机械原理第八版答案与解析
机械原理第八版答案与解
析
Prepared on 22 November 2020
机械
原理
第八版 西北工业大学
平面机构的结构分析
1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图并提出修改方案。
解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ）
由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l
因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。
图 b ）
3）提出修改方案（图c ）。
为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。
图 c1） 图 c2）
2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
图a ）
解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F
图 b ）
解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F
3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3－1
解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2
解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度 3－3
解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F 4、试计算图示精压机的自由度
解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p （其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链）
5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。
解1）计算此机构的自由度
2）取构件AB 为原动件时 机构的基本杆组图为 此机构为 Ⅱ 级机构
3）取构件EG 为原动件时 此机构的基本杆组图为 此机构为 Ⅲ 级机构
平面机构的运动分析
1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号ij P 直接标注在图上）。
2、在图a 所示的四杆机构中，AB l =60mm ，CD l =90mm ，AD l =BC l =120mm ，2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：
1）当?= 165时，点C 的速度C v
；
2）当?= 165时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小；
3）当C v
=0 时，?角之值（有两个解）。
解1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图（图b ）。
b)
2）求C v
，定出瞬心13P 的位置（图b ）
因13p 为构件3的绝对速度瞬心，则有：
3）定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置
因BC 线上速度最小之点必与13P 点的距离最近，故从13P 引BC 线的垂线交于点E ，由图可得：
4）定出C v
=0时机构的两个位置（作于
图C 处），量出
?=6.2262? c)
3、在图示的机构中，设已知各构件的长度AD l ＝85 mm ，AB l =25mm ，CD l =45mm ，BC l =70mm ，原动件以等角速度1ω=10rad/s 转动，试用图解法求图示位置时点E 的速度E v 和加速度E a
以及构件2的角速度2ω及角加速度2α。
a) μl =mm
解1）以l μ=mm 作机构运动简图（图a ）
2）速度分析 根据速度矢量方程：CB B C v v v
+=
以v μ＝(m/s)/mm 作其速度多边形（图b ）。 b) a μ=(m/s 2)/mm
（继续完善速度多边形图，并求E v
及2ω）。 根据速度影像原理，作BCE bce ??~，且字母 顺序一致得点e ，由图得： （顺时针） （逆时针）
3）加速度分析 根据加速度矢量方程： 以a μ=(m/s 2)/mm 作加速度多边形（图c ）。
（继续完善加速度多边形图，并求E a
及2α）。
根据加速度影像原理，作BCE e c b ?'''?~，且字母顺序一致得点e '，由图得：
)/(6.1907.0/5.2705.0/22
2s rad l C n l a a BC a BC t
CB =?=''?==μ（逆时针） 4、在图示的摇块机构中，已知AB l =30mm ，AC l =100mm ，BD l =50mm ，DE l =40mm ，曲柄以1ω=10rad/s 等角速度回转，试用图解法求机构在1?＝ 45时，点D 和点E 的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。
解1）以l μ=mm 作机构运动简图（图a ）。 2）速度分析v μ=(m/s)/mm 选C 点为重合点，有：
以v μ作速度多边形（图b ）再根据速度影像原理， 作BC BD bC bd =2，BDE bde ??~，求得点d 及e ， 由图可得
)/(2122.0/5.48005.012s rad l bc w BC v =?==μ（顺时针）
3）加速度分析a μ=(m/s 2)/mm 根据
其中：49.0122.022
222=?==BC n B C l w a
以a μ作加速度多边形（图c ），由图可得：
)/(36.8122.0/5.2504.0122.0//2
2222s rad C n l a a a CB t B C =?=''==μ（顺时针）
5、在图示的齿轮-连杆组合机构中，MM 为固定齿条，齿轮3的齿数为齿轮4的2倍，
设已知原动件1以等角速度1ω顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位置时，E 点
的速度E v
及齿轮3、4的速度影像。
解1）以l μ作机构运动简图（图a ） 2）速度分析（图b ）
此齿轮－连杆机构可看作为ABCD 及DCEF 两 个机构串连而成，则可写出
取v μ作其速度多边形于图b 处，由图得
取齿轮3与齿轮4啮合点为K ，根据速度影像原来，在速度图图b 中，作DCK dck ??~求出k 点，然后分别以c 、e 为圆心，以ck 、ek 为半径作圆得圆3g 及圆4g 。 求得pe v v E ?=μ 齿轮3的速度影像是3g 齿轮4的速度影像是4g
6、在图示的机构中，已知原动件1以等速度1ω=10rad/s 逆时针方向转动，
AB l =100mm ，BC l =300mm ，e =30mm 。当1?= 50、 220时，试用矢量方程解析法求构
件2的角位移2θ及角速度2ω、角加速度2α和构件3的速度3v 和加速度3α
。
解
取坐标系xAy ，并标出各杆矢量及方位角如图所示： 1）位置分析 机构矢量封闭方程
分别用i 和j 点积上式两端，有
)(sin sin cos cos 221132
211b e l l s l l ?
