河北工程大学：《机械原理》综合练习

综合练习 、概念题 结构分析 三、轮系 四、齿轮 五、凸轮 六、运动 七、连枉 八、调节

综合练习 一、概念题 二、结构分析 三、轮系 四、齿轮 五、凸轮 六 、运动 七、连杆 八、调节

基本概念 1.请说出三种可作间歇运动的机构1,_2,3 2.当直齿轮与直齿条标准啮合时,齿轮的节圆与分度圆4,齿条的节线与分度线5 当直齿轮与直齿条非标准啮合时,齿轮的节圆与分度圆6,齿条的节线与分度线7 3.为了使动力性能良好,滚子推杆盘形凸轮机构的压力角应8,但这会使凸轮的基圆半 径9 4.决定渐开线齿廓形状的基本参数是10,_11,12。 5.机械的周期性速度波动可采用13来调节,而非周期性速度波动一般用14来调节。 6.在凸轮机构从动件几种常用运动规律中,15运动规律有刚性冲击;16和17运 动规律有柔性冲击;18运动规律没有冲击。 7.曲柄摇杆机构中,若曲柄为原动件,则该机构的最小传动角一定位于19 8.要使机构具有确定的相对运动,其20数目与21数目应该相等 9.对于静平衡的转子,有可能是22不平衡的;而动平衡的转子,则一定是23平衡的。 10.具有急回运动的铰链四杆机构,其原动件作24转动,且一定存在着极位夹角, 其行程速比系数K必然大于25

铰链四 作 24 4 凸轮机构 棘轮机构 槽轮机构 重合 重合 重合 平行 减小 增大 模数 齿数 压力角 飞轮 调速器 等速 等加速 等减速 余弦 正弦 曲柄与机架共线时 原动件 自由度 动 静 整周匀速 1 铰链四 作 24 4 基本概念

11.在铰链四杆机构中,凡最短杆与最长杆长度之和小于等于其它两杆 长度之和,则必有曲柄存在。 12.对复合轮系整体加上一个与系杆转速大小相等,方向相反的角速度 则整个轮系就转化为一个定轴轮系 O 13平面机构中,高副的约束数为1白由度数为2 14组成移动副的两构件瞬心位于:垂直相对运动方向无穷远处 组成转动副的两构件瞬心位于: 转动中心处 组成平面高副的两构件瞬心位于:接触点的共法线上 15.一对外啮合的斜齿轮正确啮合条件是:m=m2=ma1=a2=209B=B2 16.写出种能转动变为移动的机构的称 曲柄滑块机构正弦机构齿轮齿条机构凸轮机构 17田标准共冬卫具加工周村步松一避免共松相扭的措施有: 齿数>17 正变位 斜齿轮 18.回转件的动平衡的条所有惯性力的合力等于零,惯性力偶的合力偶等于零 静平衡的条件是 所有惯性力的合力等于零

11. 在铰链四杆机构中，凡最短杆与最长杆长度之和小于等于其它两杆 长度之和，则必有曲柄存在。 ( ) 12. 对复合轮系整体加上一个与系杆转速大小相等，方向相反的角速度 ，则整个轮系就转化为一个定轴轮系。 （ ） 13. 平面机构中，高副的约束数为 ，自由度数为 。 14. 组成移动副的两构件瞬心位于： 1 组成转动副的两构件瞬心位于： 1 组成平面高副的两构件瞬心位于： 1 15．一对外啮合的斜齿轮正确啮合条件是： 1 16．写出几种能将转动变为移动的机构的名称： 1 17．用标准齿条刀具加工圆柱齿轮，避免齿轮根切的措施有： 1 18．回转件的动平衡的条件是： 1 静平衡的条件是： 1 1 2 垂直相对运动方向无穷远处 转动中心处 接触点的共法线上 m1= m2=mn,a1= a2=200 ,b1= -b2 曲柄滑块机构 正弦机构 齿轮齿条机构 凸轮机构 齿数>17 正变位 斜齿轮 所有惯性力的合力等于零，惯性力偶的合力偶等于零。 所有惯性力的合力等于零

计算下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应具体指出。并问 该机构的运动是否确定(图中标有箭头的构件表示原动件)?最后,对该机构进行结构组成 分析,指出该机构的级别。 复合铰链 局部自由度 A 解:F=3n-2P1-PH=3×72×9-1=2 因原动件数等于机构自由度,故运动确定。 高副低代 机构由3个Ⅱ级杆组组成。 机构为∏级机构

