第二章機構的結構分析一．填空題1．組成機構的基本要素是和。機構具有確定運動的條件是：。2．在平面機構中，每一個高副引入個約束，每一個低副引入個約束，所以平面機構自由度的計算公式為F=。應用該公式時，應注意的事項是：。3．機構中各構件都應有確定的運動，但必須滿足的條是：。二．綜合題1．根據圖示機構，畫出去掉了虛約束和局部自由度的等效機構運動簡圖，并計算機構的自由度。設標有箭頭者為原動件，試判斷該機構的運動是否確定，為什么？2．計算圖示機構的自由度。如有復合鉸鏈、局部自由度、虛約束，請指明所在之處。3．計算圖示各機構的自由度。（c）（d）4．計算機構的自由度，并進行機構的結構分析，將其基本桿組拆分出來，指出各個基本桿組的級別以及機構的級別。5．計算機構的自由度，并分析組成此機構的基本桿組。如果在該機構中改選FG為原動件，試問組成此機構的基本桿組是否發生變化。6．試驗算圖示機構的運動是否確定。如機構運動不確定請提出其具有確定運動的修改方案。（a）（b）平面機構的運動分析一、綜合題1、試求圖示各機構在圖示位置時全部瞬心的位置（用符號直接在圖上標出）。2、已知圖示機構的輸入角速度1,試用瞬心法求機構的輸出速度3。要求畫出相應的瞬心，寫出3的表達式，并標明方向。3、在圖示的齒輪--連桿組合機構中，試用瞬心法求齒輪1與3的傳動比ω1/ω2。BV1BV1123A4、在圖示的四桿機構中，=60mm,=90mm,==120mm,=10rad/s，試用瞬心法求：（1）當=165°時，點C的速度；（2）當=165°時，構件3的BC線上速度最小的一點E的位置及其速度的大小；（3）當時，角之值（有兩個解）。5、如圖為一速度多邊形，請標出矢量、、及矢量、、的方向？6、已知圖示機構各構件的尺寸，構件1以勻角速度ω1轉動，機構在圖示位置時的速度和加速度多邊形如圖b)、c)所示。（1）分別寫出其速度與加速度的矢量方程，并分析每個矢量的方向與大小，（2）試在圖b)、c)上分別標出各頂點的符號，以及各邊所代表的速度或加速度及其指向。7、已知圖示機構中各構件的尺寸，原動件1以勻速V1移動，求出圖示位置時構件3的角速度ω3和角加速度3。要求列出矢量方程式、分析各矢量的大小和方向、作出速度與加速度多邊形（可不按比例）、并列出ω3和3表達式。8、回轉導桿機構的速度多邊形如圖2）所示，試判斷其哥氏加速度aKC2C3的方向并標畫在圖上,并寫明判斷的方法。9試判斷在圖示的兩個機構中，B點是否存在哥氏加速度？又在何位置時其哥氏加速度為零？作出相應的機構位置圖。10、在圖示的各機構中，設已知構件的尺寸及點B的速度（即速度矢量）。試作出各機構在圖示位置的速度多邊形。11、在圖示齒輪連桿機構中，已知曲柄1的輸入轉速1恒定，試就圖示位置求：（1）分析所給兩矢量方程中每個矢量的方向與大小；（2）規范地標出圖示速度多邊形中每個頂點的符號；VC2=VB+VC2BVC4=VC2+VC4C方向：大小：12、在圖示的機構中，設已知各構件的長度，，,,原動件以等角速度轉動，試用圖解法求圖示位置時點E的速度和加速度及構件2的角速度及加速度.13、在圖示機構中，已知各構件的尺寸及原動件1的角速度（為常數），試以圖解法求時，構件3的角速度及角加速度（比例尺如圖）。（應先寫出有關的速度、加速度矢量方程，再作圖求解。）第四章平面機構的力分析+第五章效率和自鎖一、填空題1、在移動副中，如驅動力作用在時，將發生自鎖；在轉動副中，如驅動力為一單力，且作用在時，則將自鎖；在螺旋副中，如果時，其反行程也將發生自鎖。2、斜面機構反行程的自鎖條件為v，其中為斜面的傾斜角，而v則為。三角螺紋和矩形螺紋相比較，更容易自鎖，因為。3、機器產生“自鎖”的原因是：。4、機械效率是__________的比值，按機械效率來確定機構自鎖的條件。5、當機械自鎖時，其機械效率。二、簡答題1、何謂摩擦圓？以轉動副聯接的兩構件，當外力（驅動力）分別作用在摩擦圓之內、之外，或與該摩擦圓相切時，兩構件將各呈現何種相對運動狀態？2、具有自鎖的機構，其正、反行程的機械效率是否相等？為什么？3、何謂機構的自鎖？試以具有自鎖特性的螺旋千斤頂機構為例說明在什么情況下能運動？在什么情況下不能運動？4、鉸鏈四桿機構在死點位置時，驅動力任意增加也不能使機構產生運動，這與機構的自鎖現象是否相同？試加以說明。三、綜合題1、如圖所示為一輸送輥道的傳動簡圖。設已知一對圓柱齒輪傳動的效率為0.95；一對圓錐齒輪傳動的效率為0.92(均已包括軸承效率)。求該傳動裝置的總效率。2、圖示為由幾種機構組成的機器傳動簡圖。已知：η1=η2=0.98，η3=η4=0.96，η5=η6=0.94，η7=0.42，Pr’=5KW，Pr’’=0.2KW。求機器的總效率η。55612347η1η2η5η6η7η3η4Pr’Pr’’3、圖示鉸鏈四桿機構中，AB桿為主動件，CD桿為從動件，虛線小圓為各鉸鏈處之摩擦圓。已知構件CD上作用有生產阻力R，若不計構件的自重和慣性力，試確定：1）圖示位置時，主動構件AB的轉向；2）圖示位置時，連桿BC所受的作用力R12和R32的作用線。（3）作用在主動件1上的驅動力矩M1的方向以及約束反力R21與R41的方位。4、圖a）、b）給出軸頸受力的兩種情況，Q為外載荷，ρ為摩擦圓半徑。試畫出軸承對軸頸的總反力REQ\S\DO3(21)ADVANCE\u3ADVANCE\d3并說明在此兩種情況下該軸的運動狀態（勻速、加速或減速轉動）。