??
=+=+θ?θ?
故得：]/)sin arcsin[(2112l l e ?θ-=
2）速度分析 式a 对时间一次求导，得 )(3222111d i
v e w l e w l t t
=+
上式两端用j
点积，求得：)(cos /cos 2
21112e l w l w θ?-=
式d ）用2e
点积，消去2w ，求得 )(cos /)sin(2
21113f w l v θθ?--=
3）加速度分析 将式（d ）对时间t 求一次导，得：
用j
点积上式的两端，求得：
用2e
点积（g ），可求得：
7、在图示双滑块机构中，两导路互相垂直，滑块1为主动件，其速度为100mm/s ，方向向右，AB l =500mm ，图示位置时A x =250mm 。求构件2的角速度和构件2中点C 的
速度C v
的大小和方向。
解：取坐标系oxy 并标出各杆矢量如图所示。 1）位置分析 机构矢量封闭方程为： 2）速度分析
2
22222cos 2
sin 2sin 2???w l y w l
v w l x
AB
C AB A AB C -=-== 当s mm v A /100=，s mm x C /50= ?=1202? ，s rad w /2309.02=（逆时针） s m y
C /86.28= ， s mm y x v C C C /74.572
2=+= 像右下方偏?30。
8、在图示机构中，已知1?= 45，1ω=100rad/s ，方向为逆时针方向，AB l =40mm ，
γ= 60。求构件2的角速度和构件3的速度。
解，建立坐标系Axy ，并标示出各杆矢量如图所示： 1．位置分析 机构矢量封闭方程 2．速度分析 消去DB l ，求导，02=w
平面连杆机构及其设计
1、在图示铰链四杆机构中，已知：BC l =50mm ，CD l =35mm ，AD l =30mm ，AD 为机架，
1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求AB l 的最大值； 2）若此机构为双曲柄机构，求AB l 的范围； 3）若此机构为双摇杆机构，求AB l 的范围。 解：1）AB 为最短杆
2）AD 为最短杆，若BC AB l l ≤
若BC AB l l ≥ CD BC AB AD l l l l +≤+ 3) AB l 为最短杆
AD CD BC AB l l l l +>+，mm l AB 15>
AB l 为最短杆 CD BC AB AD l l l l +>+ mm l AB 55> 由四杆装配条件 mm l l l l CD BC AD AB 115=++<
2、在图示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a=28mm ，b=52mm ，c=50mm ，d=72mm 。试问此为何种机构请用作图法求出此机构的极位夹角θ，杆CD 的最大摆角?，机构的最小传动角min γ和行程速度比系数K 。
解1）作出机构的两个 极位，由图中量得 2）求行程速比系数 3）作出此机构传动 角最小的位置，量得 此机构为 曲柄摇杆机构
3、现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD 的长CD l =75mm ，行程速比系数K =，机架AD 的长度为AD l =100mm ，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为ψ＝45○，试求其曲柄的长度AB l 和连杆的长BC l 。（有两个解）
解：先计算?=-?+?=
36.16180180K K
θ 并取l μ作图，可得两个解
4、如图所示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD 和滑块连接起来，使摇杆的三个已知位置D C 1、D C 2、D C 3和滑块的三个位置1F 、2F 、3F 相对应（图示尺寸系按比例尺绘出），试以作图法确定此连杆的长度及其与摇杆CD 铰接点E 的位置。（作图求解时，应保留全部作图线 。l μ=5mm/mm ）。
