机械原理期末考试题库

第1章 习题

1-1 绘出图1-7所示的唧筒机构的机构运动简图。 1-2 绘出图1-8所示叶片式油泵的机构运动简图。 1-3 绘出图1-9所示回转柱塞泵的机构运动简图。 1-4 绘出图1-10所示冲床架机构的机构运动简图。

1-5 试判断图1-11、图1-12所示运动链能否成为机构，并说明理由。若不能成为机构，请提出修改办法。

1-6 计算图1-13至图1-20所示各机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束，说明计算自由度时应做何处理。

1-7 计算图1-21至图1-26所示各机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。

第1章 综合测试题

1-1 填空题及简答题

(1)平面机构中若引入一个高副将带入

入 人约束。

（2）高副低代必须满足的条件是 ， 。 （3）何谓运动链？运动链具备什么条件才具有运动的可能性？具备什么条件才具有运动的确定性？运动链具备什么条件才能成为机构？

（4）何谓机构运动简图？绘制的步骤如何？ （5）机构具有确定运动的条件是什么？ （6）在计算平面机构自由度时应注意哪些事项？ （7）杆给具有什么特点？如何确定杆组的级别？

（8）如果确定机构的级别？选择不同原动件对机构的级别有无影响？ 1-2 画出图1-27所示油泵的机构运动简图，并计算其自由度。

1-3 判别图1-28、图1-29所示运动链能否成为机构，并说明理由。如果有复合铰链、局部自由度或虚约束，需一一指出。

1-4 试用低副代替图1-30所示机构中的高副，并说明高副低代的一般方法。

1-5 图1-31所示为一机构的初拟设计方案，试从机构自由度的概念分析其设计是否会理，并提出修改措施。又问，在此初似设计方案中，是否存在复合铰链、局部自由度和虚约束？

1-6 计算图1-32所示机构的自由度，并在高副低代后，确定机构所含杆组的数目和级别并判断机构的级别。

第1章 习题参考答案 1-5 F=0，机构不能运动

F=0，机构不能运动

1-6 F=1

F=1 F=1 F=2 F=1 F=1 F=1 F=1

1-7 F=1，Ⅱ级机构

F=1，Ⅱ级机构 F=1，Ⅱ级机构

F=1，Ⅲ级机构，一个Ⅱ级杆组，一个Ⅱ级杆组 F=1，Ⅱ级机构 F=1，Ⅲ级机构 第1章 综合测试题参考答案 1-2 F=1

1-3 F=0，不能成为机构；F=1，能成为机构，F（G）为虚约束 1-5 E为虚约束，B为局部自由度

1-6 F=1，一个Ⅲ级杆组，一个Ⅰ级杆组，Ⅲ级机构。

第2章 习题

2-1 求出图2-12所示机构中所有速度瞬心。

2-2 在图2-13所示的凸轮机构中，已知r=50mm，lOA=22mm，lAC=80mm,ψ1=90°，凸轮1的角速度ω1=10 ，逆时针转动。试用瞬心法求从动件2的角速度ω2 。

2-3 图2-14所示四铰链运动链中，已知名构件长度lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。试问：

（1）该运动链中是否具有双整转副构件？

（2）如果具有双整转副构件，则固定哪个构件可获得曲柄摇杆机构?

（3）固定哪个构件可获得双曲柄机构？ （4）固定哪个构件可获得双摇杆机构？

2-4 在图2-15所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为lAB=28mm，lBC=52mm，lCD=50mm，lAD=72mm。

（1）若取AD为机架，求该机构的极位夹角θ，杆CD的摆角ψ和最小传动角γ

min。

（2）若取AB为机架，该机构将演化为何种类型的机构？为什么？清说明这时C、D两个转动副是整转还是摆动副？

2-5 在图2-16所示机构中，已知lAB=100mm，lBC=lCD=400mm，lEF=200mm， ∠BCD=90°，∠CFE=30°，ω1=100rad/s。试求角速度ω5、速度ν和加速度α

E4。

E4，角加速度ε5

2-6 在图2-17所示的摆动导杆机构中，∠BAC=90°，lAB60mm，lAC=120mm，曲柄AB的等角速度ω1=30rad/s。求构件3的角速度ω3和角加速度ε3。

2-7 在图2-18所示的曲柄摇块机构中，已知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ω3和角加速度ε3。

2-8 在图2-19所示的机构中，已知1=45°，ω1=100rad/s，方向为逆时针方向，lAB=4m，γ=60°。求构件2的角速度ω2和构件3的速度v3。

2-9 图2-20所示的亚麻收割机传动机构是由曲柄摇杆机构和四个齿轮所组成，齿轮1和曲柄lAB刚性相连，齿轮2、3、4活套在E、C、D三根轴上，DC是摇杆，齿轮4作摆动，它正向摆动的角度比反向摆动的角度大些，由此传递运动。已知lAB=200mm，lBC=658mm，lBE=299mm，lCD=380mm，lAD=930mm，r1=130mm，1=80°，等角速度ω1=10rad/s，求ω6（F、G、H分别为各齿轮上两轮节圆的切点）。

2-10 如图2-21所示机构中移动副的摩擦系数f=0.1，转动副的当量摩擦系数fV=0.15，绳的两直线部分与斜面平行，且绳与滑轮之间无滑动，滑轮半径R=100mm，轴颈半径

r=30mm，滑块重力Q=1000N，斜面倾角a=30°,楔形半角θ=60°。求使滑块2均速上滑所需的拉力P及机构的效率η。

2-11 如图2-22所示的四构件斜面机构，已知摩擦角为φ，求力P为驱动力时的正行程不自锁而Q为驱动力时反行程自锁的条件，并求反行程的效率关系式。

2-12 在图2-23所示锲块机构中，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。

2-13 如图2-24所示的机构中，如已知转动副A、B的轴颈半径为r及当量摩擦系数fv，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。

