第一章 机构的结构及其可动性分析
1-1 如图所示为牛头刨的一个机构设计方案简图。设计者的意图是动力由曲柄1输人，通过滑块2使摆动导杆4作往复摆动，从而带动滑枕3往复移动以达到刨削的目的。试分析此方案有无结构组成原理上的错误（须说明理由），若有，应如何修改？（试提出四种修改方案）
1-2 试绘出图示机构的机构运动简图，并计算机构自由度。
1-3 试计算图示连杆-齿轮组合机构的自由度，图中绘有箭头的构件为原动件。（若有复合铰链、局部自由度或虚约束应明确指出）
1-4 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应明确指出。若要使机构满足确定的运动的运动学条件，应如何选取原动件的数目？
1-5 试计算图示齿轮系机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度或虚约束应明确指出）
1-6 如图所示为一个机构设计方案简图。设计者的意图是动力由凸轮（即圆盘）输人，通过构件CD使构件EF作往复移动。
⑴ 试计算机构的自由度，并分析其设计是否合理？若有复合铰链、局部自由度或虚约束应明确指出。⑵ 如果此方案不合理（须说明理由），应如何修改？并用简图表示。
1-7 计算图示机构的自由度（指出复合铰链，局部自由度及虚约束）并确定机构的级别，所拆的杆组需画图表示，并指出该基本杆组的组别。
思考题及练习题
1.何谓构件？何谓运动副、运动副元素、高副、低副？运动副是如何进行分类的？
2.2.机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？如何绘制机构运动简图?
3.3.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？
4.4.在计算机构的自由度时，应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？
第二章 平面机构的性能分析
2-1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。
2-2 图示的齿轮—连杆组合机构中，用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω3。
2-3 图示的四杆机构中，已知lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，
ω1=10rad/s，试用瞬心法求：
（1）当φ=1650时，点C的速度vC；
（2）当φ=1650时，构件2的BC线上（或其延长线上）速度最小的一点E的位置及
其速度的大小；
（3）当vC=0时，求φ角的值（有两个解）。
2-4 图示的凸轮机构中，已知r=50mm，lOA=30mm，lAC=90mm，φ1=900，凸轮1以角速度ω1=10rad/s逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2的角速度ω2。
第三章 平面连杆机构及其设计
3-1 如图所示
设已知四杆机构各机构的长度为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）当取杆长度不变，能否采用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， 的取值范围应为何值？
3-2 图示连杆机构中，已知各机构的尺寸为
AB=160mm,BC=260mm,CD=200mm,AD=80mm；机构 为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定：1）四杆机构ABCD的类型；2）该四杆机构的最小传动角 ；3）滑快F 的
行程速度变化系数K 。
3-3 图示为六杆机构。已知AB=200mm，AC=585mm，CD=300mm，DE=700mm，AC⊥EC，ω1为常数，试求：（1）机构的行程速度变化系数K；（2）构件5的冲程H；（3）构件最大压力角发生的位置及大小；（4）在其它尺寸不变的情况下，欲使冲程为原冲程的2倍，问曲柄长度应为多少？
3-4 如图所示为用铰链四杆机构作为加热炉门的启闭机构。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，固定铰链装在轴线yy上，其相互位置的尺寸如图所示。试设计此机构。
3-5 如图所示设计一铰链四杆机构。已知摇杆 的长度CD=75mm，行程速比系数K=1.5，机架AD 的长度AD=100mm，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为ws, =45°，试求曲柄的长度AB和连杆的长度BC（有两组解）。
3-6 试设计一曲柄导杆机构（示意图参考图4-10）。已知导杆的行程速比系数K=2，机架长度AC=50mm，求曲柄长度AB（要求写出设计步骤）。
3-7 设计一偏置曲柄滑块机构（如图所示）。已知滑块的行程速比系数K=1.5，滑块的冲程LC1C2=50mm，导路的偏距e=20mm。求曲柄长度AB和连杆长度BC。
3-8 设计一个如图所示的曲柄摇杆机构。已知摇杆DC=50mm，摆角c=45°，行程速度比系数K=1.2，机架长度AD=b-a。
3-9 已知构件S的两个位置，如图所示，并已知活动铰链中心B及固定铰链中心D的位置，试设计一铰链四杆机构ABCD能实现构件S的两个位置。
3-10 设计一铰链四杆机构（如图）。已知构件AB=25mm，机架长度为AD=50mm，并要求两连架杆的对应转角位置关系为：α1=40°，α2=90°，α3=150°，ψ1=45°，ψ2=70°，
ψ3=100°。试求连杆BC及连架杆CD的长度。
第四章 凸轮机构及其设计