解
（转至位置2作图）
故mm F E l l EF 13026522=?==μ
5、图a 所示为一铰链四杆机构，其连杆上一点E 的三个位置E 1、E 2、E 3位于给定直线上。现指定E 1、E 2、E 3和固定铰链中心A 、D 的位置如图b 所示，并指定长度
CD l =95mm ，EC l =70mm 。用作图法设计这一机构，并简要说明设计的方法和步骤。
解：以D 为圆心，CD l 为半径作弧，分别以1E ，2E ，3E 为圆心，EC l 为半径交弧
1C ，2C ，3C ，1DC ，2DC ，3DC 代表点E 在1，2，3位置时占据的位置，
2ADC 使D 反转12?，12C C →，得2DA 3ADC 使D 反转13?，13C C →，得3DA
CD 作为机架，DA 、CE 连架杆，按已知两连架杆对立三个位置确定B 。
凸轮机构及其设计
1、在直动推杆盘形凸轮机构中，已知凸轮的推程运动角0δ＝π/2，推杆的行程h =50mm 。试求：当凸轮的角速度ω=10rad/s 时，等速、等加等减速、余弦加速度和正弦加速度四种常用运动规律的速度最大值m ax v 和加速度最大值m ax a 及所对应的凸轮转角δ。
解
2、已知一偏置尖顶推杆盘形凸轮机构如图所示，试用作图法求其推杆的位移曲线。
解 以同一比例尺l μ=1mm/mm 作推杆的位移线图如下所示
3、试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速度逆时针回转，偏距e =10mm ，从动件方向偏置系数δ=－1，基圆半径
0r =30mm ，滚子半径r r =10mm 。推杆运动规律为：凸轮转角?=0○～150○，推杆等速上升16mm ；?=150○～180○，推杆远休；? =180○～300○ 时，推杆等加速等减速回程
16mm; ?=300○～360○
时，推杆近休。
解 推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为： 1）推程：0/δδh s = ，)1500(?≤≤?δ
2）回程：等加速段20
2/2δδ'-=h h s ，)600(?≤≤?δ 等减速段2020
/)(2δδδ'-'=h s ，)12060(?≤≤?δ 取l μ=1mm/mm 作图如下： 计算各分点得位移值如下：
4、试以作图法设计一摆动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线，已知
OA l =55mm ，0r =25mm ，AB l =50mm ，r r =8mm 。凸轮逆时针方向等速转动，要求当凸轮转过180o 时，推杆以余弦加速度运动向上摆动m ψ=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。
解 摆动推杆在推程及回程中的角位移方程为
1）推程：2/)]/cos(1[0δπδ??-=m ，)1800(?≤≤?δ
2）回程：]2/)/2sin()/(1[00
πδπδδδ??'+'-=m ，)1800(?≤≤?δ
取l μ=1mm/mm 作图如下：
5、在图示两个凸轮机构中，凸轮均为偏心轮，转向如图。已知参数为R =30mm,
OA l =10mm, e =15mm,T r ＝5mm,OB l =50mm,BC l =40mm 。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F ε；
3）由E 点接触到F 点接触从动件的位移s （图a ）和ψ（图b ）。 4）画出凸轮理论轮廓曲线，并求基圆半径0r ；
5）找出出现最大压力角m ax α的机构位置，并标出m ax α。
齿轮机构及其设计
1、设有一渐开线标准齿轮z =20,m =8mm,α=20o,*
a h =1,试求：1）其齿廓曲线在分度圆及齿顶圆上的曲率半径ρ、a ρ 及齿顶圆压力角a α；2）齿顶圆齿厚a s 及基圆齿厚