2-14 如图2-25所示为平底从动件偏心圆凸轮机构，已知Q为工作阻力，转动副的摩擦圆及滑动摩擦角已示于图中，试求；

（1）在图中画出各运动副反力的作用线及方向； （2）写出应加凸轮上驱动力矩Md的表达式。

2-15 如图2-26所示的压榨机在驱动力P作用下产生压榨力Q，各转动副处的摩擦圆及移动副的摩擦角如图所示。试求：

（1）作出各运动副的反力；

（2）写出构件2、4、5的力平衡方程式，并画出它们的力多边形。

2-16 如图2-27所示由齿轮机构组成的双路传动，已知两路输出功率相同，锥齿轮传动效率η1=0.97，圆柱齿轮传动效率η2=0.98，轴承摩擦不计，试计算该传动装置的总效率。

第2章 综合测试题

2-1 填空题。

（1）铰链四杆构的压力角是指在不计摩擦力的情况下连杆作用于 上的力与该力作用点速度间所夹的锐角。

（2）平面四杆机构中，是否存在止点，取决于 是否与连杆共线。 （3）在四杆机构中，能实现急回运动的机构有 、 和 。 （4）在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角γ

min

（5）曲柄滑块机构中，当 与 处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。

（6）速度瞬心是两刚体上 为零的重合点。 （7）作相对运动的三个构件的三个瞬心必 。

（8）在机构运动分析图解法中，影像原理只适用于求 。

（9）在对机构进行动态静力分析时，应 来求解各运动副反力和未知的平衡力（矩）。

（10）移动副的自锁条件是 ，转动副的自锁条件是 。

2-2 在曲柄摇杆机构中，已知一曲柄长为50mm，连杆长为70mm，摇杆长为80mm，机架长为90mm，曲柄转速n1=60r/min。试问：

（1）摇杆工作行程需多少时间？ （2）空回行程多少秒？

（3）行程速比系数为若干？

2-3 图2-28所示导杆机构中，已知lAB=40mm，试问：

（1）若机构成为摆动导杆时，lAC的最小值为多少？ （2）AB为原动件时，机构的传动角为多大？

（3）若lAC=50mm，且此机构成为转动导杆时，lAB的最小值为多少？

2-4 在图2-29所示的齿轮一连杆组合机构中，已知lAB=45mm，lAC=100mm，lCD=70mm，lAD=120mm。试分析。

（1）齿轮1能否绕A点作整周转动（说明理由）？ （2）该机构的自由度为多少（给出具体的计算过程）？ （3）在图示位置时，瞬心P13在何处？并求i13。

2-5 在图2-30所示的曲柄摇块机构中，已知曲柄的长度lAB=100mm，lAC=200mm，曲柄的等角速度ω1=40rad/s，

12=90°。试求构件

2的角加速度ε2。

2-6 如图2-31所示的夹紧机构中，已知各构件的尺寸，虚线小圆为摩擦圆。构件2与

工件间的摩擦角的大小如图所示。试画出在驱动力P作用下构件1和2的受力图（各构件的重量略去不计）。

第2章 习题参考答案

2-2 ω2=2.63rad/s，逆时针方向 2-3 （1）存在双整转副构件；（2）固定AB或CD；（3）固定AD；（4）固定BC 2-4 （1）θ=18.58°。ψ=70.5°，γmin=22.7°；（2）双曲柄机构，C、D为摆动副

2

2-5 ω5=25rad/s，逆时针方向；υE4=0，ε5=0，aE4=1436.4m/s，向左上 2-6 ω3=6.05rad/s，顺时针方向；ε3=212.7rad/s，顺时针方向

22

2-7 υD=0.225m/s，υE=0.1725m/s；aD=2.6m/s，aE=2.8m/s；ω3= 2rad/s， 2-8 ω2=0；υ3=-119.54m/s，向左

2-9 ω4=5.8rad/s，顺时针方向；ω6=5.8rad/s，顺时针方向 2-10 P=642.88N，η=77.77% 2-11 

tanatan(2）

tantan(a2)

2-12 F=1430N

2-14 （2）MdR31h1，方向同ω1

2-15 （2）力平衡方程：构件2：R12+R32+R62=0，构件4：R34+R54+R64=0，构件5：

R65+R45+Q=0

2-16 η=0.95

第2章 综合测试题参考答案

2-1 （1）从动件；

（2）从动件；

（3）曲柄摇杆机构，摆动导杆机构，偏置式曲柄滑块机构； （4）尽可能大一些；

（5）曲柄，滑块移动导路； （6）相对速度；

（7）在同一条直线上；

（8）同一构件上不同点之间的速度或加速度； （9）计入各构件的惯性力；

（10）传动角№摩擦角，驱动力臂≤摩擦圆半径 2-2 （1）0.535s；（2）0.465s；（3）K=1.15 2-3 （1）（lAC）min＞40mm；（2）γ=90°；（3）（lAB）min=lAC=50mm 2-4 （1）齿轮1能绕A作整周转动

（2）F3n2PLPH3526121 （3）i13ω1/ω3=P13D/P13A 2-5 ε2=927.53m/s，逆时针方向

2

第3章 习题

3-1 欲设计一个如图3-9所示的铰链四杆机构。设已知其摇杆CD的长度lCD=75mm，行程速比系数K=1.5，机架AD的长度lAD=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹

=45°。试求其曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。

角3

3-2 图3-10所示用铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。炉门上两铰链的中心距为50mm，炉门打开后成水平位置时，要求炉门的外边朝上，固定铰链装在yy轴线上，其相互位置尺寸如图所示。试设计此机构。

3-3 试设计如图3-11所示的六杆机构。当原动件1自y轴顺时针转过φ12=60°时，构

件3顺时针转过12=45°，恰与x轴重合。此时滑块6自E1移动到E2，位移s12=20mm。试确定铰链B1和C1的位置，并在所设计的机构中标明传动角γ，同时说明四杆机构AB1C1D的类型。

3-4 设计如图3-12所示的偏置曲柄滑块机构。已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程lC1C2=50mm，导程的偏距e=20mm。求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。