结构分析 解： 复合铰链 局部自由度 F=3n-2PL-PH=37-2 9-1=2 因原动件数等于机构自由度，故运动确定。 高副低代 机构由3个II级杆组组成。 机构为II级机构

下图所示轮系中,设已知n1=1000r/min,各轮齿数为z1=36,z2=60,23=23,z4=49,z4=69, 25=31,z6=131,z7=94,2=36,=166,试求系杆H的转速nn。 解:划分轮系 n1234 60×49 3.5507 36×23 H nI 281.6 3.507 n6=n7 131 -1.9(2) 69 H n 166 1.77(3) 94 联解(1)(2)(3)得n1=35.07r/min 转向与4相同

轮系 解：划分轮系 1 3 2 4 4 1 z z z z n n = 3.5507 36 23 60 49 =   = 3.5507 1 4 n n = = 281.6 (1) 4' 6 6 7 7 4 7 4'6 z z n n n n i = − − − = 69 131 7 4 7 = − − − n n n = −1.9 (2) 7 9 9 7 79 z z n n n n i H H H = − − − = 94 7 166 = − − − H H n n n = −1.77 (3) 联解(1)(2)(3)得 nH=35.07 r/min 转向与4相同

四己知一对外啮合标准安装的渐开线标准齿轮传动,a=20°,h,=1,c=0.25,模数 m=5mm,Z1=20,Z2=40,试求: (1)传动比i12和中心距a。 (2)两轮的分度圆半径,齿顶圆半径,齿根圆半径,基圆半径,节圆半径。 (3)两轮的齿顶圆压力角和齿顶圆曲率半径 (4)若将两轮的中心距加大至a!=152mm,问此时的啮合角a为多大? (5)标准安装时的实际啮合线长度和基圆齿距。 解: 2 40 2 12 (x1+z2)=×(20+40)=150mm 2 r;=mz1/2=5×202=50mm r2=mz2/2=5×40/2=100mm ra1=m(z1/2+h12)=5×(202+1)=55mmra2=5×(402+1)=105mm rn=m(z1/2-hac)=5×(20/2-140,25)=4375mmrn=5×(402-1-0.25)93.75mm r=r, cosa=50cos200=46.98mm bn2=100c0s209397mm r1,=r1=50mm r2,=r2=100mm (3)a1=cos4(rb11)=cos1(46.98/55=31330a2=c0s1(93:97105)=26.50 p1=rn1×tg(3133)=2860mmp2=rb2×tg(26.50)=4685mm (4) acos=a'cosa’150c0s20-152csa,a’=2198 (5)Pb=mcos20=14.76mm Ea=(1(goxr1goa)+4tga2-g)(2n)=(20×1g3131g20(9265020)(2m=1.636 B1B2=pb6a=14.76×1636=24.15mm

四 解: 1 2 12 z z i = (20 40) 150mm 2 5 2 =  + = 20 40 = = ( ) 2 1 2 z z m a = + r1=mz1 /2=520/2=50mm r2=mz2 /2=540/2=100mm ra1=m(z1 /2+ha * )=5(20/2+1)=55mm ra2=5(40/2+1)=105mm rf1= m(z1 /2-ha * -c * ) =5(20/2-1-0.25)=43.75mm rf2=5(40/2-1-0.25)=93.75mm rb1=r1 cosa=50cos200=46.98mm rb2=100cos200=93.97mm r1’= r1=50mm r2’= r2=100mm (1) (2) (3) acosa= a’cosa’ 150cos200=152cosa’ a’ =21.98 (4) 0 aa1=cos-1 (rb1/ra1)=cos-1 (46.98/55)=31.330 aa2=cos-1 (93.97/105)=26.500 pb=pmcos200 =14.76mm ea=(z1 (tgaa1-tga)+z2 (tgaa2-tga))/(2p)=(20(tg31.330 -tg200 )+20(tg26.500 -tg200 ))/(2p)=1.636 B1B2= pb ea=14. 76 1.636=24.15mm r1=rb1×tg(31.330 )=28.60mm r2=rb2×tg(26.500 )=46.85mm (5)

五已知一对心直动尖底从动件盘形凸轮机构,凸轮的廓线为一个半径R=80mm的圆,其圆 心O至凸轮的回转中心A的距离e=20mm,凸轮逆时针转动,起始时,从动件处于最低位置。 试求: (1)基圆半径rb; (2)从动件的行程H (3)该机构的最大压力角amax (4)标出从图示位置转过60°后从动件的位移S和压力角a。 解: :(1)rb=R-e=80-20=60mm (2)H=R+erb=80+20-60=40mm (3)amax sin(e/R)=sin(20/80)=14.036mm 60