b s ；3）若齿顶变尖(a s =0)时，齿顶圆半径a r '又应为多少
解1）求ρ、a ρ、a α
2）求 a s 、b s 3）求当a s =0时a r '
由渐开线函数表查得：5.2835'?='a
a 2、试问渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数z '应为多少，又当齿数大于以上求得的齿数时，基圆与齿根圆哪个大
解 由b f d d ≥有
当齿根圆与基圆重合时，45.41='z 当42≥z 时，根圆大于基圆。
3、一个标准直齿圆柱齿轮的模数m =5mm ，压力角α=20o ，齿数z =18。如图所示，设将直径相同的两圆棒分别放在该轮直径方向相对的齿槽中，圆棒与两侧齿廓正好切于分度圆上，试求1）圆棒的半径p r ；2）两圆棒外顶点之间的距离（即棒跨距）l 。
解：)(22/2/21rad z
mz m KOP π
π=?=∠
4、有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合，已知=1z 19，=2z 42，=m ＝5mm 。 1）试求当='α20°时，这对齿轮的实际啮合线B 1B 2的长、作用弧、作用角及重合度；２）绘出一对齿和两对齿的啮合区图（选适当的长度比例尺仿课本上图5-19作图，不用画出啮合齿廓），并按图上尺寸计算重合度。 解：1）求21B B 及a ε 2）如图示
5、已知一对外啮合变位齿轮传动，21z z ==12,m =10mm,α=20○, *
a h =1,a '=130mm,试设计这对齿轮传动，并验算重合度及齿顶厚（a s 应大于，取21x x =）。
解 1）确定传动类型 故此传动应为 正 传动。
2）确定两轮变位系数
取294.017/)1217(1/)(6245.0min min *
min 21=-?=-=≥===z z z h x x x x a
3） 计算几何尺寸
4）检验重合度和齿顶厚 故可用。
6、现利用一齿条型刀具（齿条插刀或齿轮滚刀）按范成法加工渐开线齿轮，齿条
刀具的基本参数为：m =4mm, α=20○, *
a h =1, *c =, 又设刀具移动的速度为V 刀=s ，试就
下表所列几种加工情况，求出表列各个项目的值，并表明刀具分度线与轮坯的相对位置
7122,1m 344,3m 力角α=20○, *
a h =1, *c =。试问有几种传动方案可供选择哪一种方案较合理
解：mm z z m
a 68)(2
211212=+=
3412
a a '='， 3421>+z z ，3443>+z z
○
1 1，2标准（等变位） 3，4正传动 ○
2 3，4标准（等变位） 1，2正传动 ○
3 1，2和3，4正传动，2143x x x x +>+ ○
4 1，2和3，4负传动，4321x x x x +>+
○
5 1，2负传动，3，4负传动 方案○1，○3较佳
8、在某牛头刨床中，有一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动。已知：Z 1=17,
Z 2=118, m=5mm, α=20○, *
a h =1, *c =, a ，=。现已发现小齿轮严重磨损，拟将其报废，大齿轮磨损较轻（沿齿厚方向两侧总的磨损量为），拟修复使用，并要求新设计小齿轮的齿顶厚尽可能大些，问应如何设计这一对齿轮
解1）确定传动类型
mm z z m a 5.337)11817(2
5
)(221=+=+=
，因a a ='故应采用等移距变位传动 2）确定变位系数 故206.01=x ，206.02-=x 3）几何尺寸计算
912n n an *
n =,
B=30mm, 并初取β=15○，试求该传动的中心距a(a 值应圆整为个位数为0或5，并相应重算螺旋角β )、几何尺寸、当量齿数和重合度。
解1）计算中心距a 初取?=15β，则466.24815cos 2)
4020(8)(cos 221=?