3-5 设计如图3-13所示的曲柄摇杆机构。已知其摇杆CD的长度lCD=290mm，摇杆两极限位置间的夹角ψ=32°，行程速度变化系数K=1.25。若曲柄的长度lAB=75mm，求连杆的长度lBC和机架的长度lAD，并校验γ

min是否在允许范围内。

3-6 如图3-14所示，设计一四杆机构，使其两连架杆的对应转角关系近似实现已知函数y=sinx（0≤x≤90°）。设计时取φ0=90°，ψ0=105°，φm=120°，ψm=60°。

3-7 如图3-15所示一曲柄摇杆机构，已知AD=600mm，CD=500mm，摇杆摆角φ=60°，摇杆左极限与AD夹角φ=60°。试确定曲柄和连杆的长度。

3-8 已知铰链四杆机构中，机架长为lAD=100mm，曲柄的起始位置0=150°，摇杆的起始位置φ0=120°。试用解析法设计此机构。使得曲柄自起始位置顺时针转至105°和60°位置时，摇杆顺时针转至90°和60°的位置。

3-9 如图3-16所示，已知滑块和摇杆的对应位置为s1=40mm，1=60°；s2=30mm，

2=90°；s3=20mm，3=120°。试用解析法确定各构件的长度及偏心距e。

3-10 如图3-17所示为Y52插齿机的插齿机构。已知l0102=200mm，要求插齿刀行程H=80mm，行程速度变化系数K=1.5。试决定各杆尺寸（即l01A和扇形齿轮分度圆半径r2）。

第3章 综合测试题

3-1 现需设计一铰链四杆机构。已知图3-18所示摇杆CD的长度lCD=150mm，摇杆的两极限位置与机架AD所成的角度1=30°，2=90°，机构的行程速比系数K=1。试确定曲柄AB和连杆BC的长度。

3-2 如图3-19所示，现已给定摇杆滑块机构ABC中固定铰链A及滑块导路的位置，要求当滑块由C1到C2时连杆由C1P1到C2P2。试设计此机构，确定摇杆和连杆的长lAB、LBC（保留作图线）。

3-3 图3-20所示为一六杆机构，杆BC为原动件，其长度lBC=40mm，滑块E的行程为h=50mm，行程速比系数K=2，要求最小传动角γ

min=60°。试确定各构件的长度。

3-4 设计如图3-21所示铰链四杆机构。已知摇杆的行程比系数K=1，机架长lAD=120mm，曲柄长lAB=200mm，且当曲柄AB运动到与连杆位直共线时，曲柄位置AB2与机架的夹角1=45°。试确定摇杆及连杆的长度lCD和lBC。

第3章 习题参考答案 3-1 lAB=48mm，lBC=120mm

3-2 lAB=69mm，lCD=117.5mm，lAD=98.5mm 3-3 双摇杆机构

3-4 lAB=21.5mm, lBC=46.5mm 3-5 lBC=176mm，lAD=278.7mm，γ

min

在允许值范围内

3-6 a=1，b=2.3，c=1.4846，d=2.667 3-7 lAB=198.5mm，lBC=755.5mm

3-8 lAB=1.38mm，lBC=1.67mm，lCD=2.30mm 3-9 lAB=20mm，e=18.66mm，lBC=30.03mm 3-10 r2=127.32mm，lO1A=61.8mm

第3章 综合测试题参考答案 3-1 lAB=75mm，lBC=225mm 3-2 lAB=38mm，lBC=24mm

lAD=25mm，lDE=50mm；3-3 若ABC为回转导杆机构，则lAB=20mm，

若ABC为摆导杆机构，则lAB=80mm，lAD=50mm，lDE=100mm 3-4 lCD=88mm，lBC=84mm

第4章 习题

4-1 移动从动件盘形凸轮机构中，凸轮以转速为400r/min等速回转，工作要求从动件的运动规律如图4-6所示；当凸轮转速90°时，从动件在起始位置停歇不动；凸轮再转过90°时，从动件上升38.1mm；当凸轮又转过90°时，从动件停歇不动；当凸轮转过一周中剩余的90°时，从动件返回原处。试设计从动件的运动规律，并写出以坐标原点0为起点的从动件的位置方程式。

4-2 图4-7所示为凸轮机构从动件的速度曲线，它由四段直线组成。要求：在题图上画出推杆的位移曲线、加速度曲线；判断在哪几个益有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置，凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。

4-3 在直动从动件盘形凸轮机构中，已知推程时凸轮的转角0=π/2，行程h=50mm。求当凸轮转速ω1=10rad/s时，等速、等加速等减速、余弦加速度和正弦加速度四种常用的基本运动规律的最大速度υmax、最大加速度αmax以及所对应的凸轮转角0。

4-4 在图4-8所示的从动件位置移线图中，AB段为摆线运动，BC段为简谐运动。若要在两段曲线交界处的B点从动件的速度和加速度分别相等，试根据图中所给数据确定2角的大小。

4-5 图4-9中给出了某直动从动件盘形凸轮机构的从动件的速度线图。要求：

（1）画出其加速度和位移线图；

（2）说明此种运动规律的名称及特点（υ、α的大小及冲击的性质）。

4-6 试求一个对心平底推杆盘状凸轮的廓线方程。已知推杆的平底与其导路垂直，基圆半径rb=45mm，凸轮顺时针方向匀速转动。要求当凸轮转动120°时，推杆以等加速等减速运动上升15mm；再转过60°时，推杆以正弦加速度运动回到原位置；凸轮转过一周中的其余角度时，推杆静止不动。

4-7 试以图解法设计一摆动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线。已知lOA=55mm，ro=25mm，lAB=50mm，rT=8mm，凸轮逆时针方向匀速转动。要求当凸轮转过180°时，推杆以余弦加速度运动向上摆动φ=25°；转过一周中的其余角度时，推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。

4-8 用图解法设计摆动从动件圆柱凸轮。圆柱凸轮以等角速回转一圈时，从运件往复摆动一次，其运动规律为：凸轮按图4-10所示方向回转0=180°，从动件以等加速等减速

