机械设计基础(参考习题集)(1)

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题3图
题4图
4、设计一平底摆动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 lOA=75，r0=30mm，从动件运动规律如下：Φ=180°，ΦS=0°，Φ’=180°，Φ′S=0°， 从动件推程以简谐运动规律顺时针摆动，ψmax=15°；回程以等加速等减速运动规律返回原 处。试绘出凸轮轮廓曲线并确定从动件的长度。
习题 1
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
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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。
习题
1、图（a）和图（b）分别为滚子对心直动从动件盘形凸轮机构和滚子偏置直动从动件 盘形凸轮机构，已知：R=100mm，OA=20mm，e=10mm，rT=10mm，试用图解法确定；当 凸轮自图示位置（从动件最低位置）顺时针方向回转 90°时两机构的压力角及从动件的位 移值。
（a） 题1图
(b) 题2图
2、 图示两种曲柄滑块机构， 若已知 a=120mm， b=600mm， 对心时 e=0 及偏置时 e=120mm， 求此两机械的极位夹角θ及行程速比系数 K。又在对心曲柄滑块机构中，若连杆 BC 为二力 杆件，则滑块的压力角将在什么范围内变化？ 3、图示六杆机构，已知（单位 mm） ：l1=20，l2=53，l3=35，l4=40，l5=20，l6=60，试确 定：1）构件 AB 能否整周回转？2）滑块行程 h；3）滑块的行程速度变化系数 K；4）机构 DEF 中的最大压力角αmax。
习题
1、一根渐开线在基圆半径 rb=50mm 的圆上发生，试求渐开线上向径 r=65mm 的点的曲 率半径ρ、压力角α和展开角θ。 2、 题 5-4 当α=20°的渐开线标准齿轮的齿根圆和基圆相重合时， 其齿数为若干？又若 齿数大于求出的数值，则基圆和根圆哪一个大一些？ 3、题 5-6 有一对渐开线标准直齿轮啮合，已知 z1=19，z2=42，m=5mm。 （1）试求当
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题3图 题4图 4、在图示插床的转动导杆机构中，已知 lAB=50mm，lAD=40mm 及行程速比系数 K=1.4， 求曲柄 BC 的长度及插切 P 的行程。又若需行程速比系数 K=2，则曲柄 BC 应调整为多长？ 此时插刀行程是否改变？ 5 、图示机床变速箱中操纵滑动齿轮的操纵机构，已知滑动齿轮行程 H=60mm ， lDE=100mm，lCD=120mm，lAD=250mm，其相互位置如图所示。当滑动齿轮在行程的另一端 时，操纵手柄朝垂直方向，试设计此机构。 6、图示用铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。炉门上两铰链的中心距为 50mm， 炉门打开后成水平位置时，要求炉门的外边朝上，固定铰链装在 xy 轴线上，其相互位置的 尺寸如图上所示。试设计此机构。
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α′=20°时，这对齿轮的实际啮合线 B1B2 的长、作用弧、作用角及重合度ε； （2）绘出一 对齿和两对齿的啮合区图（选适当的长度比例尺μl，不用画出啮合齿廓） ，并按图上尺寸计 算重合度。 4、题 5-7 一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动。已知 z1=40、传动比 i12=2.5、ha*=1、 c*=0.25、α=20°、m=10mm。 （1）在标准安装时，试求小齿轮的尺寸（ra、rf、rb、r、r'、p、s、e、p'、s'、e'、pb） 以及啮合的中心距 a 与啮合角α′。 （2）若安装的中心距 a'比标准中心距 a 加大 1mm，试求小齿轮的尺寸（ra、rf、rb、r、 r'、p、s、e、p'、pb）以及啮合角α′。 5、题 5-9 用标准齿条刀具切制直齿轮，已知齿轮参数 z=35，ha*=1，α=20°。欲使齿 轮齿廓的渐开线起始点在基圆上，试问是否需要变位？如需变位，其变位系数应取多少？ 6、题 5-10 设计一对外啮合直齿圆柱齿轮，已知：模数 m=10，压力角α=20°，齿顶高 系数 ha*=1，齿数 z1=z2=12，中心距 a'=130mm，试计算这对齿轮的啮合角α′及两轮的变位 系数 x1、x2（取 x1=x2） 。 