35答案B 处滚子为局部自由度;F 处为复合铰链;32362811L H F n P P =--=⨯-⨯-=36答案A 处复合铰链;323821102L H F n P P =--=⨯-⨯-=BA37答案A 处为复合铰链;32372902L H F n P P =--=⨯-⨯-=38答案有1处虚约束;32352701L H F n P P =--=⨯-⨯-=39答案A 、E 处为复合铰链;323821111L H F n P P =--=⨯-⨯-=40答案C 处为局部自由度;32352621L H F n P P =--=⨯-⨯-=41答案A 、B 处为复合铰链;32362731L H F n P P =--=⨯-⨯-=42答案C 处为复合铰链;J 处滚子为局部自由度;H 处或I 处为虚约束;EF 杆为虚约束; 323821111L H F n P P =--=⨯-⨯-=43答案AAF 处为复合铰链;B 、C 处为局部自由度;H 处或I 处为虚约束;32372921L H F n P P =--=⨯-⨯-=44答案C 处滚子为局部自由度;H 处或E 处为虚约束;32352621L H F n P P =--=⨯-⨯-=45答案B 处滚子为局部自由度;K 处或K ’处为虚约束,DF 杆或CG 杆为虚约束;32362811L H F n P P =--=⨯-⨯-=46答案G 处为复合铰链;C 处滚子为局部自由度;K 处或Q 处、P 处为虚约束;323921221L H F n P P =--=⨯-⨯-=47答案有1处复合铰链中间四杆连接处;323821102L H F n P P =--=⨯-⨯-=48答案n=7, P L =10, P H =0, F=3n-2P L -P H =3×7-2×10-0=149答案D 处为复合铰链,C 处和D 处滚子为局部自由度;F = 3n-2P L -P H =3×6-2×7-3= 150答案B 为局部自由度F= 3n-2P L -P H =3×4-2×5-1=151答案F=3n -2P L -P H =3×7-2×9-1=2;E 或F 处为虚约束,K 处为局部自由度,C 处为复合铰链;52答案B 处滚子为局部自由度,ED 为虚约束,I 或J 处为 虚约束F=3n -2P L -P H =3⨯6-2⨯8-1=153答案C 处为局部自由度,F 处为虚约束;F=3n-2P L -P H =3×3-2×4-1=054答案1 F=3n-2P L -P H =3×8-2×11-1=1复合铰链、局部自由度和虚约束各1处;2 F=3n-2P L -P H =3×7-2×10-0=155答案1F=3n-2P L -P H =3×8-2×11-1=11处局部自由度;2F=3n-2P L -P H =3×7-2×10-0=14处复合铰链;56答案F=3n –2P L –P H =3×5–2×7–0=1;57答案A 处为复合铰链;F=3n –2P L –P H =3×10–2×14–0=2;58答案滚子为局部自由度F=3n –2P L –P H =3×3–2×3–2=1;59答案F = 3n -2P L -P H =3×7-2×10-0=1有4个复合铰链60答案F =3n -P L -P H =3×5-2×7-0=161答案C 处为复合铰链F=3n -2 P L -P H =3×6-2×8-1=162答案F=3n-2P L -P H =3×4-2×4-1×2=2;原动件数=自由度数,机构有确定运动;63答案齿轮I 、J 之一为虚约束,A 处为复合铰链F=3n –2P L –P H =3×8–2×10–2=2;64答案F=3n –2P L –P H =3×4–2×5–1=165答案C 处为复合铰链;F 处为局部自由度;J 处或K 处为虚约束;3231121414L H F n P P =--=⨯-⨯-=66答案F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0=167答案B 处滚子为局部自由度;F=3n-2P L -P H =3×6-2×8-1=168答案D 处为复合铰链;I 处滚子为局部自由度; AB 杆为虚约束;G 处或H 处为虚约束;E 处或F 处为虚约束;32382922L H F n P P =--=⨯-⨯-=69答案B 处、F 处为复合铰链;H 处、G 处滚子为局部自由度; CD 杆为虚约束;32372921L H F n P P =--=⨯-⨯-=70答案E 处为复合铰链;滚子为局部自由度;I 处或J 处为虚约束,CD 杆为虚约束; 323921212L HF n P P =--=⨯-⨯-=71答案B 处滚子为局部自由度;32352710L H F n P P =--=⨯-⨯-= 72答案滚子为局部自由度,有1个复合铰链; 32362811L H F n P P =--=⨯-⨯-= F=原动件数,机构的运动确定;73答案有1个复合铰链大齿轮、机架与H 杆连接处; 32352612L H F n P P =--=⨯-⨯-= F ≠原动件数,机构的运动不确定; 74答案K 处滚子为局部自由度;323821111L H F n P P =--=⨯-⨯-= 75答案O 处为复合铰链;323721010L H F n P P =--=⨯-⨯-= 76答案B 、D 处为局部自由度;323821031L H F n P P =--=⨯-⨯-= 77答案B 处为局部自由度;323921114L H F n P P =--=⨯-⨯-= 78答案A 、B 、C 处为复合铰链F=3n –2P L –P H =3×7-2×8-3=2; F=原动件数,有确定的运动;79答案B 处局部自由度;F=3n -2P L -P H =3×4-2×5-1=1 80答案E 或F 处虚约束,G 处局部自由度,B 处复合铰链; F=3n -2P L -PH =3×6-2×8-1=1 81答案滚子C 为局部自由度,E 处为复合铰链; F=3n –2P L –P H =3×8–2×11–1=1; 82答案a滚子D为局部自由度,E或F为虚约束;F=3n–2P L–P H=3×4–2×5–1=1 bA处为复合铰链F=3n–2P L–P H=3×5–2×6–1=2。