=180°，从动件以等加速等减速按顺时规律按逆时针方向摆动βm=30°；凸轮继续回转0

针方向摆放βm=30°。又已知α=60mm，d0=50mm，rT=4mm，试确定摆动从动件长度l，并绘制圆柱凸轮在其平均圆柱展开面上的理论廓线与实际廓线。

4-9 设计一尖底直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮顺时针匀速转动，从动件运动规

=120°，从动作推程及回程均作简谐运动，律如下：=120°，s=30°，=90°，s

升程h=30mm，今给定推程许用压力角[α]=30°，回程许用压力角[α′]=70°。试求满足许用压力角的凸轮最小基圆半径rbmin及最佳偏距e0。又若采用对心式直动从动件，则凸轮的最小基圆半径应为若干？

4-10 图4-11所示为偏置直动从动件盘形凸轮机构，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，0C=0D=25mm，∠COD=30°。试求：

； （1）从动件的升程h，凸轮推程运动角 、回程运动角及近休角s

的数值及出现位置； （2）从动件推程最大压力角max

（3）从动件回程最大压力角max的数值及出现位置。

4-11 试用作图法求出图4-12所示凸轮机构中，当凸轮从图示位置转过45°后机构的压力角，并在图上标注出来。

4-12 图4-13所示为一偏置滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮轮廓由三段圆弧和一段直线组成，它们的圆心分别为0、0′、0″，半径分别为r=18mm，r′=36mm及r″=5mm，偏距e=8mm，滚子半径rT=5mm。现要求：

（1）画出凸轮的理论轮廓曲线及基圆；

（2）求出从动件的行程h、推程运动角0及回程运动角；

第4章 综合测试题

4-1 选择填空和填空题

（1） 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。

A、摆动尖顶从动件 B、直动滚子从动件

C、摆动平底从动件 D、摆动滚子从动件

（2）对于直动从动件盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动从动件与对心直动从动件相比，两者在推程段最大压力角的关系为 。

A、偏置直从动件比对心直动从件大

B、对心直动从动件比偏置直动从动件大

C、一样大

D、不一定

（3）下述几种规律中， 不会产生柔性冲击，可用于高速场合。

A、等速运动规律 B、摆线运动规律（正弦加速运动规律）

C、等加速等减速运动规律 D、简诣运动规律（余弦加速运动规律）

（4）对心直动尖顶盘凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用 措施来解决。

A、增大基圆半径 B、改为滚子推杆

C、改变凸轮转向 D、改为偏置直动尖顶推杆

（5）凸轮机构几种常见的从动件运动规律中， 只宜用于低速； 和

（6）滚子从动件盘形凸轮的基圆半径是从 到 的最短距离。

（7）平底垂直于导路的直动件盘形凸轮机构中，其压力角等于 。

（8）凸轮机构从动件运动规律的选择原则为1) ；2） 3）

（9）在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构的工作廓线时发现压力角超过了许用值，且廓线出现变尖现象，此时应采用的措施是 。

4-2.问答题。

（1）何谓齿轮机构的压力角？它在哪一个轮廓上量度？压力角变化对凸轮机构的工作有何影响？与凸轮尺寸有何关系？

（2）滚子从动件盘形凸轮的理论廓线与实际廓线是否相同？

（3）若凸轮是以顺时针转动，采取偏置直动从动件时，从动件的导路线应偏于凸轮回转中心的哪一侧较合理？为什么？

（4）为什么平底从动件盘形凸轮廓线一定要外凸？滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线却允许内凹，而且内凹段一定不会出现运动失真？

4-3 已知一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构的初始位置，如图4-14所示。试求：

（1）当凸轮从图示位置转过150°时，滚子与凸轮廓线的接触点D1及从动件相应的位移。

（2）当滚子中心位于B2点时，凸轮机构的压力角α2。

4-4 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。凸轮回转方向及从动件初始位置如图

4-15所示。已知偏矩e=10mm，基圆半径r0=40mm，滚子半径rT=10mm。从动件运动规律如

=60°，从动件在推程以简谐运动规律上升，行下：=150°，s=30°，′=120°，s

程h=20mm；回程以等加速等减速运动规律返回原处。试绘出从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。