+=+=
z z m a n β 取mm a 250=，则735116250
2)
4020(8arccos
2)(arccos 21'''?=?+=+=a z z m n β 2）计算几何尺寸及当量齿数
3）计算重合度γε
10、设计一铣床进给系统中带动工作台转动的阿基米德蜗杆传动。要求i 12=,
m=5mm, α=20○, *
a h =1, *c =, 求蜗轮蜗杆传动的基本参数(z 1、z 2、q 、γ1、β2)、几何尺寸(d 1、d 2、d a1、d a2)和中心距a 。
解1）确定基本参数
选取z 1=2（因为当5.30~5.1412=i 时，一般推荐21=z 。） 查表确定mm d 501=，计算105/50/1===m d q
2）计算几何尺寸
mm d 501=， mm mz d 20522==
3）中心距a=
11、在图示的各蜗轮蜗杆传动中，蜗杆均为主动，试确定图示蜗杆、蜗轮的转向或螺旋线的旋向。
轮系及其设计
1、如图所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均已知，试求传动比i 15, 指出当提升重物时手柄的转向（在图中用箭头标出）。
解 此轮系为 空间定轴轮系
2、在图示输送带的行星减速器中，已知：z 1=10, z 2=32, z 3=74, z 4=72, z 2，=30 及电动机的转速为1450r/min ，求输出轴的转速n 4。
解：1－2－3－H 行星轮系； 3－2－2’－4－H 行星轮系；
1－2―2’－4－H 差动轮系； 这两个轮系是独立的
m in /29.64r n = 与1n 转向相同。
3、图示为纺织机中的差动轮系，设z 1=30, z 2=25, z 3=z 4=24, z 5=18, z 6=121, n 1=48～200r/min, n H =316r/min, 求n 6=
解 此差动轮系的转化轮系的传动比为： 当)m in (200~481r n =时，则：
6n 转向与1n 及H n 转向相同。
4、图示为建筑用铰车的行星齿轮减速器。已知：z 1=z 3=17, z 2=z 4=39, z 5=18,
z 7=152，n 1=1450r/min 。当制动器B 制动，A 放松时，鼓轮H 回转（当制动器B 放松、A 制动时，鼓轮H 静止，齿轮7空转），求n H = 解：当制动器B 制动时，A 放松时，整个轮系
为一行星轮系，轮7为固定中心轮，鼓轮H 为系杆，此行星轮系传动比为：
H n 与1n 转向相同。
5、如图所示为一装配用电动螺丝刀齿轮减速部分的传动简图。已知各轮齿数为z 1=z 4=7，z 3=z 6=39, n 1=3000r/min,试求螺丝刀的转速。 解：此轮系为一个复合轮系， 在1－2－3－H 1行星轮系中： 在4－5－6－H 2行星轮系中
18.43)7
391(2
411212=+
=?=H H H i i i ， 故)min (5.6918.4330002211r i n n H H ===，其转向与1n 转向相同。
6、在图示的复合轮系中，设已知n 1=3549r/min ，又各轮齿数为z 1=36, z 2=60,
z 3=23，z 4=49, z 4，=69, z 5=31, z 6=131, z 7=94, z 8=36, z 9=167,试求行星架H 的转速n H （大小及转向）
解：此轮系是一个复合轮系 在1－2（3）－4定轴轮系中 551.323
3649
60314214=??==Z Z Z Z i （转向见图） 在4’－5－6－7行星轮系中 在7－8－9－H 行星轮系中
故m in)/(15.124587.28/354911r n n H H ===，其转向与轮4转向相同
7、在图示的轮系中，设各轮的模数均相同，且为标准传动，若已知其齿数z 1=z 2，=z 3，=z 6，
