精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机械设计基础习题集(附解答).....精品文档......目 录绪 论 1平面机构的自由度 3平面连杆机构 8凸轮机构 14齿轮机构 18轮系 23机械零件设计概论 28联接 30齿轮传动 41蜗杆传动 51带、链传动 60轴 69滑动轴承 75滚动轴承 78联轴器和离合器 91绪 论1. 简述机构与机器的异同及其相互关系2. 简述机械的基本含义3. 简述构件和零件的区别与联系4. 简述“机械运动”的基本含义5. 简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容6. 简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质参考答案】1. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不 同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构 的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式相互关系：机器一般由一个或若 干个机构组合而成2. 从结构和运动的角度看，机构和机器是相同的，一般统称为机械3. 构件是机械中的运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由一个或若干 个零件刚性组合而成4. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。
5. 研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和通用零（部） 件（螺栓、键、齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、离合器等）研究内容：机 构的组成及其工作原理、结构分析、运动分析等；零（部）件结构、设计计算、 类型选择、使用维护等6. “机械设计基础”课程着重研究各类机械中的共性问题，为进一步深入研究 各种专门机械奠定基础；同时，“机械设计基础”课程的学习又涉及到高等数学、 机械制图、工程力学、工程材料以及机械制造基础等知识的综合运用因此，“机 械设计基础”是课程体系中的一门专业技术基础课程平面机构的自由度1. 什么是机构中的原动件、从动件、输出构件和机架？2. 机构中的运动副具有哪些必要条件？3. 运动副是如何进行分类的？4. 平面低副有哪两种类型？5. 简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特征？6. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？7. 平面运动副中，低副和高副各引入几个约束？8. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由 度时，机构的运动将发生什么情况？9. 运动链和机构关系如何？10. 画出下列机构的示意图，并计算其自由度。
a) (b)11. 计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合铰链和局部自由度，需指出1）齿轮—连杆机构 （2）凸轮—连杆机构（3）发动机机构 （4）压缩机机构（5）滚动杠杆机构 （6）凸轮拨杆机构（7）电锯机构 （8）发动机配气机构（9）冲压机构 （10）挖掘机机构【参考答案】1. 原动件：运动参数由外界输入的活动构件；从动件：除原动件外的其余活动 构件；输出构件：输出预期运动的从动件；机架：机构运动的参考物，视作相对 固定的构件2. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动3. ①按两构件运动平面的相互关系分：平面运动副、空间运动副；②按两构件 接触方式分：低副（面接触）、高副（点、线接触）4. 转动副和移动副5. 机构运动简图主要用于进行机构的结构分析和运动分析机构运动简图反映 了原机构中的构件类型和数目、运动副类型、数目及其相互位置关系等特征6. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度平面自 由构件的自由度为 37. 每个低副引入 2 个约束；每个高副引入 1 个约束8. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目原动件数目<自由度，构件运 动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。
9. 运动链：由一系列构件通过运动副联接组成的可动的构件系统；机构：各构 件运动确定的运动链3AO12BO 1A423B410. (a)机构示意图如图所示 自由度计算n=3, PL=4, PH=0 F=3n-2PL-PH=3´3-2´4-0=1∴该机构自由度为 1b) 机构示意图如图所示 自由度计算n=3, PL=4, PH=0 F=3n-2PL-PH=3´3-2´4-0=1∴该机构自由度为 111. 