4-5 已知如图4-16所示的直动平底推杆盘杆盘形凸轮机构，凸轮为r=30mm的偏心圆盘，AO=20mm。试求：

（1）基圆半径和升程；

（2）推程运动角、回程运动角，远休止角和近休止角；

（3）凸轮机构的最大压力角和最小压力角；

（4）推杆的位移s，速度υ和加速度α的方程式；

（5）若凸轮以ω1=10rad/s匀速回转，当AO成水平位置时推杆的速度。

4-6 在图4-17所示的两个凸轮机构中，凸轮均为偏心轮，转向如图。已知参数为

R=30mm，lOA=10mm，e=10mm，rT=10mm，lOB=60mm，lBC=50mm。E、F为凸轮与滚子的两个接触点。试在图上标出：

（1）从E点接触的到F点接触凸轮所转过的角度；

（2）F点接触时的从动件压力角αF；

（3）由E点接触到F点接触从动件的位移s（图4-17 a）和（图4-17b）；

（4）画出凸轮理论轮廓曲线，并求基圆半径rb；

（5）找出出现最大压力角αmax的机构位置，并标出αmax。

第4章 习题参考答案

4-1 AB段和CD段均选用摆线运动规律 sAB

sCD33sin4224 336sin464

4-2 齿轮机构在D处和E处有刚性冲击，在A″、B″、C″、D″处有柔性冲击，在F处无冲击。

4-3 等速运动规律：ψ0=0~π/2时，υ=318.310mm/s；

当ψ=0和π/2时，加速度分别为正、负无穷大

等加速等减速运动规律：当ψ0=π/4时，υ

当ψ0=0~π/2时，amax=8105.695mm/s2 max=636.62mm/s；

余弦加速度运动规律：当ψ0=π/4时，υ

当ψ0=0和π/2时，amax=104mm/s2

正弦加速度运动规律：当ψ0=π/4时，υ

和3π/8时，amax=12732.395 mm/s2

4-4 φ2=70.686°

4-5 （2）等速运动规律，有刚形冲击

4-6 推程：等加速凸轮廓线方程

s1352 22max=500mm/s； max=636.62mm/s；当0/8

等减速凸轮线方程

12s151223 2

回程：s1545

15sin6 2

4-10 （1）h=27mm，ψ=79°,s=208°

（2）推程段最大压力角出现在D点，其值为amax=44°

（3）回程段最大压力角出现在C点，其值为amax=71°

第4章 综合测试题参考答案

4-1 （1）C；（2）D；（3）B；（4）A；（5）等速运动规律，等加速等减速运动规律、余弦加速度运动规律，正弦加速度运动规律、五项多项式运动规律；（6）齿轮回转中心，齿轮理论廓线；（7）零；（8）满足机器工作的需要，考虑机器工作的平衡性；考虑凸轮实际廓线便于加工；（9）增大基圆半径

4-5 （1）rO=10mm，h2AO=40mm

（2）ψO=180°，ψ′O=180°ψs=0°，ψ′s=0°

（3）amax=amin=0°

（4）s=20（1+sinψ），υ=20ωcosψ，a=-20ω2sinψ

（5）υ=±20mm/s

第5章 习题

5-1 已知一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮m=3mm，z1=19，z2=41，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径，基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。

5-2 已知一正常具标准直齿圆柱的a=20°m=mm，z=40，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。

5-3 如图5-3所示一渐开线齿轮在半径为rA=95mm处的齿轮的齿廓压力角为8°26′49″，齿厚为sA=10.088mm。试计算齿廓压力角为aB=25°处的齿厚 sB及半径rB。

5-4 在某项技术革新中，需要采用一对齿轮传动，其中心距a=144mm，传动比i=2。现在库房中存有四种现成的齿轮，压力角都是20°，这四种齿轮的齿数z和齿顶圆直径da分别为：z1=24，dal=104mm；z2=47，da2=196mm；z3=48，da3=250mm；z4=48，da4=200mm。试分析能否从这四种齿轮中选出符合要求的一对齿轮。

5-5 有一个渐开线直齿圆柱齿轮如图5-4所示，用卡尺测量三个齿和两个齿的公法线长度为W3=61.84mm，W2=37.56mm，齿顶圆直径da=208mm，齿根圆直径df=172mm，数得其齿数z=24。试求：

（1）该齿轮的模数m、分度圆压力角a、齿顶高系数ha*和顶隙系数c*;

（2）该齿轮的基圆距Pb和基圆齿厚sb。

5-6 一对渐开线外啮合直齿柱齿轮机构，两轮的分度半径分别为r1=30mm,r2=54mm，a=20°，试求：

（1）当中心距a′=86mm时，啮合角a′是多少？两个齿轮的节圆半径r1和r2各为多少？

（2）当中心距变为a′=87mm时，啮合角a′和节圆半径r1和r2又各为多少？

（3）以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值是否相等，为什么？ 5-7 已知一对渐开线外啮合标准直齿柱齿轮，z1=18, z2=41，m=4mm，a=20°，ha*=1，试求：

（1）两轮的几何尺寸r、rb、rf、ra和标准中心距a，以及重合度εa;

（2）用长度度比例尺ul=0.5mm/mm画出理论啮合线N1N2在其上标出实际啮合线B1B2，并标出一对啮合区和两对啮合区，以及节点C的位置。

5-8 若将上题中的中心距加大，直至刚好连续传动，试求：

（1）啮合角a′和中心距a′；

（2）节圆半径r1和r2；

（3）在节点啮合时两轮齿廓的曲率半径1和2；

（4）顶隙c和节圆上齿侧间隙δ′。

5-9 已知一对齿轮传动的有关参数为z1=24，z2=36，m=2.25mm，a=20，x1=-0.4，x2=-0.206。试计算这对齿轮传动的中心距及啮合角。

5-10 图5-5所示为某车床进给箱中的三个齿轮，其中齿轮1为滑移齿轮。已知两轴的中心距为66mm，z1=18，z3=20，m=3.5mm，a=20，x1=0。试计算齿轮1若与齿轮3啮合时齿轮所需的变位系数。

5-11 某牛头刨床中，有一渐开外啮合标准传动，已知z1=17，z2=118，m=5mm，ha*=1，a′=337.5mm。检修时发现小齿轮严重磨损，必须报废。大齿轮磨损较轻，沿分度圆齿厚共磨损去0.91mm，可获得光滑的新齿面。拟将大齿轮修理后使用，仍使用原来的箱体，试设计这对齿轮。

5-12 在图5-6所示机构中，已知各直齿圆齿轮的模数均为2mm，z1=15，z2=32，z2′=20 z3=30，要求齿轮1、3同轴线。试问：

（1）齿轮1、2和齿轮2′、3应选什么类型最好？为什么？

（2）若齿轮1、2改为斜齿轮传动来凑中心距，当齿数不变，模数不变时，斜齿轮的旋角为多少？

（3）当用展成法（如用滚刀）来加工齿数z1=15的斜齿轮1时，是否会产生根切？

（4）这两个斜齿轮的当量齿数是多少？

5-13 已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮，z1=23，z2=98，mn=4mm，a=250mm。试计算其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数、分度圆圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。

5-14 用展成法切制一齿数z=16，aan=20°，h*an=1的斜齿轮，当其β=15时，是否会产生根切？仍用此滚刀切制一齿数z=15的斜齿轮，螺旋角至少应为多少时才能避免根切？

5-15 已知一对等顶隙渐开线标准直齿圆锥齿轮的Σ=90°，z1=17，z2=43，m=3mm。求分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、外锥距、齿顶角、齿根角、顶锥角、根锥角和当量齿数。

