机械原理自测题库分析计算题.docx
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机械原理自测题库分析计算题
机械原理自测题库——分析计算题(共88题)
1、试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,必须明确指出)。
并判断该机构的运动是否确定(标有箭头的机构为原动件)。
若其运动是确定的,要进行杆组分析,并显示出拆组过程,指出各级杆组的级别、数目以及机构的级别。
图a) 图b)
题1图
2、计算图示机构自由度,并判定该机构是否具有确定的运动(标有箭头的构件为原动件)。
图a) 图b)
题2图
3、计算图示机构自由度,并确定应给原动件的数目。
图a 图b
题3图
4、在图示机构中试分析计算该机构的自由度数,若有复合铰链、局部自由度或虚约束,则在图上明确指出。
图a 图b
题4图
5、计算图示机构的自由度,并作出它们仅含低副的替代机构。
图 a) 图 b)
题5图
6、试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,必须明确指出。
)并指出杆组的数目与级别以及机构级别。
题6图
7、计算下列机构的自由度(有复合铰链、虚约束和局部自由度请指出)
图 a) 图 b)
题7图
8、图示的铰链四杆机构中,已知
,
,
,
顺时针转动,试用瞬心法求:
1)当φ=15°时,点C的速度VC;
2)当φ=15°时,构件BC上(即BC线上或其延长线上)速度最小的一点E的位置及其速度值。
题8图
9、在图示的凸轮机构中,已知凸轮1以等角速度ω1=10rad/s转动。
凸轮为一偏心圆,其半径R1=25mm,LAB=15mm,LAD=50mm,φ1=90°,试用瞬心法求机构2的角速度ω2。
题9图
10、在图示机构中,已知长度LAB=LBC=20mm,LCD=40mm,∠a=∠β=90°W1=100(1/S),请用速度瞬心法求C点的速度的大小和方向
题10图
11、如图所示偏置曲柄滑块机构。
若已知a=20°mm,b=40mm,e=10mm,试用作图法求出此机构的极位夹角θ、行程速比系数K、行程S,并标出图示位置的传动角。
题11图
12、试将图示机构 ①进行高副低代,绘出简图;②分别计算其代替后的自由度
题12图
13、判断下列图示机构为何种铰链四杆机构?
并简要说明理由(图中数字代表杆件长度)
题13图
14、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)。
题14图
15、在图示铰链四杆机构中,已知:
lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=30mm,AD为机架。
试问:
(1)若此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄,求lAB的最大值;
(2)若此机构为双曲柄机构,求lAB的最小值;
(3)若此机构为双摇杆机构,求lAB的取值范围。
题15图
16、试设计如图所示的六杆机构。
当原动件OAA自OAy轴沿顺时针转过φ12=60°到达L2时,构件OBB1顺时针转过ψ12=45°,恰与OAx轴重合。
此时,滑块6在OAx轴上自C1移动到C2,其位移S12=20mm,滑块C1距OB的距离为OBC1=60mm,试用几何法确定A1和B1点的位置。
题16图
17、已知曲柄摇杆机构ABCD各杆杆长分别为AB=50mm,BC=220mm,CD=100mm,最小允许传动角[γmin]=60°,试确定机架长度AD的尺寸范围。
18、在铰链四杆机构ABCD中,已知LAB=30mm,LBC=75mm,LCD=50mm,且AB为原动件,AD为机架。
试求该机构为曲柄摇杆机构时LAD的长度范围。
19、设计一曲柄摇杆机构。
已选定其中两杆长度a=9,b=11,另外两杆长度之和c+d=25,试求c,d长度各为多少(取整数,单位自定)?
并可选用哪些构件为机架?
20、如图示一曲柄摇杆机构。
已知AD=600mm,CD=500mm,摇杆摆角φ=60°,摇杆左极限与AD夹角φ1=60°,试确定曲柄和连杆长度。
题20图
21、如图为偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构,凸轮廓线为渐开线,渐开线的基圆半径r0=40mm,凸轮以ω=20rad/s逆时针旋转。
试求:
(1)在B点接触时推杆的速度VB;
(2)推杆的运动规律(推程);
(3)凸轮机构在B点接触时的压力角;
(4)试分析该凸轮机构在推程开始时有无冲击?
是哪种冲击?