解：（1）复合铰链：1n=4, PL=5, PH=1F=3n-2PL-PH=3´4-2´5-1´1=1（2）局部自由度：2，虚约束：2 n=5, PL=6, PH=2F=3n-2PL-PH=3´5-2´6-1´2=1（3）无复合铰链、局部自由度和虚约束n=7, PL=10, PH=0F=3n-2PL-PH=3´7-2´10-0=1（4）复合铰链：1n=7, PL=10, PH=0F=3n-2PL-PH=3´7-2´10-0=1（5）无复合铰链、局部自由度和虚约束n=4, PL=5, PH=1F=3n-2PL-PH=3´4-2´5-1´1=1（6）局部自由度：1 n=3, PL=3, PH=2F=3n-2PL-PH=3´3-2´3-1´2=1（7）局部自由度：1 n=8, PL=11, PH=1F=3n-2PL-PH=3´8-2´11-1´1=1（8）局部自由度：1，虚约束：1 n=6, PL=8, PH=1F=3n-2PL-PH=3´6-2´8-1´1=1（9）复合铰链：1，局部自由度：1 n=9, PL=12, PH=2F=3n-2PL-PH=3´9-2´12-1´2=1（10）复合铰链：1 n=11, PL=15, PH=0F=3n-2PL-PH=3´11-2´15-0=3平面连杆机构1. 从运动副类型的角度看，什么是连杆机构？机构中的连杆一般做什么运动？2. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？3. 铰链四杆机构可以通过哪几种方式演化成其他型式的四杆机构？试说明曲柄 摇块机构是如何演化而来的？4. 何谓偏心轮机构？它主要用于什么场合？5. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？ 以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角 g min 发生在什么位置？6. 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为 a = 240mm ， b = 600mm ， c = 400mm ， d = 500mm 。
试问：1）当取杆 4 为机架时，是否有曲柄存在？2） 若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？ 如何获得？3）若 a、b、c 三杆的长度不变，取杆 4 为机架，要获得曲柄摇杆机 构，d 的取值范围应为何值？题6图 7. 如图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 l1 = 28mm ， l2 = 52mm ，l3 = 50mm ， l4 = 72mm ，试求：1）当取杆 4 为机架时，该机构的极位夹角q 、 杆 3 的最大摆角j 、最小传动角 g min 和行程速比 系数 K；2）当取杆 1 为机架时，将演化成何种类型的机构？为什么？并说明这时 C、D 两个转动副是 整转副还是摆转副； 题 7 图3）当取杆 3 为机架时，又将演化成何种机构？这时 A、B 两个转动副是否仍 为整转副？8. 图示曲柄摇杆机构，已知 l AB = 55 mm， lBC = 100mm ， l AD = 125mm 试求：（1）摇杆 3 的最小长度 (lCD )min ；（2）取 lCD = 1.1(lCD )min ，计算曲柄 1 等速转动时机构的行程速比系数 K；（3）取 lCD = 1.1(lCD )min ，计算曲柄 1 为主动时，机构的最小传动角 g min 。
9. 在图示的曲柄摇杆机构中， l AB = 15mm ， l AD = 130mm ， lCD = 90mm 试证 明连杆长度只能限定在 55mm ~ 205mm 内题 8 图 题 9 图10. 如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄 AB 为原动件，长度为 l AB = 25mm ，偏距 e = 10mm ，已知最大压力角a max（1）滑块行程 H；= 300 试求：（2）机构的极位夹角q 和行程速比系数 K11. 设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数 K=1.5，滑块的冲 程 lC1C 2 = 50mm ，导路的偏距 e = 20mm ，求曲柄长度 a 和连杆长度 b ACeB题 10 图 题 11 图12. 在图示曲柄摇块机构中，AB 杆等角 速转动若 l AB = l AC / 2 ，证明其摇块摆角为 60° ，且摇块的行程速度变化系 数为 2题 12 图13. 设计一铰链四杆机构，已知摇杆 CD的长度lCD=150 mm，摇杆的两极 限位置与机架 AD所成的角度 j1 = 30o ,j2 = 90o ，机构的行程速比系K=1，试确定曲柄AB和连杆BC的 长度参考答案】1. 所有运动副均为低副的机构称连杆机构。
机构中的连杆一般做平面复杂运动2. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构3. 演化方式：转动副演化为移动副、扩大转动副半径、变更机架、变更杆件尺 寸等曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构 曲柄摇块机 构4. 偏心轮是由曲柄通过扩大转动副半径方式演化得到，曲柄长度即为偏心距 偏心轮的强度和刚度都比曲柄好，因此适用于转速不高而载荷较大场合5. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹 之锐角；传动角γ：压力角的余角α＋γº900压力角（传动角）越小（越大），机构传力性能越好偏置曲柄滑块机构的最小传动角 g min 发生在曲柄与滑块移 动导路垂直的位置6. 1）Lmin=a，Lmax=ba+b=240+600=840mm；c+d=400+500=900mm即： a+ba+b-c=240+600-400=440mm， 即：440mm
此时应有：a+d