4-1 图示为一尖顶移动从动件盘形凸轮机构从动件的部分运动线图。试在图上补全各段的位移、速度及加速度曲线，并指出在哪些位置会出现刚性冲击？哪些位置会出现柔性冲击？
4-2 设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度ω顺时针转动，基圆半径r0＝50mm，滚子半径rT＝10mm，凸轮回转中心偏于从动件轴线右侧，偏距e＝10mm。从动件运动规律如下：Ф=1200，ФS=300，Ф'=1500，ФS=600，从动件在推程
中以简谐运动规律上升30mm；回程中从动件以等加等减速运动规律返回原处。
4-3 设计一对心移动平底从动件盘形凸轮机构。已知基因半径r0＝50mm，从动件平底与导路中心线垂直，凸轮顺时针等速转动。从动件运动规律如下：Ф=1200，ФS=00，
Ф'=1500，ФS=900，从动件在推程中以简谐运动规律上升30mm；回程从动件也以简谐
运动规律返回原处。
4-4 设计一摆动滚子从动件盘形凸轮机构。如图所示，已知摆杆AB在起始位置时垂直于OB，lOB＝40mm，lAB＝80 mm，滚子半径rT=10mm。凸轮以等角速度ω顺时针转动。从动件运动规律如下：Ф=1800，ФS=00，Ф'=1500，ФS=300，从动件在推程中以摆线运动规律向上摆动300；从动件在回程中又以摆线运动规律返回原处。
4-5 设计一摆动平底从动件盘形凸轮机构。凸轮回转方向和从动件初始位置如图所示。已知 lOA=85mm，rb=40mm。从动件运动规律如下：Ф=1800，ФS=00，Ф'=1500，ФS=300，从动件在推程中以间谐运动规律顺时针摆动200；从动件在回程中以等加速等减速运动规律返回原处。
4-6 如图所示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，已知凸轮的实际廓线为—圆，其圆心在A点，回转方向如图所示。R=40mm， lOA=25mm，rT=10mm。试求：
（1）凸轮的理论廓线；
（2）凸轮的基圆半径rb；
（3）从动件的升程h；
（4）推程中的最大压力角αmax；
（5）若凸轮实际廓线不变，而将滚子半径改为15mm，从动件的运动规律有无变化？
4-7 如图所示摆动滚子从动件凸轮机构中，已知凸轮的实际廓线为—圆，其圆心在A点，回转方向如图所示。R=40mm， lOA=25mm，lOB=80mm，lBC=60mm，rT=10mm。
D、E为凸轮与滚子的两个接触点。试求：
（1）从D点接触到E点接触凸轮所转过的角度φ；
（2）E点接触时，凸轮机构的压力角α；
（3）从D点接触到E点接触从动件的角位移ψ；
（4）找出推程中出现最大压力角αmax的机构位置，并标注αmax。
思考题及练习题
1.试比较尖端、滚子和平底从动件的优缺点及其应用场合。
2.在等加速等减速运动规律中，是否可以只有等加速而无等减速？
3.选择从动件运动规律应考虑哪些方面的问题?
4.什么叫刚性冲击，如何避免刚性冲击? 何谓凸轮机构传动中的柔性冲击?
5.何谓反转法 ?
6.基圆半径是否一定是凸轮实际轮廓曲线的最小向径?
7.在选取滚子半径和基圆半径的尺寸时，应当注意哪些问题?
8.何谓凸轮机构的压力角？设计时，为什么要控制压力角的最大值?
9.凸轮轮廓线曲率半径ρa，理论轮廓线曲率半径ρ和滚子半径rs有何关系?
10.何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免?
第五章 齿轮机构及其设计
5-1 一渐开线其基圆半径为rb＝93.97 mm，试求：1）当rK＝125 mm时，渐开线
的展角θK，压力角αK和该点曲率半径ρK；2）当θK＝10°时，渐开线的压力角αK及向径rK的值。
5-2 当渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数应为多少？当齿数大于以上求得的齿数时，基圆与齿根圆哪个大？
5-3 已知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮，正常齿制，m＝5 mm，α＝20°，中心距a＝350 mm，传动比i12＝9/5，试求两齿轮各部分尺寸。
5-4 已知一对渐开线标准外啮合圆柱齿轮传动，要求传动比i＝8/5，模数m＝3 mm，安装中心距a'＝78 mm，试确定这对齿轮的齿数，并计算这对齿轮的各部分尺寸及其重合度。
5-5 一对标准渐开线直齿圆柱齿轮传动，z1＝17，z2＝42，α＝20°，m＝5 mm，正常齿制。若将中心距加大至刚好连续传动，求此时的啮合角，节圆直经、中心距、两分度圆分离距离各顶隙c。
5-6 设计一无根切的齿轮齿条机构，z1＝15，m＝10 mm，α＝20°，正常齿制。求：（1）齿轮r1，r1，s1，ha1，hf1，ra1，rf1；（2）齿条s2，ha2，hf2以及齿轮中心至齿条分度线之间的距离L。
5-7 已知一对外啮合变位齿轮传动，z1＝z2＝12，m＝14 mm，α＝20°，试求不产生根切的最小变位系数。
5-8 一对标准斜齿轮传动，z1＝20，z2＝37，mn＝8 mm，αn＝20°，β＝13°，h*an
＝1，c*n＝0.25，齿轮宽度B＝30 mm。求：中心距a；分度圆半径r1，r2；轴面重合度εβ、当量齿数zv1，zv2。
5-9 一个z2＝40，d2＝200 mm的蜗轮，与一双头蜗杆啮合。试求：它们的模数m、蜗杆分度圆直径d1、中心距a。
5-10 一对标准直齿圆锥齿轮传动，z1＝14，z2＝30，m＝10 mm，α＝20°，h*a＝1，c*＝0.2，轴交角Σ=90°。求：分度圆直径，齿顶圆及齿根圆直径；当量齿数zv1和zv2。此时小齿轮是否根切？为什么？
思考题及练习题
1.齿轮传动的基本要求是什么？渐开线有哪些特性？渐开线齿轮为何能满足齿廓啮合基本定律?