5、在圖示機構中，已知各轉動副中摩擦圓和移動副中的摩擦角φ如圖所示，P為驅動力，Q為阻抗力，試在圖上作出各運動副的總反作用力的方位。6、在圖示雙滑塊機構中，轉動副A與B處的虛線小圓表示磨擦圓，在滑塊1上加F力推動滑塊3上的負載Q，若不計各構件重量及慣性力，試在圖上畫出構件2所受作用力的作用線。7、如圖所示為顎式破碎機的兩塊顎板，設料塊為球形，料塊與顎板間的磨擦系數為f=0.2，若不計料塊的重量，試求在破碎過程中，不會使料塊向上跳開的兩顎板之間的夾角α（咬角）。8、在圖示的曲柄滑塊機構中，虛線小圓表示轉動副處的磨擦圓。若不計構件的重力和慣性力，試在圖上畫出圖示瞬時作用在連桿BC上的運動副總反力的方向。9、一重量，在圖示的力P作用下，斜面等速向上運動。若已知：，滑塊與斜面間的摩擦系數。試求力P的大小及斜面機構的機械效率。10、圖示壓榨機在驅動力P作用下產生壓榨力Q。設各轉動副A、B、C、D處的摩擦圓及移動副的摩擦角如圖示。試在機構圖上畫出各運動副的反力(作用線位置與力指向)；注：圖中細線圓為摩擦圓。11、圖示為凸輪連桿組合機構運動簡圖。凸輪為原動件，滑塊上作用有工作阻力Q，各轉動副處的摩擦圓(以細線圓表示)及滑動摩擦角如圖示。試：(1)在簡圖上畫出各運動副處的約束反力(包括作用線位置與指向)；(2)畫出力多邊形；（可不按比例，但力的方向必須正確）第六章機械的平衡一、填空題1、剛性轉子在的情況下，可以只進行靜平衡；而當進行動平衡時，平衡平面最少應選個，這是因為。2、在圖示（a）、（b）、（c）三根軸中，已知，并作軸向等間隔布置，且都在曲軸的同一含軸平面內，則其中軸已達到靜平衡，軸已達到動平衡。（a）（b）(c)3、剛性轉子靜平衡的條件是而動平衡的條件是。4、設計形體不對稱的回轉零件時，要進行平衡計算，但在制造過程中還要安排一道工序，這是因為。5、只使剛性轉子的得到平衡稱為靜平衡，此時只需要在個平面中增減質量；使和同時得到平衡稱為動平衡，此時至少要在個選定的平衡面中增減質量。6、質徑積是指轉子的與的乘積；殘余不平衡質徑積相同，但質量不同的兩轉子，質量的轉子的平衡精度高。7、在圖（a）、（b）、（c）中，S為總質心，圖總的轉子只是靜不平衡，圖中的轉子是動不平衡。(a)(b)(c)8、對于軸向尺寸較小的盤狀轉子，它們的質量分布可視為，這是進行的平衡稱為平衡；而對軸向尺寸較大的轉子，應進行平衡。9、如圖所示兩個轉子，已知，轉子（a）是不平衡的，轉子（b）是不平衡的；轉子可以選出一個平衡平面，在其上加（減）一個平衡質量使之達到平衡。(a)(b)二、簡答題1、何謂轉子的靜平衡和動平衡？不考慮動平衡的動平衡是否總是有利的，為什么？三、綜合題1、如圖所示盤狀轉子上有兩個不平衡質量：kg，kg，mm，mm，相位如圖所示。現用去重法來平衡，求所需挖去的質量大小和相位（設挖去質量處的半徑mm）。第七章機械的運轉及其速度波動的調節一、填空題1、等效質量（或等效轉動慣量）的值是的函數，只與有關，而與機器的無關。2、按的原則來計算等效力矩，按的原則來計算轉動慣量。3、機器的穩定運轉可以分為速穩定運轉和速穩定運轉兩種情況，前者機器的驅動功與阻抗功的關系是；后者機器的驅動功與阻抗功的關系是。4、調節機器周期性速度波動的方法是；非周期性速度波動的調節方法是用來實現的。5、機器中安裝飛輪，除了可用以之外，同時還可用以。6、從量角度看，機器在一個穩定運動循環內，其與應相等；如果它們不僅在一個穩定運動循環內相等，而且在任何一個瞬時都相等，則該機器將作運轉。7、機器在穩定運轉狀態下，作周期性速度波動的條件。8、機器運轉過程中產生周期性速度波動的主要原因是。二、簡答題1、何謂機器的周期性速度波動？波動幅度大小應如何調節？能否完全消除周期性速度波動，為什么？2、等效質量的等效條件是什么？如果不知道機構的真實運動，能否求得等效質量，為什么？3、通常，機器的運轉分為幾個階段以及各階段的功能特征是什么？何謂等速穩定運轉和周期性變速穩定運轉？4、分別寫出機器在啟動階段、穩定運轉階段和停車階段的功能關系的表達式，并說明原動件角速度的變化情況。5、什么是等效力的等效條件？6、機器運轉的周期性及非周期性速度波動的性質有何區別，各用什么方法加以調節？三、綜合題1、在圖示曲柄滑塊機構中，設已知各構件的尺寸、質量、質心位置、轉動慣量、構件1的角速度。又設該機構上作用有外力（矩）、、如圖所示。試寫出在圖示位置是以構件1位等效構件的等效力矩和等效轉動慣量的計算式和推導過程。2、在某機器中，設取其主軸為等效構件，已知其在一個穩定運動循環（）中的等效阻力矩如圖所示，又已知其等效驅動力矩為常數。若不計機器中各構件的等效轉動慣量。試求為保證機器主軸在1500r/min的轉速下運轉，且運轉不均勻系數=0.05時，應在主軸上加裝的飛輪的轉動慣量及主軸的最大和最小角速度、。3、在電動機驅動的剪床中，作用在主軸（等效構件）上的等效阻抗力矩曲線如圖所示，周期為，主軸在1500r/min的轉速下運轉，且要求不均勻系數0.05。若等效驅動力矩為常數。試問：（1）等效驅動力矩為多少？（2）等效構件的最大和最小角轉速度為多少？（3）求應加在等效構件上的飛輪轉動慣量。4、某機組一個穩定運動循環對應于等效構件的一轉。