《机械设计基础》答案 (3)

《机械设计基础》答案 (3)
解:由 可得
则其分度圆直径分别为
4-3已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数 ,齿顶圆直径 ,求该轮的模数。
解:
正常齿制标准直齿圆柱齿轮:
则有
4-4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮 , , ,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线的曲率半径和压力角。
解:
齿顶圆压力角:
基圆压力角:
分度圆上齿廓曲率半径:
解:(1)根据题已知条件可得:
工作行程曲柄的转角
则空回程曲柄的转角
摇杆工作行程用时7s,则可得到空回程需时:
(2)由前计算可知,曲柄每转一周需时12s,则曲柄每分钟的转数为
2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构,如题2-5图所示,要求踏板CD在水平位置上下各摆100,且 。(1)试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度;(2)用式(2-6)和式(2-6)'计算此机构的最小传动角。
齿顶圆上齿廓曲率半径:
基圆上齿廓曲率半径:
4-6 已知一对内啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮 , , ,试参照图4-1b计算该对齿轮的中心距和内齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿跟圆直径。
解:该对齿轮为内啮合,所以有
中心距
齿轮2为内齿轮,所以有
4-10 试与标准齿轮相比较,说明正变位直齿圆柱齿轮的下列参数: 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ,哪些不变?哪些起了变化?变大还是变小?
2-12 已知某操纵装置采用铰链四杆机构。要求两连架杆的对应位置如题2-12图所示, , ; , ; , ;机架长度 ,试用解析法求其余三杆长度。
解:由书35页图2-31可建立如下方程组:
消去δ,并整理可得:
令:
(1)
(2)
(3)
于是可得到
分别把两连架杆的三个对应转角带入上式,可得到关于P1、P2、P3由三个方程组成的方程组。可解得:

平面机构自由度计算例题及答案

平面机构自由度计算例题及答案

平面机构自由度计算例题及答案在机械原理中,平面机构自由度的计算是一个重要的知识点。

通过计算机构的自由度,可以判断机构的运动可能性和确定性,为机构的设计和分析提供重要依据。

下面我们通过几个例题来详细讲解平面机构自由度的计算方法。

例题 1:如图所示的平面机构,由 4 个杆件组成,其中杆件 1 为机架,杆件2 和杆件 3 通过转动副连接,杆件 3 和杆件 4 通过移动副连接。

试计算该机构的自由度。

分析:首先,我们需要确定机构中的运动副类型和数量。

在这个机构中,有 2 个转动副(分别在杆件 2 和杆件 3 的连接处,以及杆件 1 和杆件 2 的连接处)和 1 个移动副(在杆件 3 和杆件 4 的连接处)。

接下来,我们根据自由度的计算公式 F = 3n 2PL PH 进行计算。

其中,n 为活动构件的数目,PL 为低副的数目,PH 为高副的数目。

在这个机构中,活动构件的数目 n = 3(杆件 2、3、4),低副的数目 PL = 3(2 个转动副和 1 个移动副),高副的数目 PH = 0。

将这些值代入公式,得到:F = 3×3 2×3 0 = 9 6 = 3所以,该机构的自由度为 3。

例题 2:考虑一个平面机构,由 5 个杆件组成,杆件 1 固定不动,杆件 2 与杆件 1 通过转动副连接,杆件 2 与杆件 3 通过移动副连接,杆件 3 与杆件 4 通过转动副连接,杆件 4 与杆件 5 通过移动副连接。