题21图
22、题12图所示对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构中,凸轮为一偏心圆,O为凸轮的几何中心,O1为凸轮的回转中心。
直线AC与BD垂直,且
=
/2=30mm,试计算:
(1)该凸轮机构中B、D两点的压力角;
(2)该凸轮机构推杆的行程h。
题22图
23、如图13所示,已知一偏心圆盘R=40mm,滚子半径rT=10mm,LOA=90mm,LAB=70mm,转轴O到圆盘中心C的距离LOC=20mm,圆盘逆时针方向回转。
(1)标出凸轮机构在图示位置时的压力角α,画出基圆,求基圆半径r0;
(2)作出推杆由最下位置摆到图示位置时,推杆摆过的角度φ及相应的凸轮转角δ。
题23图
24、如图所示为偏置直动推杆盘形凸轮机构,AFB、CD为圆弧,AD、BC为直线,A、B为直线与圆弧AFB的切点。
已知e=8mm,r0=15mm,
=
=30mm,∠COD=30°,试求:
(1)推杆的升程h,凸轮推程运动角为δ0,回程运动角δ’0和远休止角δ02;
(2)推杆推程最大压力角αmax的数值及出现的位置;
(3)推杆回程最大压力角α’max的数值及出现的位置。
题24图
25、已知偏置式滚子推杆盘形凸轮机构(如图所示),试用图解法求出推杆的运动规律s-δ曲线(要求清楚标明坐标(s-δ)与凸轮上详细对应点号位置,可不必写步骤)。
题25图
26、在如图所示的凸轮机构中,弧形表面的摆动推杆与凸轮在B点接触。
当凸轮从图示位置逆时针转过90°后,试用图解法求出或标出:
(1)推杆与凸轮的接触点;
(2)推杆摆动的角度大小;
(3)该位置处,凸轮机构的压力角。
题26图
27、一对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动,已知:
a=100mm,Z1=20,Z2=30,α=20°,da1=88mm。
(1)试计算下列几何尺寸:
①齿轮的模数m;
②两轮的分度圆直径d1,d2;
③两轮的齿根圆直径df1,df2;
④两轮的基圆直径db1,db2;
⑤顶隙C。
(2)若安装中心距增至a’=102mm,试问:
①上述各值有无变化,如有应为多少?
②两轮的节圆半径r’1,r’2和啮合角ɑ’为多少?
28、已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数为:
Z1=40,Z2=60,m=5mm,α=20°,ha*=1,c*=0.25。
(1)求这对齿轮标准安装时的重合度εa,并绘出单齿及双齿啮全区;
(2)若将这对齿轮安装得刚好能够连接传动,求这时的啮合角α’;节圆半径r’1和r’2;两轮齿廓在节圆处的曲率半径ρ’1和ρ’2
29、用齿轮刀具加工齿轮,刀具的参数如下:
m=2mm,a=20°,h*a=1,c*=0.25,刀具移动的速度V刀=7.6mm/s,齿轮毛坯的角速度ω=0.2rad/s,毛坯中心到刀具中线的距离L=40mm。
试求:
(1)被加工齿轮的齿数Z;
(2)变位系数X;
(3)齿根圆半径rf;
(4)基圆半径rb。
30、某机器上有一对标准安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构,已知:
Z1=20,Z2=40,m=4mm,h*a=1。
为了提高传动的平稳性,用一对标准斜齿圆柱齿轮来替代,并保持原中心距、模数(法面)、传动比不变,要求螺旋角β<20°。
试设计这对斜齿圆柱齿轮的齿数Z1,Z2和螺旋角β,并计算小齿轮的齿顶圆直径da1和当量齿数Zv1。
31、已知产生渐开线的基圆半径rb=50mm,试求:
(1)渐开线在向径rk=65mm处的曲率半径ρk,和压力角αk,和展角θk;
(2)渐开线上展角θk=20°处的压力角αk,向径rk和曲率半径ρk。
32、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮,已知:
Z1=21,Z2=61,m=2.5mm,α=200.试求:
(1)两轮的齿p1和p2;
(2)两轮的基圆齿距Pb1和Pb2
(3)两轮分度圆上渐开线齿廓的曲率半径ρ1和ρ2。
33、已知一对齿数相等,α=20°,m=5mm的标准安装外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动。
为了提高其重合度,而又希望不增加齿数,故增加主从动轮的顶圆,使其刚好彼此通过对方的啮合极限点。