已知等效阻抗力矩曲線如圖所示，等效驅動力矩為常數，等效構件上的平均轉速為100r/min，其轉速誤差不超過。求裝在等效構件上的飛輪的轉動慣量（不計其余構件的質量和轉動慣量）。5、已知某機器主軸轉動一周為一個穩定運動循環，取主軸為等效構件，其等效阻抗力矩曲線如圖所示，等效驅動力矩為常數，并假定等效轉動慣量為常數，求：（1）求出最大盈虧功，并指明與最大角速度和最小角速度對應角在什么位置；（2）說明減小速度波動可采取的方法。6、某機器在一個穩定運動循環中的等效驅動力矩和等效阻抗力矩曲線如圖所示。由和所圍成的各塊面積所代表的功分別為、、、、，設等效轉動慣量為常數，試確定與等效構件的最大角速度和最小角速度對應的等效構件的轉角在什么位置？機器的最大盈虧功是多少？7、在圖示對心曲柄滑塊機構中，曲柄1為原動件，沿順時針方向以勻角速度轉動。各桿的長度、質量、質心位置及各桿繞其質心軸的轉動慣量均已知。又知滑塊上和曲柄上作用有阻力和阻力矩，若以曲柄為等效構件，要求：（1）列出作用在等效構件上的等效力矩和等效轉動慣量的計算式；（2）在圖上畫出等效力矩的方向；（3）說明等效力矩或等效轉動慣量是機構什么參數的函數，為什么？8、一機械系統，當取其主軸為等效構件時，其其等效阻抗力矩曲線如圖所示。已知等效驅動力矩為常數，機械主軸的轉速為1000r/min。若不計其余構件的轉動慣量，試問：（1）當要求不均勻系數0.05時，應在主軸上安裝一個轉動慣量為多少的飛輪；（2）如不計摩擦損失，驅動此機器的原動機需要多大功率？平面連桿機構及其設計一、填空題1、下左圖示運動鏈，當選桿為機架時為雙曲機構；選擇桿為機架時為雙搖桿機構；選擇桿為機架時則為曲柄搖桿機構。2、上右圖為一對心曲柄滑塊機構，若以滑塊3為機架則該機構轉化為機構；若以構件2為機架，則該機構轉化為。3、平面鉸鏈四桿機構變換機架（倒置）以后，各桿間的相對運動不變，其理由是。4、平面鉸鏈四桿機構的死點位置是指的位置。5、平面鉸鏈四桿機構有曲柄的條件是：1）；2）。二、綜合題1、試畫出圖示兩種機構的機構運動簡圖，并說明它們各為何種機構，在圖a中偏心盤1繞固定軸O轉動，迫使滑塊2在圓盤3的槽中來回滑動，而圓盤3又相對于機架4轉動；在圖b中偏心盤1繞定軸O轉動，通過構件2，使滑塊3相對于機架4往復移動。（圖a的機構運動簡圖可有兩種表達方式，繪出其中之一即可。）2、已知曲柄搖桿機構搖桿CD的長度LEQ\S\DO3(CD)=75㎜，機架AD的長度LEQ\S\DO3(AD)=100㎜，行程速比系數K=1.25，搖桿的一個極限位置與機架間的夾角φ=45°。試求曲柄和連桿的長度LEQ\S\DO3(AB)、LEQ\S\DO3(BC)。3、如圖所示曲柄滑塊機構，曲柄AB等速整周回轉。1)設曲柄為主動件，滑塊朝右為工作行程，確定曲柄的合理轉向；2）設曲柄為主動件，畫出急位夾角，最小傳動角出現的位置；3)此機構在什么情況下，出現死點位置，作出死點位置。4、如圖所示，設已知四桿機構各構件的長度為a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。試問：1）當取桿4為機架時，是否有曲柄存在？2）若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構和雙搖桿機構？如何獲得？3）若a、b、c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構，求d的取值范圍。5、如圖所示的鉸鏈四桿機構中，各桿的長度為l1=28mm,l2=52mm,l3=50mm,l4=72mm,試求：１）當取桿4為機架時，作出機構的極位夾角θ、桿3的最大擺角φ、最小傳動角γmin并求行程速比系數K；２）當桿1為機架時，將演化為何種類型的機構?為什么？并說明這時C、D兩個轉動副是周轉副還是擺動副；３）當取桿3為機架時，又將演化為何種機構？這時A、B兩個轉動副是否仍為周轉副？6、已知曲柄搖桿機構ABCD的搖桿長度LCD=50mm，搖桿擺角ψ=40o，行程速比系數K=1.5，機架長LAD=40mm，試用作圖法求出該機構的曲柄和連桿長LAB和LBC。7、量出下圖所示平面鉸鏈四桿機構各構件的長度，試問：１）這是鉸鏈四桿機構基本型式中的哪一種？為什么？２）若以AB為原動件，此機構有無急回運動？為什么？３）當以AB為原動件時此機構的最小傳動角發生在何處？（在圖上標出）４）該機構以何桿為原動件時，在什么情況下會出現死點？在圖上作出死點發生的位置。8、在圖示的四桿機構中，已知lAB=20mm，lBC=60mm，lBD=50mm，e=40mm，試確定：1）此機構有無急回運動？若有，試作圖法確定極位夾角θ，并求行程速比系數K的值；2）當以AB為原動件時，標出此機構的最小傳動角γmin和最小壓力角αmin；3）作出當以滑塊為主動件時機構的死點位置。9、試畫出下圖各機構圖示位置的傳動角。10、設計一鉸鏈四桿機構，已知搖桿CD的行程速比系數K=1，搖桿的長度LCD=150mm，搖桿的極限位置與機架所成角度φ’=30o和φ”=90o1）求曲柄、連桿和機架的長度LAB、LBC和LAD；2）判別該機構是否具有曲柄存在。11、在圖示鉸鏈四桿機構中，已知各桿長度，，，。１）試確定該機構是否有曲柄？２）若以構件AB為原動件，試畫出機構的最小傳動角；３）回答在什么情況下機構有死點位置？