计算该机构的自由度。

分析:首先明确运动副类型及数量。

此机构有 3 个转动副(分别在杆件 1 和杆件 2、杆件 3 和杆件 4 、杆件 4 和杆件 5 的连接处),2 个移动副(分别在杆件 2 和杆件 3、杆件 4 和杆件 5 的连接处)。

然后计算活动构件数目 n = 4(杆件 2、3、4、5),低副数目 PL = 5(3 个转动副和 2 个移动副),高副数目 PH = 0。

将数值代入自由度计算公式:F = 3×4 2×5 0 = 12 10 = 2所以该机构的自由度为 2。

机械设计基础习题及答案3平面连杆机构的自由度

机械设计基础习题及答案3平面连杆机构的自由度

平面机构的自由度和速度分析一、复习思考题1、什么是运动副?运动副的作用是什么?什么是高副?什么是低副?2、平面机构中的低副和高副各引入几个约束?3、机构自由度数和原动件数之间具有什么关系?4、用机构运动简图表示你家中的缝纫机的踏板机构。

5、计算平面机构自由度时,应注意什么问题?二、填空题1、运动副是指能使两构件之间既保持接触。

而又能产生一定形式相对运动的。

2、由于组成运动副中两构件之间的形式不同,运动副分为高副和低副。

3、运动副的两构件之间,接触形式有接触,接触和接触三种。

4、两构件之间作接触的运动副,叫低副。

5、两构件之间作或接触的运动副,叫高副。

6、回转副的两构件之间,在接触处只允许孔的轴心线作相对转动。

7、移动副的两构件之间,在接触处只允许按方向作相对移动。

8、带动其他构件的构件,叫原动件。

9、在原动件的带动下,作运动的构件,叫从动件。

10、低副的优点:制造和维修,单位面积压力,承载能力。

11、低副的缺点:由于是摩擦,摩擦损失比大,效率。

12、暖水瓶螺旋瓶盖的旋紧或旋开,是低副中的副在接触处的复合运动。

13、房门的开关运动,是副在接触处所允许的相对转动。

14、抽屉的拉出或推进运动,是副在接触处所允许的相对移动。

15、火车车轮在铁轨上的滚动,属于副。

三、判断题1、机器是构件之间具有确定的相对运动,并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

()2、凡两构件直接接触,而又相互联接的都叫运动副。

()3、运动副是联接,联接也是运动副。

()4、运动副的作用,是用来限制或约束构件的自由运动的。

()5、螺栓联接是螺旋副。

()6、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副,都是回转副。

()7、组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触。

()8、两构件通过内,外表面接触,可以组成回转副,也可以组成移动副。

()9、运动副中,两构件联接形式有点、线和面三种。

()10、由于两构件间的联接形式不同,运动副分为低副和高副。

机械设计基础自测题

机械设计基础自测题

平面机构自由度计算自测题2-1 选择题(请选择你认为的正确答案选项)1)当机构的自由度F>0,且原动件数,则该机构即具有确定的相对运动。

A、小于B、等于C、大于D、大于或等于3)机构中的构件是由一个或多个零件所组成,这些零件间产生任何相对运动。

A、可以B、不能C、不一定4)在机构中主动件数目机构自由度数目时,该机构具有确定的运动。

A、小于B、等于C、大于5)平面机构中运动副引入的约束的数目最少为个。

A、一个B、两个C、三个6)平面机构中构件自由度数目最多为个。

A、一个B、两个C、三个7)平面机构中若引入一个高副将带入个约束。

A、一个B、两个C、三个8)平面机构中若引入一个低副将带入个约束。

A、一个B、两个C、三个2-2 判断题(你认为正确点击Y、不正确点击N)1)运动链能够成为机构的条件是,运动链相对于机架的自由度大于零,且等于原动件的数目。

( Y / N )2)平面机构的级别取决于机构能够分解出的基本杆组的级别。

( Y / N )连杆机构设计自测题1.选择题:(每题后给出了若干个供选择的答案,其中只有一个是正确的,请选出正确答案)(1)当四杆机构处于死点位置时,机构的压力角________。

