機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題.pdf

習(xí) 題 2-1試畫出題 2-1 圖中各平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。 a)b)c)d) 2-2題 2-2 圖所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪 1 輸入，使軸 A 連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸 A 上的凸輪 2 與杠桿 3 組成的凸輪機(jī)構(gòu)將使沖 頭 4 上下運(yùn)動(dòng)以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，分析其運(yùn)動(dòng)是否確定，并 提出修改措施。 2-3試計(jì)算題 2-3 圖所示凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。并指出圖中的復(fù)合鉸、 局部自由度和虛約束。 2 4 3 1 2 3 4 1 5 3 4 2 1 B A 4 3 2 1 4 3 5 1 2 b)a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 題 2-2 圖 題 2-3 圖 題 2-1 圖 2-4試計(jì)算題 2-4 圖所示齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。并指出圖中的復(fù)合鉸、 局部自由度和虛約束。 2-5計(jì)算題 2-5 圖所示各機(jī)構(gòu)的自由度。并指出圖中的復(fù)合鉸、局部自由度和虛 約束。 題 2-5 圖（a）題 2-5 圖（b） C B D C D B A A (b) (a) 題 2-5 圖（c）題 2-5 圖（d） 題 2-5 圖（e）題 2-5 圖（f） 題 2-4 圖 2-6計(jì)算題 2-6 圖所示機(jī)構(gòu)的自由度，其中圖（a）為液壓挖掘機(jī)構(gòu)，圖（b）為 差動(dòng)輪系。 （a)（b) 2-7題 2-7 圖所示，箭頭所示構(gòu)件為原動(dòng)件，試判斷該機(jī)構(gòu)是否有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 B A C E D F A C B D E F （a)（b) 題 2-7 圖 題 2-6 圖 習(xí) 題 3-1簡(jiǎn)答題 1）平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式是什么？它的演化方法有哪幾種？ 2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析包括哪些內(nèi)容？ 3）什么叫三心定理？ 3-2 舉出至少 3 個(gè)基本型式的平面四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例，并畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 3-3 題 3-3 圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中， 已知BC=100mm， CD=70mm， AD=60mm， AD 為機(jī)架。試問(wèn)： （1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且 AB 為曲柄，求 AB 的最大值； （2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求 AB 最小值； （3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求 AB 的取值范圍。 3-4題 3-4 圖所示四桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中， 各桿長(zhǎng)度為 a =30 mm， b =60 mm， c =75 mm， d =80 mm，試求機(jī)構(gòu)的最大傳動(dòng)角和最小傳動(dòng)角、最大壓力角和最小壓力角、行程速 比系數(shù)。（用圖解法求解） 3-5題 3-5 圖所示的四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度為 a=25 mm，b=90 mm，c=75 mm， d=100 mm，試求： 1) 若桿 AB 是機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件，AD 為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？ 2) 若桿 BC 是機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件，AB 為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？ 3) 若桿 BC 是機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件，CD 為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？ A B C D 題 3-3 圖 題 3-4 圖 3-6圖示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 當(dāng)以曲柄為原動(dòng)件時(shí)， 在圖中標(biāo)出傳動(dòng)角的位置， 并給出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角的表達(dá)式，分析機(jī)構(gòu)的各參數(shù)對(duì)最小傳動(dòng)角的影響。 3-7 如題 3-7 圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)： （1）曲柄為主動(dòng)件，滑塊朝右運(yùn)動(dòng)為工作行程，試確定曲柄的合理轉(zhuǎn)向，并簡(jiǎn)述 其理由； （2）當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，畫出極位夾角，最小傳動(dòng)角min。 （3）設(shè)滑塊為主動(dòng)件，試用作圖法確定該機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置； 3-8設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知機(jī)構(gòu)的搖桿 DC 長(zhǎng)度為 150mm，搖桿的兩極限位 置的夾角為 45，行程速比系數(shù) K=1.5，機(jī)架長(zhǎng)度取 90mm。用圖解法求解，（比例 尺mmmm l /4） 3-9設(shè)計(jì)一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng)度 d = 450 mm，行程速比 A B C 題 3-7 圖 題 3-6 圖 題 3-5 圖 系數(shù) K=1.40。