12、在如圖所示的鉸鏈四桿機構中，若各桿長度為a=200mm，b=800mm，c=500mm，d=600mm。試問：1)當取d為機架時，它為何種類型的機構？為什么？2)能否用選用不同桿為機架的辦法來得到雙曲柄機構與雙搖桿機構？如何得到這類機構？3)在圖上標出當以d為機架、a為原動件時機構的最小傳動角γmin。4)該機構以何桿為原動件，在什么位置時會出現死點？13、在圖示機構中，試求AB為曲柄的條件。如偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件又應如何？試問當以桿AB為機架時，此機構將成為何種機構？第九章凸輪機構及其設計一、單選題1、與連桿機構相比，凸輪機構最大的缺點是___________。（A）慣性力難以平衡（B）點、線接觸，易磨損（C）設計較為復雜（D）不能實現間歇運動2、與其他機構相比，凸輪機構最大的優點是___________。（A）可實現各種預期的運動規律（B）便于潤滑（C）制造方便、易于獲得較高的精度（D）從動件的行程可較大3、盤形凸輪機構的壓力角恒等于常數。（A）擺動尖頂推桿（B）直動滾子推桿（C）擺動平底推桿（D）擺動滾子推桿4、對于直動推桿盤形凸輪機構來講，在其他條件相同的情況下，偏置直動推桿與對心直動推桿相比，兩者在推程段最大壓力角的關系為_________。（A）偏置比對心大（B）對心比偏置大（C）一樣大（D）不一定5、對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構的推程壓力角超過許用值時，可采用______措施解決。（A）增大基圓半徑（B）改用滾子推桿（C）改變凸輪轉向（D）改為偏置直動尖頂推桿6、下述幾種運動規律中，______既不會產生柔性沖擊也不會產生剛性沖擊，可用于高速場合。（A）等速運動規律（B）擺線運動（正弦加速度運動）規律（C）等加速等減速運動規律（D）簡諧運動（余弦加速度運動）規律二、填空題1、作圖繪制凸輪廓線時，常采用_________法。即假定凸輪____________，從動件作________________________和_______________的復合運動。2、尖頂直動推桿盤型凸輪機構的基圓半徑增大時，壓力角將__________；當壓力角過大時，可采用____________________________加以改進。3、尖頂從動件盤形凸輪機構中，凸輪的基圓是指以_________________為圓心，以____為半徑所作的圓；該凸輪機構的壓力角是指____________________與__________方向之間的夾角。4、尖頂直動從動件盤形凸輪機構壓力角的大小與該機構的______________、______________等因素有關。5、在凸輪機構從動件的幾種常用運動規律中，________運動規律有剛性沖擊；___________、__________運動規律有柔性沖擊；__________運動規律無沖擊。6、在滾子從動件盤形凸輪機構的凸輪設計中，如發現有失真現象，可采取1）______________________，2）________________________加以改進。7、當發現凸輪機構的壓力角過大時，可采取：1）___________，2）______________的措施加以改進；8、凸輪機構的壓力角越大，機構傳力性能越，傳動效率越，滾子和尖頂推桿凸輪機構的壓力角大小將隨接觸位置而；設計凸輪時，若增大基園半徑，最大壓力角將。9、凸輪機構從動件的端部結構形式一般有_____________、_________________、________________、________________四種。10、凸輪機構從動件的常用運動規律有_________、_______________、__________________、________________；其中，_________________運動規律在運動始末有剛性沖擊。11、若凸輪以順時針轉動，采用偏置直動從動件時，從動件導路應位于凸輪中心的________側。12、偏置直動推桿凸輪機構的最大壓力角與道路線的______方向和凸輪的______方向有關。三、判斷題1、在直動從動件盤形凸輪機構中，同一凸輪當采用不同端部形狀的從動件時，其從動件規律相同。（）2、尖頂從動件盤形凸輪機構中，沒有失真現象。（）3、滾子從動件盤形凸輪機構的理論廓線與實際廓線相同。（）4、尖頂從動件盤形凸輪機構的理論廓線與實際廓線相同。（）5、平底從動件盤形凸輪廓線必須要外凸。（）6、滾子從動件盤形凸輪廓線不一定要外凸。（）7、在凸輪制成后，一般不要改變偏置方向、偏距大小、滾子半徑大小。（）8、平底從動件盤形凸輪的壓力角恒等于零。（）四、綜合題1、圖一所示為一對心滾子直動從動件圓盤形凸輪機構，已知凸輪的角速度，試在圖上畫出凸輪的基圓；標出機構在圖示位置時的壓力角和從動件的位移；并確定出圖示位置從動件的速度。圖一圖二2、在圖二所示凸輪機構，要求：1）給出該凸輪機構的名稱；2）畫出的凸輪基圓；3）畫出在圖示位置時凸輪機構的壓力角和從動件（推桿）的位移。3、圖示凸輪機構中，已知凸輪實際輪廓是以O為圓心，半徑R=25mm的圓，滾子半徑r=5mm，偏距e=10mm，凸輪沿逆時針方向轉動。