若要求重合度
,试求:
(1)两轮的齿数Z1、Z2
(2)两轮的顶圆直径da1和da2。
34、有两个齿数分别为Z1、Z2的标准直齿圆柱齿轮,且Z1 (1)试根据渐开线的性质比较两个齿轮的分度圆上的齿厚,齿顶圆上齿厚,齿根圆上齿厚,孰大孰小; (2)若m=5mm,Z1=19,Z2=41,试计算这对外啮合齿轮正确安装时的中心距及各轮齿顶圆直径,齿根圆直径,基圆直径,并作图求得实际啮合线长度B1B2,并据此求出重合度εa=? 。 35、采用标准齿条刀加工渐开线直齿圆柱齿轮。 已知刀具齿形角α=20°,齿距为4πmm,加工时刀具移动速度V=60mm/s,轮坯转动角速度ω=1rad/s。 (1)试求被加工齿轮的参数: m、α、Z、d、db;db=112.76mm (2)如果刀具中线与齿轮毛坯轴心的距离L=58mm,问这样加工出来的齿轮是正变位还是负变位齿轮,变位系数是多少? 36、用范成法滚刀切制参数为Z=16、αn=20°、han*=1的斜齿轮,当其β=15°时,是否会产生根切? 仍用此滚刀切制齿数Z=15的斜齿轮,螺旋角至少应为多少时才能避免根切? 37、已知以对外啮合斜齿圆柱齿轮的参数为: mn=6mm,Z1=30,Z2=100,试问螺旋角为多少时才能满足标准中心距为400mm? 38、已知齿轮1的转速n1=120r/min,而Z1=40,Z2=20,求: (1)Z3; (2)行星架的转速nH=0时齿轮3的转速n3(大小及方向)。 题38图 39、已知轮系中Z1=60,Z2=15,Z’2=20,各系模数均相同,求Z3及i1H 题39图 40、求如图所示轮系的传动比i14.,已知Z1=Z’2=25,Z2=Z3=20,ZH=100,Z4=20。 题40图 41、求图示卷扬机减速器的传动比i1H.。 若各轮的齿数为Z1=24,Z’2=30,Z2=48,Z3=60,Z’3=20,Z4=20Z’4=100。 题41图 42、在如图所示的电动三爪卡盘传动轮系中,已知各轮齿数为Z1=6,Z2=Z’2=25,Z3=57,Z4=56,试求传动比i14。 题42图 43、在图示轮系中,已知各齿轮的齿数分别为Z1=28,Z3=78,Z4=24,Z6=80,若已知n1=2000r/min。 当分别将轮3或轮6刹住时,试求行星架的转速nH。 题43图 44、在图示的轮系中,已知各轮齿数为Z1=20,Z2=25,Z’2=30,Z3=20,Z4=70,n1=750r/min,顺时针方向,试求nH大小及方向。 题44图 45、在图示的轮系中,已知各齿轮齿数为Z1=Z’2=20,Z5=Z6=Z7=30,Z2=Z3=40,Z4=100,试求传动比i17。 题45图 46、在图示的轮系中,已知各齿轮齿数为Z1=1,Z2=40,Z’2=24,Z3=72,Z’3=18,Z4=114,蜗杆左旋,转向如图示,试求轮系的传动比i1H,并确定输出杆H的转向。 题46图 47、在图示的轮系中,齿轮均是标准齿轮正确安装,轮1顺时针转动,以知各轮齿数为Z1=20,Z2=25,Z4=25,Z5=20,试求转动比i1H和Ⅱ轴的转向。 题47图 48、在图示的轮系中,已知各轮齿数为Z1=22,Z3=88,Z4=Z6,试求传动比i16 题48图 49、在图示自行车里程表的机构中,C为车轮轴。 已知Z1=17,Z3=23,Z4=19,Z4‘=20,Z5=24。 设轮胎受压变形后使28英寸的车轮有效直径约为0.7m,当车行一公里时,表上的指针P要刚好回转一周,求齿轮2的齿数。 题49图 50、在图示的轮系中,已知各轮齿数为Z1=20,Z2=34,Z3=18,Z4=36,Z5=78,Z6=Z7=26,试求转动比i1H 题50图 51、在图示的轮系中,已知各轮齿数为Z3=Z4=25,Z’2=20,各轮的模数相同,n4=1000r/min。 试求行星架的转速nH的大小和方向。 题51图 52、某原动机输出力矩Md相对主轴转角φ的线图如图所示。 其运动循环周期为半转(图上为0°∽180°)。 主轴平均转速为620r/min。 当用该机驱动一等效阻力矩为常数的机器时,如要求不均匀系数为δ=0.01。 试求: (1)主轴的最大转速nmax和相应的曲柄转角φmax; (2)在主轴上应装的飞轮转动惯量JF(不计其余构件的等效转动惯量)。 题52图 53、已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩Mr,如图所示,等效驱动力矩Md为常数,等效构件的最大及最小角速度分别为: ωmax=200rad/s及ωmin=180rad/s。 