5-16 已知阿基米德蜗杆传动的参数如下：z1=1，q=8，z2=35，m=10mm，

a=20°，ha*=1。试计算蜗杆及蜗轮的分度圆直径、齿顶圆直径、蜗杆升角、蜗

轮的螺旋角和中心距。

第5章 综合测试题

5-1 判断题。

（1）渐工线的形状取决于基圆的大小。（ ）

（2）任意倾斜的法向齿距，其大小都等于基圆齿距。（ ） （3）m、a、ha*、c*都是标准值的的齿轮一定是标准齿轮。（ ）

（4）只有一对标准齿轮在标准中心距情况下啮合传动时，啮合角的大小才等于分度圆压力角。（ ）

（5）组成正传动的齿轮应是正变位齿轮。（ ） （6）平行轴斜齿轮机构的端面模数为标准值。（ ）

（7）在设计用于传递平行轴运动的齿轮机构时，若中心距不等于标准中心距，则只能采用变位齿轮以配凑实际中心距。（ ）

（8）在蜗杆蜗轮机构中，传动比i12=z2/z1=d2/d1。 5-2 填空题。

（1）以渐开线作为齿轮齿廓的优点是、。 （2）直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是 、 。 （3）直齿圆柱齿轮机构的重合度的定义是 ，重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈 ，传动愈 。

（4）在设计直齿圆柱齿轮机构时，首先考虑的传动类型是 ，其次是，在不得以的情况下如只能选择。

（5）用标准齿条型刀具加工标准齿轮时，其刀具的 线与轮坯 圆之间作滚动。

（6）平等轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是 。 （7）加大螺旋角β可增加平行轴斜齿轮机构的 ，但同时会加大，所以螺旋角β应控制在范围内。

（8）蜗杆蜗轮机构的中间平面是指 的平面，在中间平面内相当于 啮合传动。

5-3 已知一对标准直齿圆柱齿轮的中心距a=160mm，传动比i12=3，小齿轮齿数z1=20。试求：

（1）模数m和分度圆直径d1、d2；

（2）齿顶圆直径da1、d

a2和齿距

p及基圆直径db1、db2;

（3）重合度a，并绘出单齿及双齿啮合区；

（4）如果将其中心距加大到162mm，则此时的啮合角a′将加大、减小、还是保持不变？传动比i12将加大、减小、还是保持不变？

a20，5-4 一标准齿轮需要修复，其基本参数为z1=20，z2=80，m=3mm，

ha*=1，c*=0.25。现要求中心距不变，而大齿轮的外径要减小6mm。试问：

（1）能否采用等变位齿轮传动进行修复？ （2）计算修复后该对齿轮的几何参数。

5-5 图5-7所示为一变速箱，可实现三种传动比，各轮齿数分别为z1=43, z2=43，z3=42，z4=41，m=4mm，a20。ha*=1，滑动齿轮z1可以分别与z2、z3、和z4相啮合。两轴之间中心距a′=170mm。试确定这三对齿轮传动的类型

（不必计算尺寸）。

第5章 习题参考答案

5-1 d1=57mm，d2=123mm，ha=3mm，hf=3.75mm，c=0.75mm，a=90mm，da1=63mm，da2=129mm，df1=49.5mm，df2=115.5mm，db1=53.563mm，db2=115.583mm，P=9.425mm，se=4.7125mm

5-2 =34.20mm，a=20°，b=0，ab=0， a=46.85mm，aa=26.5 5-3 sB=5.02mm，rB=103.684mm

5-4 齿轮1和齿轮4是符合符合使用要求一的对齿轮

*

5-5 （1）m=8mm，a=15°，ha=1，c*=0.25‘

（2）pb=24.28，sb=13.28

5-6 （1）a′=23.388°，r1=30.714mm，r2=55.286mm

（2）a′=24.867°, r1=31.071mm，r2=55.929mm 5-7 （1）r1=36mm，r2=82mm，rb1=33.829mm，rb2=77.055mm，rf1=31mm，rf2=77mm，

ra1=40mm, ra2=86mm，a=118mm，εa=1.63

5-8 （1）a′=23.29°，a′=120.721mm；（2）r1=36.83mm，r2=83.891mm；

（3）1=14.562mm，2=33.169mm；（4）c=3.721mm，=2.19mm 5-9 a′=65.999mm，a′=16°2′28″ 5-10 x3=-0.1387

5-11 r1=42.5mm，r2=295mm，rb1=39.937mm，rb2=277.209mm，rf1=37.5mm,

rf2=287.5mm，ra2=298.75mm，εa=1.62，sal=2.8mm

5-12 （1）齿轮1、2为正就位传动，齿轮2′、3为标准齿轮传动

（2）β=19.95° （3）不会发生根切

（4）zv1=18.06，zv2=38.53

5-13 β=14.53，mt=4.1322mm，at=20.6°，zv1=25.36，zv2=108.05，

d1=95.401mm，d2=404.959mm, da1=103.041mm, da2=412.959mm，df1=85.041mm，df2=394.959mm

5-14 z＞zmin=15.54，故不会根切；β=16.42°

5-15 δ1=21.57°，δ2=68.43°，d1=51mm，d2=129mm，

da1=56.580mmda2=131.206mm，df1=44.304mm，df2=126.353mm，R=69.358，θa=2.48°，θf=2.97°，δa1=24.05°δa2=70.91°，δ

f1

=18.6°，δf2=65.46°，zv1=18.28，zv2=116.96

7.125，5-16 d1=80mm，d2=350mm，da1=100mm, da2=370mm，β=7.125，

a=215mm

第5章 综合测试题参考答案

5-1 （1）√（2）√（3）×（4）×（5）×（6）×（7）×（8）×

5-3 （1）m=4mm，d1=80mm，d2=240mm

（2）da1=88mm，da2=248mm，P=12.56mm，db1=75.175mm，db2=225.526mm， （3）εa=1.67

（4）啮合角a将加大；传动比i12将保持不变 5-4 （1）可用

（2）ε=1.37，da1=72mm，da2=240mm，df1=58.5mm，df2=226.5mm

5-5 z1、z2正传动；z1、z3零传动，为了改善传动质量，采用高度变位齿轮传动；z1、z4负传动

第6章习题

6-1 在图6-7所示轮系中，已知各标准圆柱齿轮的齿数为

z1=z2=20，z3′=26，z4=30，z4′=22，z5=34。试计算齿轮3的齿数及

传动比i15。

6-2 在图6-8所示的轮系中，已知z1=15，z2=25，z2′=15，z3=30，，z5=60，z5′=20（m=4mm）。若n1=500r/min，z4=15，z4′=2（右旋）