要求：1）在圖中畫出基圓，并計算其大小；2）分別標出滾子與凸輪在C、D點接觸時的凸輪機構壓力角；3）分別標出滾子與凸輪在C、D點接觸時的從動件的位移。4、試畫出圖四所示凸輪機構中凸輪1的理論廓線，用反轉法標出從動件2的最大升程h以及相應的推程運動角δ0。在圖示位置時傳動壓力角α為多少？5、如圖五所示偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構，凸輪以角速度逆時針方向轉動。1）試在圖中畫出凸輪的理論廓線、偏置圓和基圓；2）用反轉法標出當凸輪從圖示位置轉過90度時機構的壓力角和從動件的位移s。6、試分別標出三種凸輪機構在圖示位置的壓力角（凸輪轉向如箭頭所示）。7、已知圖七為一擺動滾子從動件盤形凸輪機構。現要求：１）畫出凸輪的理論廓線及其基圓；２）標出在圖示位置時從動件2所擺過的角度△Ψ；3）標出在圖示位置時此凸輪機構的壓力角。8、已知如圖八所示的直動平底推桿盤形凸輪機構，凸輪為r=30mm的偏心圓盤，AO=20mm。試求：（1）基圓半徑和升程；（2）推程運動角、回程運動角、遠休止角、近休止角；（3）凸輪機構的最大壓力角和最小壓力角；9、如圖所示的凸輪機構中，凸輪為偏心輪，轉向如圖。已知R=30mm，LOA=10mm，r0=10mm,E、F為凸輪與滾子的兩個接觸點。試在圖上標出：（1）從E點接觸到F點接觸凸輪所轉過的角度φ。（2）F點接觸時壓力角αF；（3）由E點接觸到F點接觸推桿的位移s；（4）找出最大壓力角的機構位置，并標出αmax。第十章齒輪機構及其設計一、填空題：1、漸開線斜齒圓柱齒輪的當量齒數ZV=，而直齒圓錐齒輪的當量齒數ZV=。2、一對漸開線正常齒標準直齒圓柱齒輪傳動，按標準中心距安裝時，其頂隙和側隙分別為、。兩輪的圓將分別與其圓相重合；兩輪的嚙合角將等于角。3、根據外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動重合度的公式，增大重合度的方法有：、、。4、一對斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是。5、一對蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件是。6、分度圓尺寸一定的漸開線齒輪齒廓形狀，決定于齒輪基本參數中的大小；而漸開線標準齒輪分度圓上齒厚，取決于基本參數中的大小。7、齒廓嚙合基本定律：相互嚙合的一對齒廓，其角速度之比與成反比。如要求兩角速度之比為定值，則這對齒廓在任何一點接觸時，應使兩齒廓在接觸點的公法線。8、已知一漸開線標準直齒圓柱齒輪的齒數Z=26，模數m=3mm，壓力角=200，則其齒廓在分度圓處的曲率半徑=，在齒頂處的曲率半徑r=，在齒頂圓處的壓力角=。9、某齒輪傳動的重合度=1.4，這說齒輪在傳動過程中有%的時間是一對齒嚙合的，有%的時間是兩對齒嚙合的。10、漸開線齒廓上各點的壓力角是不同的，圓上的壓力角為零，圓上的壓力角最大；漸開線齒輪圓上的壓力角取為標準值。11、決定漸開線圓柱直齒輪輪緣尺寸的基本參數有；其中參數是標準值，其中參數必須為整數。12、一對漸開線齒輪嚙合傳動時，兩輪圓總是相切并作純滾動的，而兩輪中心距不一定總等于兩輪圓的半徑之和。13、漸開線作齒輪齒廓的優點是：。14、漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合條件是。15、一對平行軸標準斜齒圓柱齒輪外嚙合傳動，模數m=3mm,，Z1=18,Z2=47,,傳動比i12=，端面壓力角，端面模數mt=,小齒輪分度圓直徑d1=mm,大齒輪當量齒數Zv2=。16、用范成法加工齒輪時，用齒條形刀具切制標準齒數時，應將齒條刀具的線和被加工齒輪的圓相切并作無滑動的純滾動，齒條工具移動的速度為。二、簡答題1、在圖示蝸桿蝸輪副中，設已知蝸桿或蝸輪的轉向，或者蝸桿齒的旋向。試問圖中待確定的蝸桿或蝸輪的轉向，或者蝸桿齒的旋向各如何？請在相應的圖上標出。2、標準直齒圓柱齒輪的參數和安裝中心距對重合度有什么影響？3、一對輪齒的齒廓曲線應滿足什么條件才能使其傳動比為常數？漸開線齒廓為什么能滿足定傳動比的要求？4、漸開線直齒圓柱齒輪的分度圓和節圓有何區別？在什么情況下，分度圓和節圓是相等的？5、一對直齒圓柱齒輪傳動中若要能實現定傳動比、連續傳動和傳動平穩，必須具備哪些條件？6、試簡述漸開線圓柱斜齒輪機構主要有哪些優點？7、試問漸開線齒輪的齒數、模數、壓力角、齒頂高系數和兩輪的中心距，對漸開線齒輪傳動的重合度的影響各如何？寫出齒輪傳動中嚙合角和壓力角的關系式，當a/>a時，嚙合角將如何變化9、何謂斜齒輪的當量齒輪？對于螺旋角為，齒數為Z的斜齒圓柱齒輪，試寫出其當量齒輪的表達式。10、為了實現定傳動比傳動，對齒輪的齒廓曲線有什么要求？11、已知兩軸的中心距及其間的傳動比，欲設計一對漸開線齒輪傳動，但選用標準圓柱直齒輪時，不能滿足給定中心距的要求。問應采取哪些方案來滿足中心距的要求？三、綜合題1、已知一外嚙合漸開線標準斜齒圓柱齒輪副的參數為Z1=27,Z2=60,mn=3mm,han=1,c*=0.25,αn=20,螺旋角，試求：1）兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。