(比例尺mmmm l /13) 3-10設(shè)計(jì)一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(題圖為其機(jī)構(gòu)示意圖)，已知：主動(dòng)曲柄繞軸 心 A 作等速回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件滑枕作往復(fù)移動(dòng)，刨頭行程 E1E2=300 mm，行程速比系數(shù) K 2，其他如題 3-10 圖所示。（要點(diǎn)：a. 擬定該平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；b. 確定該 機(jī)構(gòu)的幾何尺寸。） 題 3-10 圖 習(xí) 題 4-1 凸輪機(jī)構(gòu)由哪幾個(gè)基本構(gòu)件組成？試舉出生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的幾個(gè)實(shí) 例。 4-2 從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？適用于何種場(chǎng)合？ 4-3 何謂剛性沖擊和柔性沖擊？哪些運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊？哪些運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性 沖擊？哪些運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒(méi)有沖擊？ 4-4 若凸輪機(jī)構(gòu)的滾子損壞，能否任選另一滾子來(lái)代替？為什么？ 4-5 凸輪機(jī)構(gòu)中常見的凸輪形狀與從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式有哪些？各有何特點(diǎn)？ 4-6 用圖解法設(shè)計(jì)滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓時(shí)， 實(shí)際輪廓線是否可以由理論輪 廓線沿導(dǎo)路方向減去滾子半徑求得？為什么？ 4-7 設(shè)一直動(dòng)推桿的行程 h=32mm，要求推程角 o 0 120，按余弦加速度運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn) 休止角 o 30 s ，回程角 o 0 150，按等速運(yùn)動(dòng)，近休止角 o s 60，計(jì)算后繪出推 桿的位移曲線。 4-8 在題 4-8 圖所示的對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中， 凸輪的實(shí)際廓線為一 圓，圓心在點(diǎn) A，半徑 R=40 mm，凸輪繞軸心 O 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，LOA=25 mm，滾子 半徑為 10 mm，試求：凸輪的理論廓線；凸輪的基圓半徑；從動(dòng)件行程；圖 示位置的壓力角。 題 4-8 圖題 4-11 圖 4-9 一對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)， 已知基圓半徑 r0=50 mm， 滾子半徑 rT=10 mm，凸輪逆時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 140，從動(dòng)件按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升 30 mm；凸 輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò) 40時(shí)，從動(dòng)件保持不動(dòng)。在回程中，凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 120時(shí)，從動(dòng)件以等加速 等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原處。凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余 60時(shí)，從動(dòng)件保持不動(dòng)。試?yán)L出其從動(dòng)件位 移曲線，并用圖解法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。 4-10 題 4-9 中的各項(xiàng)條件不變，只是將對(duì)心改為偏置，其偏距 e=20 mm，從動(dòng)件 偏在凸輪中心的右邊，試用圖解法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓線。 4-11 題 4-11 圖所示，一擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知 lOA=60 mm，r0=25 mm， lAB=50 mm，rT=8 mm。凸輪逆時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng)，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 180時(shí)，推桿以余弦加 速度運(yùn)動(dòng)向上擺動(dòng) 25； 轉(zhuǎn)過(guò)一周中的其余角度時(shí)， 推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺回到原位 置。試以圖解法設(shè)計(jì)凸輪的實(shí)際廓線。 4-12 已知題 4-12 所示凸輪機(jī)構(gòu)的理論廓線,試畫出它們的實(shí)際廓線。 題 4-12 圖題 4-13 圖 4-13 畫出題 4-13 圖所示凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪基圓,在圖上標(biāo)出凸輪由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò) 60角時(shí)從動(dòng)件的位移和凸輪的壓力角。 習(xí)習(xí) 題題 5-1已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪模數(shù) m=3mm，z1=19，z2=41，試 計(jì)算這對(duì)齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒根圓 直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。 5-2已知一對(duì)外嚙合齒標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距 a=160mm，齒數(shù) z1=20， 齒數(shù) z2=60，求模數(shù)和分度圓直徑。 