试求: (1)等效驱动力矩Md的大小; (2)运转的速度不均匀系数δ; (3)当要求δ在0.05范围内,并不计其余构件的转动惯量时,应装在等效构件上的飞轮的转动惯量JF。 题53图 54、如图所示为某剪床以电动机转子为等效构件时的等效阻力矩曲线Mr(φ),它的循环周期为20π,即电动机转10转完成一次剪切。 设驱动力矩为常数及机组各构件的等效转动惯量可以忽略不计,试问: (1)求驱动力矩Md,并以图线表示在图上; (2)求最大盈亏功△Wmax; (3)设电动机的转速为750r/min,许用的速度不均匀系数δ=0.05,求安装在电动机轴上的飞轮转动惯量JF。 题54图 55、某机械在等效构件上作用的等效阻力矩Mr在一个工作循环中的变化规律如图所示,等效驱动力矩为Md常数。 试求: (1)等效驱动力矩Md; (2)最大盈亏功△Wmax。 题55图 56、已知机组在稳定运动时期的等效阻力矩变化曲线Mr-φ如图所示。 等效驱动力矩为常数Md=19.6N.m,主轴的平均角速度ωm=10rad/s。 为了减小主轴的速度波动,现装一个飞轮,飞轮的转动惯量JF=9.8kg.m2。 (主轴本身的等效转动惯量不计)试求: 运动不均匀系数δ。 题56图 57、在一台用电动机作原动机的剪床机械系统中,电动机的转速为nm=1500r/min。 已知折算到电机轴上的等效阻力矩Mr的曲线如图所示,电动机的驱动力矩为常数;机械系统本身各构件的转动惯量均忽略不计。 当要求该系统的速度不均匀系数δ≤0.05时,求安装在电机轴上的飞轮所需的转动惯量JF。 题57图 58、图示盘状转子上有两个不平衡质量m1=1.5Kg,m2=0.8kg,r1=140mm,r2=180mm,相位如图。 现用去重法来平衡,试求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量处的半径r=140mm)。 题58图 59、一对斜齿圆柱齿轮传动中,已知: Z1=20,Z2=40,法面模数mn=8mm,αn=20°,螺旋角β=30°,试求: (1)中心距; (2)两轮当量齿数; (3)两轮齿顶圆直径。 60、设计一脚踏轧棉机曲柄摇杆机构,要求踏板CD极限位置在水平线上下各15°,并且CD=500mm,AD=1000mm(AD垂直地面),求AB和BC长度。 题60图 61、试标出下列图示机构的全部速度瞬心。 a) b) c) 题61图 62、试将图示之原动件、机架、Ⅱ级组,综合为一个把移动变换为转动的六杆机构。 题62图 63、在一对标准直齿轮传动中,已知: Z1=20,Z2=60,m=5mm,α=20°,试求两个齿轮的: ① 分度圆齿距;②基圆齿距;③基圆半径;④分度圆上齿廓曲率半径。 (齿距=周节) 64、一偏置曲柄滑块机构,偏距e=10mm,曲柄长度AB=20mm,连杆长度BC=70mm。 试用图解法: ①求出滑块的行程H;②画出曲柄为原动件时的最大压力角αmax;③画出滑块为原动件时机构的死点位置。 65、设计一偏置曲柄滑块机构。 要求滑块行程为40mm,行程速比系数K=1.5,滑块在行程端点的最大压力角为45°。 求曲柄、连杆的长度和偏距。 66、一对斜齿圆柱齿轮传动中,已知: Z1=20,Z2=40,法面模数mn=8mm,αn=20°,螺旋角β=30°,试求: ①中心距;②两轮当量齿数;③两轮齿顶圆直径。 67、已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮传动,齿轮1丢失,测出其中心距a=150mm,齿轮2的齿数Z2=42和齿顶圆直径da1=132mm,先需配制齿轮1,试确定齿轮1的主要尺寸。 68、蜗杆的相对转向关系如图所示。 试指出蜗杆及蜗轮的螺旋线方向。 若蜗杆的分度圆直径为36mm,而蜗轮的端面模数为3mm,试求蜗杆的直径系数q 。 题68图 69、某机械系统主轴平均转速为80rpm。 若允许其运转不均匀系数δ=0.15,试求主轴的最大转速和最小转速。 70、图示的搬运机械中已知滑块质量m=20kg,LAB=LED=100mm。 LBC=LCD=LEF=200mm, 。 求由作用在滑块5上的阻力F5=1KN而换算到构件1的轴上的等效阻力矩Mr及换算到轴上的等效转动惯量J. 题70图 71、一对标准斜齿轮传动,已知Z1=28,Z2=58,法面模数mn=4mm,螺旋角β=10°。 