求齿条6的线速度的大小和方向。

6-3 在图6-9所示的钟表传动示意图中，E为擒纵轮，N为发条盘，S、M及H分别为秒针、分针和时针。设z1=72，z2=12，z3=64，

z4=8，z5=60，z6=8，z7=60，z8=6，z9=8，z10=24，z11=6，z12=24。

求秒针与分针的传动比iSM及分针与时针的传动比iMH。

6-4 图6-10所示为一传动比的减速器，已知其各轮的齿数

z1=100，z2=101，z2′=100，z3=99。求输入件H对输出件1的传动

比iH1。

6-5 在图6-11所示的圆锥齿轮组成的行星轮系中，已知各齿轮的齿数z1=20，z2=30，z2′=50，z3=80，n1=50r/min。求nH的大小和方向。

6-6 轮系如图6-12所示。已知各轮齿数为z1=z2=24，z3=72， z4=89，z5=95，z6=24，z7=30。试求A轴与B轴之间的传动比iAB。

6-7 在图6-13所示轮系中，已知蜗杆1为单头右旋螺纹，各齿轮齿数z2=100，z2′=z4，z6=z8，z4′=80，z5=20。若n1=1000r/min且沿顺时方向转动，n5=1000r/min，转向如图所示，求n6的大小和方向。

6-8 在图6-14所示混合轮系中，设已知各齿轮的齿数，试计算其传动比i1A。

6-9 如图6-15所示为龙门刨床工作台的变速换向机构。J、K为电磁制动器，它们可分为刹住构件A和3。设已知各轮的齿数，求当分别刹住A和3时的传动比i1B。

6-10 在图6-16所示轮系中，已知各轮齿数z1=z5=z5′=20，

z2=30，z4=49，z6=50。主动轮转速n1=1500r/min，各齿轮模数相同。

求从动轮6的转速及方向。

6-11 轮系如图6-17所示。已知各轮齿数z1=32，z2=34，z2′=36，

z3=64，z4=32，z5=17，z6=24。若轴A和轴B的转向如图中箭头所

示，且nA=1250r/min，nB=600r/min。求轴C的转速nC及其转向。

6-12 在图6-18所示轮系中，已知各齿轮齿数为z1=32，z2=16，

z3=22，z4=70，z5=28，z6=20。求传动比i16。

6-13 轮系如图6-19所示，已知各轮齿数为z1=90，z2=60，z2′

=32，z3=30，z4=18，z5=15，z5′=30，z6=45，z6′=35，z7=105，z8=32。求此轮系的传动比i18。

6-14 在图6-20所示的周转轮系中，已知各齿轮均为标准齿轮，且模数相同，其齿数z1=160，z2=60，z2′=20，z4=100，z6=80，z7=120。试求：

（1）齿轮3和齿轮5的齿数z3和z5；

（2）如果轮1的转速n1=1000r/min，方向如图所示，试求轮2、3、4、5、6的转速，并在图上标出方向。

6-15 在图6-21所示自行车里程表机构中，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28in

-

的车轮有效直径约为0.7m。当车行1km时，表上的指针P要刚好回转一周，求齿轮2的齿数。

6-16 在图6-22所示的绞车周转轮系中，行星架H为主动件，轴O1为从动件，各轮齿数z1=65，z2=62，z2′=63，z3=66；每一对齿轮的效率为0.98。试求该周转轮系的效率。

第6章 综合测试题

6-1 填空题

（1）在定轴轮系中，每一个齿轮的回转轴线都是的。 （2）惰轮对 并无影响，但却能改变从动轮的 。 （3）行星轮系齿数与行星轮数的选择必须满足的四个条件是

H（4）周转轮系中，iAB表示的意思是，iAB表示的

意思是 。

6-2 某齿轮机构如图6-23所示。已知z1=60，z2=48，z2′=80，，蜗轮z5=80，齿轮z5′z3=120，z3′=60，z4=40，蜗杆z4′=2（左旋）

=65，模数m=5mm。主动齿轮1的转速为n1=240r/min，转向如图所示。试求齿条6移动的速度v6的大小和方向。

6-3 图6-24所示的电动三爪卡盘的传动轮系中，已知各轮齿数为z1=6，z2=z2′=57，z4=56。求传动比i14。

6-4 图6-25所示为直齿圆锥齿轮所组成的轮系，δ

δ3分别2′、

为齿轮2′和齿轮3所的节圆锥角。已知各轮齿数z1=15，z2′=10，

z2=z3=30。求

（1）机构传动比i1H，并说明O1与OH轴之间的转向关系。 （2）证明ω2=ωHsin(23)。

sin2

6-5 在图6-26所示轮系中，已知z2=z2″=z7=16，z2=z5=64，

z3z3z2z440，z4=z6=48，z8=90。求传动比i1H。

6-6 图6-27所示轮系中，已知各齿轮齿数为z1=100，z2=80，

z3=z4=30。试求传动比i34。

6-7 在图6-28所示轮系中，各轮均为标准齿轮，已知各轮齿数为z1=18，z1′=80，z2=20，z3=36，z3′=24，z4′=80，z5=50，z6=2（左旋），z7=58。求

（1）齿数z4。 （2）传动比i17。

（3）已知轮1的转向如图所示，标出轮7的转向。

6-8 如图6-29所示的轮系中，各轮齿数为z2=z2=24，z3=72，

z4=20，z5=22，z6=64，试求传动比iH4。

第6章 习题参考答案 6-1 z3=60，i15=-5.35 6-2 υ=10.5mm/s，方向向右 6-3 iSM=60，iMH=12 6-4 iH1=10000