5-3已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù) z=25，齒頂圓直徑 da=135mm，求 該齒輪的模數(shù)。 5-4已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪=20，模數(shù) m=5mm，z=40，試分別求出 分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。 5-5試比較正常齒制漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基 圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根圓？ 5-6根據(jù)圖 5-16 證明：正常齒制標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪用齒條刀具加工時(shí)，不 發(fā)生根切的最少齒數(shù) zmin17。并試用同樣的方法求短齒制標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪用 齒條刀具加工時(shí)的最少齒數(shù)。 5-7試根據(jù)漸開線特性說(shuō)明一對(duì)模數(shù)相等，壓力角相等，但齒數(shù)不等的漸開線標(biāo) 準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等？哪一個(gè)較大？ 5-8 已知，一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，z1=30，z2=100，m =6 mm，試問(wèn)其螺旋角應(yīng)為多少 時(shí)才能滿足中心距為 400 mm 的設(shè)計(jì)要求？ 5-9 已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距 a=250mm，法面模 數(shù) mn=4mm，法面壓力角n=20，齒數(shù) z1=23，z2=98，試計(jì)算該對(duì)齒輪的螺旋角、端 面模數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。 5-10 試設(shè)計(jì)一對(duì)外嚙合圓柱齒輪，已知 z1=21，z2=32，mn=2mm，實(shí)際中心距為 55mm，問(wèn)：（1）該對(duì)齒輪能否采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)？（2）若采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓 柱齒輪傳動(dòng)來(lái)滿足中心距要求，其分度圓螺旋角、分度圓直徑 d1、d2和節(jié)圓直徑 d1、 d2各為若干？ 5-11 已知一對(duì)等頂隙收縮齒漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪的 = 90，齒數(shù) z1= 17，z2= 43，大端模數(shù) m = 3mm，試求分度圓錐角、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、 外錐距、齒頂角、齒根角、頂錐角、根錐角。 5-12 漸開線有哪些特性？為什么漸開線齒輪能滿足齒廓嚙合基本定律？ 5-13 節(jié)圓與分度圓，嚙合角與壓力角有什么區(qū)別？ 5-14 斜齒輪傳動(dòng)具有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 5-15 若齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距，可以用哪些方法來(lái)滿足中心距 的要求？ 習(xí) 題 6-1輪系有哪些類型？定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系的主要區(qū)別是什么？行星輪系和差 動(dòng)輪系有何區(qū)別？ 6-2在定軸輪系中，如何確定首、末兩輪轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系？ 6-3何謂惰輪？它在輪系中有何作用？ 6-4何謂轉(zhuǎn)化輪系？如何通過(guò)轉(zhuǎn)化輪系來(lái)計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比？ 6-5怎樣求復(fù)合輪系的傳動(dòng)比？分解復(fù)合輪系的關(guān)鍵是什么？如何拆分？ 6-6在題 6-6 圖所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z120，z240， 2 z20，z3 30， 3 z20，z432，z540，試求傳動(dòng)比 15 i。 題 6-6 圖 6-7在題 6-7 圖所示輪系中，已知齒輪 1 轉(zhuǎn)向如圖所示，n1= 405 r/min。各輪齒 數(shù)為：z1= 2 z= 4 z=20，z2=z3=z5=30，z4=z6=60，試求： (1) 傳動(dòng)比 16 i； (2) 齒輪 6 的轉(zhuǎn)速 n6的大小及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 題 6-7 圖 6-8在題 6-8 所示鐘表傳動(dòng)示意圖中，E 為擒縱輪，N 為發(fā)條盤，S、M、H 分別 為秒針、分針、時(shí)針。設(shè) z1=72，z2=12，z3=64，z4=8，z5=60，z6=8，z7=60，z8=6，z9=8， z10=24，z11=6，z12=24，求秒針與分針的傳動(dòng)比 iSM和分針與時(shí)針的傳動(dòng)比 iMH。 題 6-8 鐘表傳動(dòng)示意圖 6-9在題 6-9 圖所示的一手搖提升裝置中，已知各輪齒數(shù)，試求傳動(dòng)比 i15，并指 出提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。 題 6-9 圖 6-10 題6-10圖(a)、 (b)分別為兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系， 已知z1=20， z2=24， 2 z=30，z3=40，n1=200 r/min，n3=-100 r/min。試求兩輪系中行星架 H 的轉(zhuǎn)速 nH的大 小和方向。 題 6-10 圖 6-11 在題 6-11 圖所示的手動(dòng)葫蘆中，A 為手動(dòng)鏈輪，B 為起重鏈輪。已知 z1=12， z2=28， 2 z=14，z3=54，求傳動(dòng)比 iAB。 題 6-11 圖 6-12 題 6-12 圖所示的電動(dòng)三爪卡盤傳動(dòng)輪系中， 已知各輪齒數(shù)為： z1=6， z2= 2 z=25， z3=57，z4=56。試求傳動(dòng)比 i14。 題 6-12 圖 6-13 在題 6-13 圖所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1= 2 z=25，z2=z3=20，zH=100， z4=20。求傳動(dòng)比 i14。 題 6-1