试求: (1)两齿轮的齿顶圆直径及中心距; (2)当中心距为180时,如何改变参数来满足这一要求。 72、四杆机构。 已知LAB=62mm,LBC=40mm,LCD=40mm,LAD=19mm。 试问: (1)该机构为何种机构,有无曲柄存在? 如有,指出哪个构件为曲柄。 (2)当以LAB为主动件时,标出从动件的压力角。 题72图 73、两个压力角均为20°的正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮,它们的齿数分别为Z1=22,Z2=77,齿顶圆直径分别为da1=54mm,da2=158mm.问该对齿轮能否正确啮合,为什么? 74、轮系中Z1=2,Z2=60,Z3=25,Z4=50,Z5=20,Z6=30,又已知蜗杆的转速n1=900r/min,nB=6r/min,方向如图。 求: n6的大小和方向。 题74图 75.一对标准渐开线圆柱直齿轮外啮合传动(正常齿),正确安装(齿侧间隙为零)后,中心距为144mm,其齿数为z1=24,z2=120,分度圆上压力角α=200 (1)求齿轮2的模数m2及其在分度圆上的齿厚S2; (2)求轮1的齿顶圆处的压力角αa1; (3)如已求得它们的实际啮合线长度B1B2=10.3mm,试计算该对齿轮传动的重合度; 说明该对齿轮能否实现连续传动。 76、某机组作用在主轴上的阻力矩变化曲线 如图所示。 已知主轴上的驱动力矩Md为常数,主轴平均角速度Wm=25rad/s,机械运转速度不均匀系数δ=0.02。 (1).求驱动力矩Md。 (2)求最大盈亏功[W]。 (3)求安装在主轴上的飞轮转动惯量JF。 (4)若将飞轮安装在转速为主轴三倍的辅助轴上,求飞轮的转动惯量JFˊ。 题76图 77、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮,Z1=28,ha*=1,C*=0.25, α=20°, =120mm,a=164mm,求: 该对齿轮的重合度 及实际啮合线长度。 78、在一偏置曲柄滑块机构中,滑块导路方向线在曲柄转动中心之上。 已知曲柄a=70mm,连杆b=200mm,偏距e=30mm,曲柄转速n1=500r/min。 (1)求滑块行程长度; (2)分别求滑块正、反行程的平均速度; (3)画出当滑块为主动时的机构死点位置。 79、如图所示为两对渐开线齿轮的基圆和顶圆,轮1为主动轮。 试分别在图上标明: 理论啮合线N1N2,实际啮合线B1B2,啮合角α’,节圆半径r’1、r’2。 题79图 题80图 80、图示为偏置滚子从动件盘形凸轮机构。 试确定: (1)基圆半径rb; (2)图示位置升程h1,α1; (3)凸轮转过90º时的升程h2,α2,该机构存在什么问题? 应怎么办 81、请按以下要求并按1∶1的比例,画出推杆的位移线图和凸轮轮廓曲线。 已知基圆半径20mm,尖顶式从动杆在工作中受力方向通过凸轮的旋转中心,当凸轮逆时针转180º时,从动杆按余弦运动规律上升25mm,紧接着突然下降到原高度,而后就静止不动。 82、一曲柄摇杆机构,已知机架AD=100mm,摇杆CD=75mm,摇杆的一个极限位置与机架的夹角为45°,行程速比系数K=1.5,试确定曲柄长AB和连杆长BC。 83、设计一曲柄滑块机构。 已知滑块的行程s=50mm,偏距e=16mm,行程速度变化系数K=1.4,求曲柄和连杆的长度。 84、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动,其模数m=5mm,α=20º,h*a=1,Z1=19,Z2=42。 轮1主动,顺时针方向转动,当这对齿轮正确安装时, (1)画出其啮合图,并在图上表明: 理论啮合线,开始啮合点,终止啮合点,实际啮合线,啮合角,节点和节圆; (2)两齿轮的分度圆周节和基圆周节(周节=齿距) 85、在图所示的铰链四杆机构中,各杆的长度为 , , , ,当取杆4为机架时,求机构的极位夹角θ,杆3的最大摆角 ,机构的最小传动角 (结果可以作图量取) 题85图 86、试将图示之原动件、机架、Ⅱ级组,综合为一个把转动变换为移动的六杆机构。 题86图 87、图示凸轮机构中,其凸轮廓线的AB段是以C为圆心的一段圆弧。 试求: (1)写出基圆半径 的表达式; (2)在图中标出图示位置时的凸轮转角 、推杆位移S、机构的压力角 。 题
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