机械原理习题集 新疆大学 机械设计教研室
1 机械原理习题集 新疆大学 机械设计教研室
目录 第1章绪论 第2章机械的结构分析 第3章 平面机构的运动分析 6 第4章 平面机构的力分析 9 第5章 机械的效率和自锁 11 第6章 机械的平衔 第7章机械的运转及其速度波动的调节 1 第8章 平面连杆机构及其设计 第9章凸轮机构及其设计 517 第10章齿轮机构及其设计 第11章轮系及其设计 2 第12章其他常用机构
2 目 录 第 1 章 绪 论 3 第 2 章 机械的结构分析 4 第 3 章 平面机构的运动分析 6 第 4 章 平面机构的力分析 9 第 5 章 机械的效率和自锁 11 第 6 章 机械的平衡 12 第 7 章 机械的运转及其速度波动的调节 13 第 8 章 平面连杆机构及其设计 15 第 9 章 凸轮机构及其设计 17 第 10 章 齿轮机构及其设计 19 第 11 章 轮系及其设计 21 第 12 章 其他常用机构 23
第一章绪论 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？
3 第一章 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2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？ 转动副与移动剧的运动特点有何区别与联系？ 5、何谓复合较链？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。 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
4 第 2 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 6 (d
5 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3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了4及厂8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解心？ 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。 B 3 3 B oc 4 1 2 (d)
6 第 3 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 A2A1 V 及 B2B1 V 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？ 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w1=10s,R=50mm,1Ao=20mm,试求当中=0° 45°及90°时，构件2的速度。 4 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1/05 4、在图示的式破碎机中。己知， 480 ==100mm. 1c=1=500 .le .t =45 %-200mn nm, 逆时针。求w5、e5。 2 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，1a=30mm,ac=100mm,lo=50mm,loE=40mm,p=45° 等角速度a1=l0rads,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1=005m,角速度1=20ds(常数)，试分别用图解 和解析法确定该机构在 =45°时导杆3的速度与加击 2/ B 01 4 题6图正弦机构 题7图六杆机构
7 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。 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。 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。 题 6 图 正弦机构 题 7 图 六杆机构
构件 试球点C的速度利 加速度
8 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
第4章平面机构的力分析 复习思考题 1、作用在机械系统上的内力和外力各有哪些？ 2、何谓机构的静力计算和机构的动态静力计算？ 3、何调摩擦圆？怎样确定径向轴颈转动副中总反力作用线位置及方向？ 4、 何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力的方向 5、当一径向轴颈以相同方向按等速、加速或减速转动时，在载荷不变的情况下，其上 作用的摩擦力矩是否一样？为什么？ 6、何谓自锁？从受力观点分析，移动副在什么条件下自锁？ 7、何谓自锁？从受力观点分析，径向轴颈转动副在什么条件下自锁？ 习题 1、如图示斜面机构，已知：f(滑块1、2与导槽3相互之间摩擦系数)，0=artg,入 (滑块】的倾斜角)、O(工作阻力，沿水平方向)，设不计两滑块质量，试确定该机构等速 运动时所需的铅重方向的驱动力F。 题1图 题2图 2、图示楔形滑块2沿倾斜角为入的V形槽面1滑动。已知：入=35°，0=60°，0.13 载荷Q1000、。试求滑块等速上升时所需驱动力F的大小，并分析滑块以Q为驱动力时是 否自锁。 3、图示楔块机构中，己知：y=B-60°，Q=1000N,各接触面摩擦系数f0.15。如Q 为有效阻力，试求所需的驱动力F。 901 题3图 题4图
9 第 4 章 平面机构的力分析 复习思考题 1、 作用在机械系统上的内力和外力各有哪些？ 2、 何谓机构的静力计算和机构的动态静力计算？ 3、 何谓摩擦圆？怎样确定径向轴颈转动副中总反力作用线位置及方向？ 4、 何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力的方向？ 5、当一径向轴颈以相同方向按等速、加速或减速转动时，在载荷不变的情况下，其上 作用的摩擦力矩是否一样？为什么？ 6、何谓自锁？从受力观点分析，移动副在什么条件下自锁？ 7、何谓自锁？从受力观点分析，径向轴颈转动副在什么条件下自锁？ 习题 1、如图示斜面机构，已知：f（滑块 1、2 与导槽 3 相互之间摩擦系数）， =arctgf，λ （滑块 1 的倾斜角）、Q（工作阻力，沿水平方向），设不计两滑块质量，试确定该机构等速 运动时所需的铅重方向的驱动力 F。 题 1 图 题 2 图 2、图示楔形滑块 2 沿倾斜角为λ的 V 形槽面 1 滑动。已知：λ=35°，θ=60°，f=0.13， 载荷 Q=1000N。试求滑块等速上升时所需驱动力 F 的大小，并分析滑块以 Q 为驱动力时是 否自锁。 3、图示楔块机构中，已知：γ=β=60°，Q=1000N，各接触面摩擦系数 f=0.15。如 Q 为有效阻力，试求所需的驱动力 F。 题 3 图 题 4 图
4、图示机构中，如已知转动副A、B的轴颈半径为r及当量摩擦系数石，且各构件的惯性 力和重力均略去不计，试作出各运动副中总反力的作用线。 5、图示一焊接用的糗形夹具。用楔块3将焊接的工件1和夹紧在该楔块与夹具座？ 之间。已知各接触面的摩擦系数摩擦角p=arctg/。试问：楔角a在何种条件下可保持楔 块3不自动松脱？ rc 题5图 题6图 6、图示偏心圆盘凸轮机构中，凸轮半径” 40mm,其几何中心0与回转中心A的偏 为25mm。从动件质心在点C,绕质心的转动惯量为0.02kgm2,有一垂直力F作用于点D lco-60mm。以B为中心装一半径n=20mm的滚子，lac=50mm。凸轮转速d1=12rad/s,转向 如图。当∠ACB为直角时，∠OBC=60°。试问如此时要保证凸轮与滚子接触，力F的最小 值应为多少（不考虑摩擦力）？ 提示：要保证凸轮与从动件的滚子接触，力F对点C产生的力矩至少应能平衡此时从 动件的惯性力矩
10 4、图示机构中，如已知转动副 A、B 的轴颈半径为 r 及当量摩擦系数 f0，且各构件的惯性 力和重力均略去不计，试作出各运动副中总反力的作用线。 5、图示一焊接用的楔形夹具。用楔块 3 将焊接的工件 1 和 1’夹紧在该楔块与夹具座 2 之间。已知各接触面的摩擦系数 f，摩擦角 =arctgf。试问：楔角α在何种条件下可保持楔 块 3 不自动松脱？ 题 5 图 题 6 图 6、图示偏心圆盘凸轮机构中，凸轮半径 r1=40mm，其几何中心 O 与回转中心 A 的偏距 为 25mm。从动件质心在点 C，绕质心的转动惯量为 0.02kg·m2，有一垂直力 F 作用于点 D， lCD=60mm。以 B 为中心装一半径 r2=20mm 的滚子，lBC=50mm。凸轮转速ω1=12rad/s，转向 如图。当∠ACB 为直角时，∠OBC=60°。试问如此时要保证凸轮与滚子接触，力 F 的最小 值应为多少（不考虑摩擦力）？ 提示：要保证凸轮与从动件的滚子接触，力 F 对点 C 产生的力矩至少应能平衡此时从 动件的惯性力矩