凸轮 五 解： (1) rb=R-e=80-20=60mm (2) H=R+e-rb=80+20-60=40mm (3) amax=sin-1 (e/R)=sin-1 (20/80)=14.036mm s a 60

六在下图所示的机构运动简图中,已知:o=10rad/,0=30°,lB=10mm,试求: (1)标出该机构的所有速度瞬心; (2)用矢量方程图解法求出V及a。 P 解。(1)瞬心 13 (2)速度分析 p B3=VB2+VB3B2 3 -LLLC 大小 ABo1 方向∥AC⊥AB铅垂vB2=1AB01=10×10=100mm/s 34 取μ=1mm/s/mm 作图VvB35mm/s 3 vC=vB3=50mm/s 50 (3)加速度分析 B3=aB2 +aB3B2 866 大小?L202 方向∥CBA4铅垂 ag2=l4B012=10×102=100mms1/mm 取=1ms2/mm作图a83=806mm2 ac3=B3=866mm/s2

六 (2) 速度分析 大小 方向 ？ //AC lABw1 ⊥AB ？ 铅垂 b2 p b3 取mv=1mm/s/mm作图 vc= vB3= 50mm/s vB3=50mm/s w3=0 aB3= aB2 +aB3B2 大小 方向 lABw1 2 取ma=1mms-2 /mm作图 p ’ b3 ’ B→A ? 铅垂 aB3=866mm/s2 ac3 =aB3=866mm/s2 (3) 加速度分析 ？ //AC vB2= lABw1=10×10=100mm/s 解 （1） 瞬心 p14 p12 P23 P34 P13 P13 aB2= lABw1 2=10 ×102=1000mms-1 /mm b2 ’ 50 866    vB3=vB2+vB3B2

七试设计一偏置曲柄滑块机构。要求滑块的行程H=40mm,偏距e=10mm,该机构的行程 速比系数K=14,问曲柄a和连杆b的长度分别为多少?并画出机构传动角最小位置时的机 构运动简图,求出最小传动角Ymin 解:6=180×(k-1)(k+1)180×(14-1)(141+30 AC1-ba=1525a=(52.47-1525)/2=186lmm AC2=b+a=5247b-(5247+15.25)2=3387mm Ym=320 A B

七 解：q=180×(k-1)/(k+1)=1800×(1.4-1)/(1.4+1)=300 C1 C2 A B C AC1=b-a=15.25 AC2=b+a=52.47 a=(52.47-15.25)/2=18.61mm b=(52.47+15.25)/2=33.87mm gmin=320

↓c620rmnM为 例:已知Ma、周期 nm在E处 常数,200-117200 8]=0.01,试求: (1)m、nmn、及其位置 VE-501301040 (2)JF mIn nn(1-0.5|8])=620×0995-617r/min B nma=nm(1+0.5|8])=620×1.005623r/min 3求△wmx △wmax(200-117)x D E (30+(104-117)/180/2 O20030 1300 C =886(Nm 解:1求等效阻力矩 4求飞轮等效转动惯量J (20/2)+30+130/2]×200 M △W 180 Jx=900 max =117Nm 2n2[6] 2.n. mn nmn及其位置: 分析各盈亏功 =900 88.6 x26202×0.01 mIn 在D处 117200 =117 2.1(kg m2) D 20 节头

例：已知Med、周期p、 nm= 620r/min，Mer为常数， [d]=0.01，试求： （1） nmin 、nmax及其位置 （2）JF Me j Med o A B C 200 300 1300 200Nm 解：1.求等效阻力矩 [(20/2)+30+130/2]×200 Mer = 180 =117Nm Mer 2. nmin 、nmax及其位置： D E nmin= nm(1-0.5[d]) Dwmax=((200-117)× (30+(104-11.7)))p/180/2 4.求飞轮等效转动惯量JF [ ] 900 2 2 max p n d W J F D = 节 头 =88.6(Nm) 620 0.01 88.6 900 2 2  = p 2.1( ) = kg m2 分析各盈亏功 nmin 在D处 jE= 1040 20 117 200 = jD=11.7 j D 0 nmax 在E处 130 200 50 200 117 = − − j E 3.求DWmax =620×0.995=617r/min nmax= nm(1+0.5[d])=620×1.005=623r/min 调节