2）兩輪的標準中心距a。()2、如圖所示，采用標準齒條形刀具加工一漸開線標準直齒圓柱齒輪。已知刀具的齒側角α=200，刀具上相鄰兩齒對應點的距離為5π，加工時范成運動的速度分別為v=60mm/s,，方向如圖。試求被加工齒輪的模數m、壓力角α、齒數Z、分度圓半徑r、基圓半徑rb，以及其軸心至刀具分度線的距離a。3、圖示的一對標準漸開線直齒圓柱齒輪嚙合圖中，已知標準中心距a,兩輪的基圓半徑和法節。當論1為主動時要求：在圖中標畫出理論嚙合線N1N2，實際嚙合線B1B2，嚙合角；標畫出單齒嚙合區和雙齒嚙合區。4、已知一對標準安裝（無側隙安裝）的外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪的中心距a=360mm,傳動比i12=3,兩輪模數m=10mm,且均為正常齒制。試求：兩輪齒數，分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑、齒厚和齒槽寬，以及兩輪的節圓直徑和頂隙c。5、一對按標準中心距安裝的正常齒制的外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪，主動論1作順時針轉動。已知Z1=22，Z2=34，；中心距a=140mm。試求：兩輪的分度圓、齒頂圓、齒根圓和基圓直徑；并按比例作圖，畫出實際嚙合線B2B1,計算其重合度。6、一對按標準中心距安裝的正常齒制的外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪，其小齒輪已損壞，需要配制，今測得兩軸中心距a=310mm,大齒輪齒數Z2=100，齒頂圓直徑da2=408mm,,試確定小齒輪的基本參數及其分度圓和齒頂圓的直徑。7、欲利用某單級圓柱齒輪減速器的箱體及一現成的漸開線直齒圓柱齒輪組成一傳動比i12==2的減速器，測得有關參數為：Z1=18，da1=100mm,df1=77.5mm,Pb=14.7606mm，箱體孔間距a=135mm。試求：Z2、M、、、的值附標準值：m=3、4、5、6、7mm；=200、150；=1.0、0.8；=0.25、0.38、有兩個m=3mm，的正常齒制的標準齒條，其分度線間的距離為51.4mm,現欲設計一個標準齒輪同時帶動兩齒條。齒輪的軸心O1在兩齒條分度線的中心點上（如圖示）。試問：1）該齒輪齒條傳動是否為標準傳動？試確定齒輪的齒數Z1、分度圓直徑d1、齒頂圓直徑da1、齒根圓直徑dr1及齒厚s;2）齒條移動的速度是否為？為什么？3）嚙合角是否為200？為什么？第二章機械的結構分析二、綜合題1．n=7，pl=9，ph=1從圖中可以看出該機構有2個原動件，而由于原動件數與機構的自由度數相等，故該機構具有確定的運動。2．（a）D、E處分別為復合鉸鏈（2個鉸鏈的復合）；B處滾子的運動為局部自由度；構件F、G及其聯接用的轉動副會帶來虛約束。n=8，pl=11，ph=13．（c）n=6，pl=7，ph=3（e）n=7，pl=10，ph=04．（a）n=5，pl=7，ph=0Ⅱ級組Ⅱ級組因為該機構是由最高級別為Ⅱ級組的基本桿組構成的，所以為Ⅱ級機構。（c）n=5，pl=7，ph=0Ⅲ級組因為該機構是由最高級別為Ⅲ級組的基本桿組構成的，所以為Ⅲ級機構。5．n=7，pl=10，ph=0當以構件AB為原動件時，該機構為Ⅲ級機構。Ⅱ級組Ⅱ級組Ⅱ級組當以構件FG為原動件時，該機構為Ⅱ級機構。可見同一機構，若所取的原動件不同，則有可能成為不同級別的機構。6．（a）n=3，pl=4，ph=1因為機構的自由度為0，說明它根本不能運動。而要使機構具有確定的運動，必須使機構有1個自由度（與原動件個數相同）。其修改方案可以有多種，下面僅例舉其中的兩種方案。n=4，pl=5，ph=1此時機構的自由度數等于原動件數，故機構具有確定的運動。第三章平面機構的運動分析一、綜合題1、解：2、由相對瞬心的定義可知：所以方向為逆時針轉向，（如圖所示）。3、解：1）計算此機構所有瞬心的數目K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=15；2）如圖所示，為了求傳動比ω1/ω2，需找出瞬心P16、P36、P12、P23，并按照三心定理找出P13；3)根據P13的定義可推得傳動比ω1/ω2計算公式如下：由于構件1、3在K點的速度方向相同，從而只和同向。4、解：1）以選定的比例尺作機構運動簡圖（圖b）。2）求定出瞬心的位置（圖b），因為為構件3的絕對瞬心，有=100.06/0.00378=2.56（rad/s）=0.4(m/s)3)定出構件3的BC線上速度最小的點E的位置因為BC線上的速度最小點必與點的距離最近，故從引BC的垂線交于點E，由圖可得=0.357（m/s）4)定出時機構的兩個位置（見圖c，注意此時C點成為構件3的絕對瞬心），量出1=26.4°；2=226.6°5、解：6、解：（1）把B點分解為B2和B3兩點，運用相對運動原理列出速度與加速度的矢量方程，并分析每個矢量的方向與大小如下：方向AB⊥AB向下//BC大小?1lAB?方向B→C⊥BCB→A⊥BC向下∥BC大小32lBC?12lAB23vB3B2?（2）標出各頂點的符號，以及各邊所代表的速度或加速度及其指向如下：7、解：大小？