2.2.解释下列名词：分度圆、节圆、基圆、压力角、啮合角、重合度。在什么条件下分度圆与节圆重合？压力角与啮合角相等?
3.3.齿轮传动为什么有最少齿数的限制？对于α＝20°正常制直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的 Zmin各等于多少 ?
4.4.渐开线齿轮的正确啮合和连续传动的条件是什么?
5.5.渐开线具有哪些重要的性质？渐开线齿轮传动具有哪些特点和优点？
6.6.具有标准中心距的标准齿轮传动具有哪些特点?
7.7.何谓重合度？重合度的大小与齿数Z、模数m、压力角α、齿顶高系数ha* 、顶隙系数C* 及中心距 a 之间有何关系？
8.8.用齿条插刀加工齿轮时，被加工齿轮的模数、压力角、齿数和变位系数如何来获得?
9.9.齿轮齿条啮合传动有何特点?
10.10.节圆与分度圆，啮合角与压力角有什么区别?
11.11.何谓根切？它有何危害？如何避免?
12.12.用范成法加工标准齿轮时，为了防止根切，有最少齿数的限制。用仿形法加工标准齿轮时，是否也有最少齿数的限制？这样的齿轮在传动中会出现什么问题?
13.13.齿轮为什么要变位？何谓最小变位系数？变位系数的最大值也要受到限制吗？
14.14.齿轮正变位后和变位前比较，哪些参数发生了变化？哪些参数没有发生变化？
15.15.是否可以认为，凡是变位系数X＝0的齿轮就是标准齿轮?
16.16.变拉齿轮传动的设计步骤如何？
17.17.为什么斜齿轮的标准参数要规定在法面上，而其几何尺寸却要按端面来计算？
18.18.什么是斜齿轮的当量齿轮？为什么要提出当量齿轮的概念?
19.19.斜齿轮传动具有哪些优缺点?
20.20.若齿轮传动的设计中心距不等于标准中心距，可以用哪些方法来满足中心距的要求？
21.21.平行轴和交带轴斜齿轮传动有哪些异同点 ?
22.22.何谓蜗杆传动的中间平面？蜗杆的直径系数有何重要意义?
23.23.蜗杆传动的正确啮合条件是什么，蜗杆传动可用作增速传动吗?
24.24.什么是直齿锥齿轮的背锥和当量齿轮？
25.25.为什么要计算锥齿轮的分锥角、顶锥角和根锥角？如何计算直齿锥齿轮的顶锥角 ?
26.26.为修配A、B 二个损坏的标准直齿圆柱齿轮，现测得：齿轮A的齿高h=9mm，齿顶圆直径
27.da=324mm，齿轮B的da=88mm，齿距p=12.56mm。试计算齿轮A和B的模数m和齿数Z。
28.27.若已知一对标准安装的直齿圆柱齿轮的中心距a＝196mm，传动比i=3.48，小齿轮齿数Z1 ＝25。试确定这对齿轮的m、d1、d2、da1、 da2、 df1、df2。
第六章 轮系及其设计
6-1 如图所示一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮5相固联，已知：z1=z1’=15，z2=35，z4’=1（右旋），z5=40，滚刀z6=1（左旋），z7=28。若要加工一个z5’=60的齿轮，试确定交换齿轮组各轮的齿数z2’和z4。
6-2 如图所示收音机短波调谐、微动机构。已知齿数：z1=99，z2=101。试问当旋钮转动一圈时，齿轮2转过多大角度?(齿轮3为宽齿，同时与齿轮1、2相啮合。
6-3 如图所示一装配用的电动螺丝刀的传动简图。已知齿数：z1=z4=7，z3=z6=39。
若n1=3000r/min，试求螺丝刀的转速。
6-4 如图所示纺织机中的差动轮系，设z1=30，z2=25，z3=z4=24，z5=18，z6=1214，
n1=48-200r/min，nH=316r/min，求n6等于多少？
6-5 如图所示一轮系，已知z1=z3=20 z2=80，z4=60，z5=z6，z7=80，z8=40，
n1=100r/min，n3=99r/min，转向如图所示。试求齿轮8的转速n8的大小和方向。
6-6 图所示轮系中，已知z1=22，z3=88，z4=z6，试：
1 求传动比i16。
2 若齿轮1以1800r/min沿图示方向回转，求齿轮6的转速，并确定转向。
6-7 图所示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为：z1=6，z2=z2’=25，
z3=57，z4=56。试求传动比i14。
6-8 在图所示的轮系中，已知z1=20，z2=40，z2' =40，z4=80，z4'=60，z5=20。试求传动比i15。
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