7、题 5-11 有一对使用日久磨损严重的标准齿轮需要修复。按磨损情况，拟将小齿轮报 废，修复大齿轮，修复后的大齿轮的齿顶圆要减小 8mm。已知 z1=24，z2=96，m=4mm，α =20°，ha*=1，c*=0.25。试设计这对齿轮传动。 8、题 5-12 设有一对外啮合圆柱齿轮，已知：模数 mn=2，齿数 z1=21，z2=22，中心距 a=45mm，现不用变位而拟用斜齿圆柱齿轮来配凑中心距，问这对斜齿轮的螺旋角应为多 少？ 9、 题 5-13 有一对斜齿轮传动。已知 mn=1.5mm，z1=z2=18，β=15°，αn=20°， han*=1， cn*=0.25，b=14mm。求（1）齿距 pn 和 pt； （2）分度圆半径 r1 和 r2 及中心距 a； （3）重合度 ε； （4）当量齿数 zv1 和 zv2。 10、题 5-15 已知一对蜗杆轮的参数为 z1=1，z2=40，α=20°， ha*=1，c*=0.2，m=5mm，q=10。试计算其几何尺寸和传动比。 11、题 5-16 有一对标准直齿圆锥齿轮。已知 m=3mm，z1=24， z2=32，α=20°，ha*=1，c*=0.2 及Σ=90°。试计算该对圆锥齿轮 的几何尺寸。 12、题 5-17 在图示回归轮系中，已知：z1=17，z2=51，m12=2； z3=20，z4=34，m34=2.5；各轮压力角α=20°。试问有几种传动方 案可供选择？哪一种比较合理？ 题 12 图
习题 2
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，lA0=20mm，试求当φ=0°、 45°及 90°时，构件 2 的速度 v。
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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：xD=260mm，yD=480mm，xG=400mm，yG=200mm， lAB=lCE=100mm， lBC=lBE=500mm， lCD=300mm， lEF=400mm， lGF=685mm， 1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。求ω5、ε5。
习题 3
1、图示铰链四杆机构，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAB=30mm，AD 为机架， （1）若此机构为曲柄摇杆机械，且 AB 为曲柄，求 lAB 的最大值： （2）若此机构为双曲柄机构，求 lAB 的范围； （3）若此机构为双摇杆机构，求 lAB 的范围。
（a） 题1图 题2图
(b)
第四章
复习思考题
齿轮机构
1、 欲使一对齿廓在其啮合过程中保持传动比不变，该对齿廓应符合什么条件？ 2、 当一对互相啮合的渐开线齿廓绕各自的基圆圆心转动时，其传动比不变。为什么？ 3、 何谓齿轮传动的啮合线？为什么渐开线齿轮的啮合线为直线？ 4、 什么叫渐开线齿轮传动的可分性？ 5、 什么叫渐开线标准直齿圆柱齿轮？ 6、 标准直齿条的特点是什么？ 7、什么叫渐开线齿轮传动的实际啮合线？渐开线直齿轮传动的实际啮合线 B1 B2 是如 何确定的？ 8、一对渐开线标准直齿轮的正确啮合条件是什么？若放弃模数和压力角必须取标准值 的限制，一对渐开线直齿轮的正确啮合条件是什么？ 9、一对渐开线直齿轮无侧隙啮合的条件是什么？ 10、一对渐开线标准外啮合直齿轮非标准安装时，安装中心距 a'与标准中心距 a 中哪个 大？啮合角α'与压力α中哪个大？为什么？ 11、用齿条型刀具展成加工齿轮时，如何加工出渐开线标准直齿轮？ 12、 若用齿条形刀具加工的渐开线直齿外齿轮不发生根切， 当改用齿轮形刀具加工时会 不会发生要切？为什么？ 13、齿轮修正的目的是什么？ 14、 渐开线变位直齿轮与渐开线标准直齿轮相比， 哪些参数不变？哪些参数发生变化？ 15、渐开线变位直齿轮传动有哪三种传动类型？区别传动类型的依据是什么？ 16、与直齿圆柱齿轮传动相比较，平行轴斜齿轮的主要优缺点是什么？ 17、平行轴斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是什么？ 18、为什么一对平行轴斜齿轮传动的重合度往往比一对直齿轮传动的重合度来得大？
机械设计基础（参考习题集）
绪
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？
论
第一、二章
自由度和速度分析、平面连杆机构
复习思考题 1
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？