V1？方向┴AB水平//導路3=VB2/LAB=pb2v/LAB大小32LAB？00?方向ABAB//導路3=aB2t/LAB=n’b2’a/L8、解：根據速度多邊形判斷如下：第一步：由pb方向得桿2角速度方向如圖所示；第二步：把矢量c3c2繞ω2方向旋轉90度得方向。9、解：在a)圖機構中存在哥氏加速度，但在導桿3的兩個極限擺動位置時，以及滑塊2相對于導桿3的兩個極限滑動位置時，哥氏加速度為零。這是因為前者的瞬時牽連轉速為零，而后者的瞬時相對平動為零，均導致哥氏加速度瞬時為零；相應的機構位置圖略在b)圖機構中由于牽連運動為平動，故沒有哥氏加速度存在。10、解：11、解：方向⊥DC⊥AB向右⊥BC大小?1lAB?方向⊥AC⊥DC∥AC大小?2lDC?標出頂點如圖所示。12、解：1）以做機構運動簡圖2）速度分析根據以做其速度多邊形（圖b）根據速度影像原理，做∽，且字母順序一致得點e，由圖得：（順時針）（逆時針）=3.27（rad/s）3）加速度分析根據機速度矢量方程以做加速度多邊形（圖c）根據加速度影像原理，做∽，且字母順序一致得點由圖點得（逆時針）第四章平面機構的力分析+第五章效率和自鎖三、綜合題1、解：此傳動裝置為一混聯系統。圓柱齒輪1、2、3、4為串聯圓錐齒輪5-6、7-8、9-10、11-12為并聯。此傳動裝置的總效率2、解：設機構3、4、5、6、7組成的效率為η3’，則機器的總效率為η=η1η2η而，P2’η3η4=Pr’，P2’’η5η6η7=Pr將已知代入上式可得總效率η=η1η2η3’3、解：CCR32BR122AR21BR411M1ω14、解：RR21R21(a)ρ>e軸作加速轉動；(b)ρ<e軸作減速轉動。5、解：22BCR12R32A1PR41BR21C3QR23R436、解：7、解：RRR12φRα/2α/2如圖所示，由已知，摩擦角φ=arctg0.2。為不使料塊上升，總反力R的作用線應在水平線下方，則φ≥α/2即α≤2φ=2arctg0.28、解：10、解：作出各運動副反力的作用線如圖11、解：(1)作出各運動副反力的作用線如圖(2)力矢量方程式：，+,畫力多邊形第六章機械的平衡一、填空題1、軸向尺寸較小（軸向尺寸b與其最大直徑d之比小于2）；2；對于任何不平衡的轉子，不論在幾個回轉平面內，有多少偏心質量，只要在選定的2個平面上，分別適當地增加（或除去）一個平衡質量即可使轉子得到動平衡。2、（a）、（b）、（c）；（c）3、總慣性力為零；總慣性力為零，同時總慣性力矩也為零4、平衡試驗；材料不均勻，制造安裝誤差5、慣性力；1個；慣性力；慣性力矩；2個6、質量；向徑；大7、(a)；(b)、(c)8、在垂直于其回轉軸線的同一平面內；靜；動9、靜；動；（a）二、簡答題1、答：（1）如果只要求剛性轉子的慣性力達到平衡，則稱為轉子的靜平衡。（2）如果不僅要求慣性力，而且要求慣性力矩也達到平衡。則稱為轉子的動平衡。（3）不考慮動平衡的靜平衡不總是有利的，其理由在于對于不是分布在同一平面內的轉子，雖然它滿足了靜平衡要求，但如果不對它進行動平衡，它在轉動過程中將有附加動壓力產生，引起機械設備的震動。三、計算題解：建立平衡的矢量方程如下作力矢量圖：量出的大小，即=15kg.cm，則kg，相位在左上方，與豎直方向夾角。第七章機械的運轉及其速度速度的調節一、填空題1、；位置，運動2、功率等效；動能等效3、等速；周期變化；恒等；一個周期內相等4、安裝飛輪；調速器5、調節周期性速度波動；渡過死點6、盈功；虧功；等速二、簡答題1、答：（1）周期性速度波動：作用在機械上的等效驅動力矩，等效阻力矩和等效轉動慣量均呈周期性變化；在公共周期內，驅動功等于阻抗功，機械能增量為零，則等效構件的角速度在公共周期的始末是相等的，即機械運轉的速度呈周期性波動，即周期性速度波動。（2）波動幅度大小調節:加裝飛輪。（3）不能完全消除周期性速度波動。因為不可能加裝轉動慣量=的飛輪，只要一定，總有速度波動量。2、答：（1）等效質量的等效條件：等效機構所具有的動能與原機械系統所具有的動能相等。（2）若不知道機構的真實運動也能夠求得等效質量，因為其中，和僅余機構類型和尺寸相關，與原遠東件的真實運動狀況無關。3、答：（1）機器的運轉通常分為三個階段：起動、穩定運轉和制動。起動階段：，總有正功，機械的動能和速度越來越大，最后接近穩定運轉階段。穩定運轉階段：在一段時間內，驅動力所作功等于工作阻力矩所作的功，速度接近常數（速度在一定范圍內上下波動），機械的動能接近常數。制動階段：，工作阻力矩所作的功大于驅動力所作的功，機械的動能和速度由大減小，直到為零，機械停止運轉。（2）等速穩定運轉是指驅動力作的功等于工作阻力矩所作的功，速度為常數，機械的動能為常數。周期性變速穩定運轉是指當作用在機械上的等效驅動力（力矩）和等效工作阻力（力矩）周期性變化時，機械的動能和速度是周期性變化的，在一段時間內，驅動力所作功等于工作阻力矩所作的功，速度接近常數（速度在一定范圍內上下波動），機械的動能接近常數。4、答：（1）機器在啟動階段、穩定運轉階段和停車階段的功能關系的表達式：起動階段：，穩定運轉階段：，停車階段：（2）原動件角速度的變化情況：起動階段：由令逐漸上升，直至達到正常運轉的平均角速度為止。穩定運轉階段：圍繞其平均值作不大的上下波動。