A.为0ºB.为90ºC.与构件尺寸有关(2)四杆机构的急回特性是针对主动件作________而言的。

A. 等速转动B. 等速移动C. 变速转动或变速移动(3)曲柄摇杆机构的极位夹角________小于。

A. 一定B. 不一定C. 一定不(4)对于双摇杆机构,最短构件与最长构件长度之和________大于其它两构件长度之和。

A . 一定 B. 不一定 C. 一定不(5)如果铰链四杆运动链中有两个构件长度相等且均为最短,若另外两个构件长度也相等,则当两最短构件相邻时,有________整转副。

A. 两个B.三个C. 四个(6)对于I型曲柄摇杆机构,摇杆慢行程摆动方向与曲柄转向________。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

一、填空题[1]决定机构具有确定运动的独立运动参数称为机构的__________________。

[4]形成运动副的两个构件只能在一个平面内相对转动叫_________________________。

[5]房门的开关运动,是____________________副在接触处所允许的相对转动。

[6]在平面机构中,具有两个约束的运动副是___________副。

[7]由于组成运动副中两构件之间的________________形式不同,运动副分为高副和低副。

[8]两构件之间作________________接触的运动副,叫低副。

[9]5个构件组成同一回转轴线的转动副,则该处共有_____________个转动副。

[10]平面运动副的最大约束数为________,最小约束数为__________。

[11]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。

[12]机构具有确定运动的条件是_______________________________________________________________________________ ________________。

[13]机构具有确定运动的条件是__________的数目等于自由度数F(F>0)。

[14]当机构的原动件数目_______________其自由度时,该机构具有确定的运动。

[15]运动副是指能使两构件之间既保持________________接触。

而又能产生一定形式相对运动的_____________。

[16]抽屉的拉出或推进运动,是______________副在接触处所允许的相对移动。

[17]两构件之间作______________或____________接触的运动副,叫高副。

[18]组成机构的要素是__________________和________________。

[19]机构中的复合铰链是指________________________________________________________。

[20]在平面机构中,具有一个约束的运动副是__________副。

[21]两构件之间作面接触的运动副,叫______________。

[22]从机构结构观点来看,任何机构是由_________________,_____________________,_____________________三部分组成。

[23]两构件构成低副后,保留___________个自由度。

[24]机构中的局部自由度是指机构中出现的一种与输出构件运动______________的自由度。

[25]机构中的虚约束是指______________________________________________________________________________。

[26]两构件构成高副后,保留__________个自由度。

[27]回转副的两构件之间,在接触处只允许绕孔的轴心线作相对______________。

[28]通过点、线接触的运动副称为______________。

[29]火车车轮在铁轨上的滚动,属于__________副。

[30]低副的缺点:由于是滑动摩擦,摩擦损失比高副__________,效率____________。

[31]计算自由度应注意的三个方面是__________________、______________和_________________。

[32]作平面运动的构件自由度为____________,机构的自由度为________________________________。

[33]移动副的两构件之间,在接触处只允许按给定方向作相对________________。

[34]带动其他构件_____________的构件,叫原动件。

[35]在原动件的带动下,作确定运动的构件,叫______________。

[36]低副的优点:制造和维修容易,单位面积压力小,承载能力____________。

[37]运动副的两构件之间,接触形式有_________接触、__________接触和__________接触三种。

二、判断题[1]运动副是联接,联接也是运动副。

()[2]平面机构中,每个低副引入两个约束,使构件失去一个自由度。

()[3]机构的自由度数应小于原动件数,否则机构不能成立。

( )[4]两构件通过内,外表面接触,可以组成转动副,也可以组成移动副。

( )[5]高副比低副的承载能力大。

()[6]运动副的作用,是用来限制或约束构件的自由运动的。

( )[7]机构具有确定运动的条件为自由度大于0。

( )[8]机构中只能有一个主动件。

( )[9]平面运动副中,两构件接触形式有点、线和面三种。

( )[10]虚约束没有独立约束作用,在实际机器可有可无。

()[11]局部自由度只存在于滚子从动件的凸轮机构中。

()[12]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。

( )[13]组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触。

( )[14]低副比高副的承载能力大。

()[15]机构中只有一个机架。

()[16]若机构的自由度数为2,那么该机构共需2个原动件。

( )[17]凡两构件直接接触,而又相互联接的都叫运动副。

( )[18]两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副,都是转动副。

( )[19]由于两构件间的联接形式不同,运动副分为低副和高副。

( )[20]点或线接触的运动副称为低副。

()[21]任何构件的组合均可构成机构。

()[22]机构的自由度数应等于原动件数,否则机构不能成立。

( )[23]面接触的运动副称为低副。

()三、选择题[1]平面运动副所提供的约束为()。

A、3B、2C、1D、l或2[2]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、复合铰链C、局部自由度[3]()保留了2个自由度,带进了一个约束。