题5图
题6图
Байду номын сангаас
题7图 7 、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数 K=1.5 ，滑块的冲程 lC1C2=50mm，导路的偏距 e=20mm，求曲柄长度 lAB 和连杆长度 lBC。
第三章
复习思考题
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凸轮机构
1、 连杆机构和凸轮机构在组成方面有何不同，各有什么优缺点？ 2、 凸轮机构中，刚性冲击是指什么？举出一种存在刚性冲击的运动规律。 3、 凸轮机构中，柔性冲击是指什么？举出一个具有柔性冲击的从动件常用运动规律。 4、 何谓凸轮的理论轮廓与实际轮廓？ 5、 凸轮机构中的力锁合与几何锁合各有什么优缺点？ 6、 为什么不能为了机构紧凑，而任意减小盘形凸轮的基圆半径？ 7、设计滚子从动件盘形凸轮机构时，如实际轮廓上出现尖点，将可能出现什么后果？ 面对这一实际结果，设计上应如何加以处理？
题 3、4 图
题5图
4、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。若 AC 2 AB ，那么，其摆杆的行程速 度变化系数为何值？又若摆杆顺时针方向转动为回程，要求有比工作行程较大的平均速度， 那么，应如何选择 AB 杆的转向？ 5、试回答图示曲柄滑块机构存在的几何条件。若 AB 杆等角速转动，而滑块向右移动 为回程。要求回程比工作行程少占用时间，那么，应如何选取 AB 杆的转向？
题6图
正弦机构
题7图
六杆机构
7、在图示机构中，已知 lAE=70mm ，lAB=40mm，lEF=70mm ，lDE=35mm ，lCD=75mm， lBC=50mm， 1=60°，构件 1 以等角速度ω1=10rad/s 逆时针方向转动，试求点 C 的速度和 加速度。
复习思考题 3
4
1、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？ 2、 平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构， 有哪些具体途径？ 3、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。该机构存在的几何条件是什么？给定其 摆杆的行程速度变化系数 K 后，怎么用 K 值表达 AB 和 AC 杆的长度关系？
题4图
破碎机
题5图
曲柄摇块机构
5、图示的曲柄摇块机构， lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm，lDE=40mm， 1=45°， 等角速度ω1=10rad/s，求点 E、D 的速度和加速度，构件 3 的角速度和角加速度。 6、图示正弦机构，曲柄 1 长度 l1=0.05m，角速度ω1=20rad/s（常数） ，试分别用图解法 和解析法确定该机构在 1=45°时导杆 3 的速度 v3 与加速度 a3。
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)
复习思考题 2
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1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度 V A2 A1 及 V B2 B1 的方向，它们的 相对瞬心 P12 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？
2、设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向及从动件初始位置如图所 示。已知偏距 e=10mm，基圆半径 r0=40mm，滚子半径 rT=10mm，从动件运动规律如下： Φ =150°，ΦS=30°，Φ’=120°，Φ′S=60°，从动件在推程以简谐运动规律上升，行程 h=20mm； 回程以等加速等减速运动规律返回原处， 试绘出从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。 3、设计一平底直动从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向及从动件初始位置如图所示。 已知基圆半径 r0=60mm，行程 h=20mm，Φ=150°，ΦS=30°，Φ’=120°，Φ′S=60°， 从动件在推程以简谐运动规律上升， 回程以等加速等减速运动规律返回原处， 试绘出该机构 凸轮轮廓曲线并决定从动件底面应有的长度。