6-5 nH=14.7r/min，方向与齿轮1的转向相同 6-6 iAB=1049.167

6-7 n6=240r/min，转向与齿轮5的转向相反

6724

6-8 i1A11zzzz 2561

zzzz

6-9 当刹住构件A时，传动比i1B

z3

z1

z51 z3

6-10 n6=6r/min，方向与齿轮1相同 6-11 nc =1350r/min，转向与A轴相同 6-12 i16=0.475 6-13 i18=

57

280

6-14 （1）z340,z520

（2）n2=2800/min，转向与齿轮1相同；n3=800/min，转向与齿轮1相反；n4=80/min，转向与齿轮1相反；n5=400/min，转向与齿轮1相同；n6=200/min，转向与齿轮1相反 6-15 z2=68 6-16 H1=

1 56

第6章 综合测试题参考答案 6-1 （1）固定 （2）传动比大小，转向 （3）传动比，同心，邻接，安装

（4）转化机构的传动比，周转轮系的传动比 6-2 υ6=127.6mm/s，方向向下 6-3 i14=-588 6-5 i1H=97 6-6 i34=3.5

6-7 （1）z4=70；（2）i17=41；（3）轮7的置身为顺时针方向 6-8 iH4=0.07

第7章 习题

7-1 六角自动车床六角头外槽轮机构中，已知槽轮的槽数z=6，一个循环中槽轮的静止时间t25s，静止时间是运动时间的2倍。试求：（1）槽轮机构的运动系数τ；（2）所需的圆销数n。

7-2 在牛头刨床工作台的进给机构中，已知棘轮最小转动角度

θ

棘轮模数m=5mm，工作台进给螺杆的导程l=6mm。试求：min=9°，

（1）棘轮的齿数z；（2）工作台的最小送进量s。

7-3 某自动机上装有一不均布双销四槽的外接槽轮机构，已知两圆销的回转半径相同且回转半径间的夹角a=120°。试确定该槽轮机构的运动系数τ及两圆销各自拨动槽轮时的运动系数τ

1和τ2。

7-4 牛头刨床工作台是由棘轮带动丝杆作间歇转动，从而通过与丝杆啮合的螺母带动工作台间歇移动。设进给丝杆（单头）的导程为5mm，而与丝杆固结的棘轮有28个齿，工作台每次进给的最小进给量是多少？若刨床的最小进给量s=0.125mm。试问带动进给丝杆的棘轮齿数应为多少？

7-5 设单万向联轴的主动轴1以等角速度157.081/s。求轴2的最小角速度ωmin及两轴的夹角β。

7-6 如图7-2所示的差动螺旋机构中，螺杆3及（其螺纹是右旋的，导程hA=4mm）与机架刚性联接，螺母2相对机架只能移动，内、外圆柱面均有螺纹的螺杆1沿箭头方向转5圈时，要求螺母2向左移动5mm。试求1、2螺旋副的导程hB及其旋向。

7-7 图7-3为微调的螺旋机构，构件1与机架3组成螺旋副A，其导程lA=2.8mm，右旋。构件2与机架3组成移动副C，2与1还组

成螺旋副B。现要求当构件1转一圈时，构件2向右移动0.2mm。问螺旋副B的导程lB为多少？右旋还是左旋？

第7章 综合测试题

7-1 填空题。

（1）当主动件作等速连续转动，需要从动件作单向间歇转动时，可采用 、 、 机构。

（2）在间歇运动机构中，当需要从动件的动程能无级调节时，可采用 机构。

（3）在棘轮机构中，棘爪能顺利滑过棘轮齿根部的条件是。 （4）棘轮机构中止回棘爪的作用是 。 （5）在在高速、高精度机械中，通常采用 机构来实现间歇转动。

（7）不完全齿轮机构在运动过程中的传动比是 ，而槽轮机构在运动过程中的传动比。

（8）槽数z=4的外啮合槽轮机构，主动拨盘圆销数最多应为 。 7-2 如图7-4所示螺旋机构中，已知螺旋副A为右旋，导程

lA=2.8mm；螺旋副

B左旋，导程lB=3mm，C为移动副。试问：螺杆

1转多少时才能使螺母2相对构件3移动10.6mm？

7-3 轴1、2、3三轴线共面，轴1与轴2万向联轴节A相联，轴2与轴3以万向联轴节B相联，各叉面位置如图7-5所示。试写出在图示位置时轴3的角速度ω3与轴1的角速度ω1以及角aA、aB的关系。

7-4 有一外啮合槽轮机构，已知槽轮槽数z=6，槽轮的停歇时间为1s，槽轮的运动时间为2s。求槽轮机构的运动特性系数及所需的圆销数目。

7-5 某一单销六槽外槽轮机构，已知槽轮停时进行工艺工作，所需时间为20s。试确定主动轮的转速。

7-6 某单销槽轮机构，槽轮的运动时间为1s，静止时间2s，它的运动特性系数是多少？槽数是多少？ 第7章 习题参考答案 7-1 （1）τ=1/3；（2）n=3 7-2 （1）z=40；（2）s=0.15mm 7-3 τ=1/2，τ1=3/4，τ2=3/8 7-4 smin=0.179mm，z=40

7-5 ωmin=136.11/s，β=90° 7-6 hB=5mm，1、2螺旋副为右旋 7-7 lB=3mm，螺旋副B国右旋

第7章 综合测试参考答案

7-1 （1）槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构；（2）摩擦式棘轼轮机构；（3）β=ψ；（4）防止棘轮反向转动；（5）凸轮式间歇运动；（6）空间槽轮、凸轮式间歇运动；（7）常量，变量；（8）4个

7-2 螺杆1转1.83转时能使螺母2相对于构件3移动10.6mm 7-3 ω3=ω1/（cosaAcosaB） 7-4 τ=2/3，n=2 7-5 2r/min 7-6 τ=1/3，z=6