A、高副B、移动副C、转动副D、低副[4]机构中只有一个()。

A、机架B、原动件C、从动件[5]平面运动副的最大约束数是()。

A、1B、2C、3[6]图示机构要有确定运动,需要有()原动件。

A、1个B、2个C、3个D、没有[7]火车轮与铁轨的接触是属于()副。

A、移动B、高C、转动[8]原动件的自由度应为( )。

A、0B、1C、2[9]下列表述错误的是()。

A、任何一个机构中,有且只有一个固定件B、任何机构,有且只有一个原动件C、任何机构,至少有一个原动件D、任何机构,除固定件和原动件外,其余都是从动件[10]若复合铰链处有4个构件汇集在一起,应有()个转动副。

A、4B、3C、2D、5[11]图示机构要有确定运动,需要有()原动件。

A、1个B、2个C、3个D、没有[12]图示机构中有()虚约束。

A、1个B、2个C、3个D、没有[13]机构具有确定运动的条件是()。

A、机构自由度数小于原动件数B、机构自由度数大于原动件数C、机构自由度数等于原动件数[14]两个以上的构件共用同一转动轴线,所构成的转动副称为()。

A、复合铰链B、局部自由度C、虚约束D、单一铰链[15]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、不一定四、简答题[1]在计算机构的自由度时要注意哪些事项?[2]机构具有确定运动的条件是什么?[3]虚约束对运动不起真正的约束作用,那么机构中为什么要引入虚约束?[4]何谓复合铰链、局部自由度和虚约束?[5]局部自由度不影响整个机构运动,虚约束不限制构件独立运动,为什么实际机构中还采用局部自由度、虚约束的结构?[6]当机构的原动件数不等于机构的自由度时会出现什么现象?应该如何处理?五、分析解答计算题[1]计算图示机构的自由度,并判定其是否具有确定运动,(绘有箭头的构件为原动件)。

[2]计算图示机构其自由度。

如有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出。

[3]计算图示机构其自由度。

如有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出。

[4]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说明。

[5]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说明。

[6]计算图示机构自由度,如有复合铰链、局部自由度、虚约束,需明确指出。

[7]试计算图示机构的自由度,如有复合铰链、局部自由度、虚约束,需明确指出。

[8]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。

[9]计算图示机构的自由度。

如有复合铰链、局部自由度、虚约束应注明。

若取图中绘有箭头的构件为原动件,问运动是否确定?[10]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说明。

[11]计算图示构件系统的自由度,并判断是否具有确定运动?如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明。

[12]求图示机构的自由度,如有复合铰链、局部自由度和虚约束,需明确指出。

图中CDFE和EFGH均成平行四边形。

[13]试计算图示机构的自由度(若有复合铰链、局部自由度和虚约束,指明所在之处)。

[14]计算图示机构的自由度。

若有复合铰链,局部自由度,虚约束,须明确注明。

[15]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说明。

[16]在图示机构中,若以构件1为主动件,计算自由度,说明是否有确定运动。

(如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明)[17]初拟机构运动方案如图所示。

欲将构件1的连续转动转变为构件4的往复移动,试:计算其自由度,分析该设计方案是否合理?[18]试计算图示机构的自由度,若有复合铰链、局部自由度、虚约束,必须注明。

[19]计算自由度,并指出有无复合铰链、局部自由度、虚约束。

[20]计算图示机构的自由度,判断是否有确定运动。

如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明。

[21]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说明。

[22]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说明。

[23]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说明。

[24]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说明。

[25]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说明。

[26]计算图示机构的自由度,并判定其是否具有确定的运动。

(如有复合铰链、局部自由度、虚约束应指出)[27]计算图示机构的自由度。

如有复合铰链、局部自由度、虚约束应注明。

若取图中绘有箭头的构件为原动件,问运动是否确定?[28]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存在,需明确指出。

[29]试计算图示机构的自由度(若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出)。

相关文档
最新文档