停車階段：由令逐漸減小為零5、答：等效力的等效條件是將等效力（力矩）作用在等效構件上，其所作的功（功率）與機械系統在所有力作用下所作的功（功率）相等。6、答：（1）機器運轉的周期性及非周期性速度波動的性質的區別：如果在等效力矩和等效轉動慣量變化的公共周期內，驅動功等于阻抗功，則機械能增量為零，于是經過等效力矩和等效轉動慣量變化的公共周期，機械的動能恢復到原來的值，因而等效構件的角速度也恢復到原來的值，這種等效構件的角速度在穩定運轉過程中的速度將出現周期性波動。如果機械在運轉過程中等效力矩的變化出現非周期性波動，則機械運轉的速度將出現非周期性波動。（2）調節方法：周期性速度波動不會破壞機械的穩定運轉狀態，它可以采用安裝飛輪來調節。非周期性速度波動將會破壞機械的穩定運裝狀態，可能會出現飛車或停車的現象，可采用調速器進行調節。三、綜合題1、解：1）由功率等效原則可建立如下方程：即2）由動能等效原則可建立如下方程所以注：利用瞬心，可進一步求得：2、解：（1）（2）由及可得、，（3）3、解：（1）求作等效圖（2）求由等效圖可求得：，作能量指示圖由能量指示圖可以得到，（3）求、由，得到，4、解：機組阻抗功為機組驅動功：（因為為常數）則由在機組穩定運轉階段的一個周期內，驅動功與阻抗功相等即可以得到，，所以由題圖所示，在的一個周期內，最大盈虧功為由題意，轉速誤差不超過，所以，因此飛輪的等效轉動慣量為5、解：（1）最大盈虧功由題圖，可建立如下方程解之得到所以其中，最大角速度對應角在a位置，最小角速度對應角在b位置。（2）安裝飛輪進行調節。6、（略）7、解：（1）等效轉動慣量和等效力矩根據得到根據得到（2）等效力矩的方向如圖示（3）等效轉動慣量或等效力矩是機構位置的函數。8、解：（1）飛輪轉動慣量等效驅動力矩最大盈虧功飛輪轉動慣量：（2）在不計摩擦損失時，驅動此機器的原動機的功率：由及可以得到所以第八章平面連桿機構及其設計1、圖a為導桿機構，或為曲柄搖桿機構。圖b為曲柄滑塊機構。2、解：根據題意作圖極位夾角θ=180°EQ\F(k-1,k+1)=180°×EQ\F(1.25-1,1.25+1)=20°在ΔADCEQ\S\do3(1)中,ACEQ\S\do3(1)=EQ\R(,ADEQ\S\up5(2)+DCEQ\S\up5(2)-2AD·DCcosφ)其中AD=100㎜,DCEQ\S\do3(1)=75㎜,φ=45°故得ACEQ\S\do3(1)=70.84㎜又EQ\F(DCEQ\S\do3(1),Sin∠CEQ\S\do3(1)AD)=EQ\F(ACEQ\S\do3(1),Sinφ)求得∠CEQ\S\do3(1)AD=48.47°故∠CEQ\S\do3(2)AD=∠CEQ\S\do3(1)AD-θ=48.47°-20°=28.47°在ΔADCEQ\S\do3(2)中，已知兩邊一角，三角形可解，求得ACEQ\S\do3(2)=BC+AB=145.81㎜ACEQ\S\do3(1)=BC-AB=70.84㎜解方程組得AB=37.49㎜,BC=108.33㎜4、解：a=240㎜，b=600㎜，c=400㎜，d=500㎜，a+b<d+c滿足桿長條件。1）當桿4為機架，最段桿1為連架桿，機構有曲柄存在；2）要使此機構成為雙曲柄機構，則應取桿1為機架；要使此機構成為雙搖桿機構，則應取桿3為機架。3）若a、b、c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構，d的取值范圍應為440＜d＜760。8、解：1）此機構有急回運動；用作圖法作出機構的極位，并量得極位夾角θ=7.3°；計算行程速比系數K=（180°+θ）/（180°-θ）=1.085；2）作此機構傳動角最小和壓力角最小的位置，并量得γmin=60°，αmin=0°；3）作滑塊為主動件時機構的兩個死點位置，即C1B1A及C2B2A兩位置。10、解：1）機構的極位夾角，θ=180°EQ\F(K-1,K+1)=180°EQ\F(1-1,1+1)=0°因此連桿在兩極位時共線，如圖所示：在?DCADVANCE\d31ADVANCE\u3CADVANCE\d32ADVANCE\u3中因DCADVANCE\d31ADVANCE\u3=DCADVANCE\d32ADVANCE\u3，∠CADVANCE\d31ADVANCE\u3DADVANCE\u3ADVANCE\d3CADVANCE\d32ADVANCE\u3=60°故?DCADVANCE\d31ADVANCE\u3CADVANCE\d32ADVANCE\uADVANCE\u3為等邊三角形，ADVANCE\u3在直角?ADCADVANCE\d32ADVANCE\u3中∠DACADVANCE\d32ADVANCE\u3=30°，因此?CADVANCE\d31ADVANCE\u3DA為等腰三角形（∠CADVANCE\d31ADVANCE\u3DA=φ1=30°）因此有BC-AB=AC1=150mm和BC+AB=AC2=300mm解得：BC=225mm,AB=75mm且有AD=2C1Dcos30°=262.5mm,故：LAB=75mm,LBC=225mm,LCD=150mm（已知）,LAD=262.5mm2)因為LAB+LAD=75+262.5=337.5＜LBC+LCD=375,故滿足桿長條件;又最短桿AB為一連架桿，所以