=20, z 2=z 4=z 6=z 7=40, 试问：
1）当把齿轮1作为原动件时，该机构是 否具有确定的运动
2）齿轮3、5的齿数应如何确定 3） 当齿轮1的转速n 1=980r/min 时，齿 轮3及齿轮5的运动情况各如何
解 1、计算机构自由度
7=n ，71=p ，8=h p ，2='p ，0='F 。 （)6(6'及7引入虚约束，结构重复）
因此机构（有、无）确定的相对运动（删去不需要的）。
2、确定齿数
根据同轴条件，可得： 802040202213=++=++='Z Z Z Z
3、计算齿轮3、5的转速
1）图示轮系为 封闭式 轮系，在作运动分析时应划分为如下 两 部分来计算。 2）在 1－2（2’）－3－5 差动 轮系中，有如下计算式
820
2080
4021325351513-=??-=-=--=
'Z Z Z Z n n n n i (a) 3）在 3’－4－5 定轴 轮系中，有如下计算式
520
100
355353-=-=-==
'Z Z n n i （b ） 4）联立式 （a ）及（b ） ，得
故3n = －100（r/min ） ，与1n 反 向； 5n = 20（r/min ） ，与1n 同 向。
其他常用机构
1、图示为微调的螺旋机构，构件1与机架3组成螺旋副A ，其导程p A =，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，问螺旋副B 的导程p B 为多少右旋还是左旋 解：
mm P B 3= 右旋
2、某自动机床的工作台要求有六个工位，转台停歇时进行工艺动作，其中最长的一个工序为30秒钟。现拟采用一槽轮机构来完成间歇转位工作。设已知槽轮机构的中心距L=300mm ，圆销半径r=25mm ，槽轮齿顶厚b=，试绘出其机构简图，并计算槽轮机构主动轮的转速。
解 1）根据题设工作需要应采用 单 销 六 槽的槽轮机构。 2）计算槽轮机构的几何尺寸，并以比例尺μL 作其机构简图如图。 拨盘圆销转臂的臂长 mm Z
L R 1506
sin
300sin ===π
π
槽轮的外径 mm Z
L S 81.2596
cos
300cos ===π
π
槽深 mm Z
Z
L h 13525)16
cos
6
(sin
300)1cos
(sin
=+-+=+-+≥π
π
γπ
π
锁止弧半径 mm b r R r 5.1125.1225150=--=--='
3）计算拨盘的转速
设当拨盘转一周时，槽轮的运动时间为t d ，静止时间为t j 静止的时间应取为 t j ＝30 s 。 本槽轮机构的运动系数 k=(Z-2)/2Z=1/3 停歇系数k ，=1-k=t j /t,由此可得拨盘转一周所需时间为 故拨盘的转速
机械运动方案的拟定
1、试分析下列机构的组合方式，并画出其组合方式框图。如果是组合机构，请同时说明。
2、在图示的齿轮-连杆组合机构中，齿轮a 与曲柄1固联，齿轮b 和c 分别活套在轴C 和D 上，试证明齿轮c 的角速度ωc 与曲柄1、连杆2、摇杆3的角速度ω1、ω2、ω3 之间的关系为
ωc =ω3(r b +r c )/r c -ω2(r a +r b )/r c +ω1r a /r c
证明：
1）由c-b-3组成的行星轮系中有 得)(3a w r r
w r r r w b c
b c c b c -+=
2）由a-b-2组成的行星轮系中有 得)(1
2b w r r
w r r r w b
a b a b b -+=
3）联立式（a ）、(b)可得
平面机构的力分析
1、在图示的曲柄滑块机构中，设已知AB l =,BC l =,n 1=1500r/min （为常数），活塞及
其附件的重量Q 1=21N ，连杆重量Q 2=25N, 2c J =, 连杆质心c 2至曲柄销B 的距离2Bc l =BC l /3。试确定在图示位置的活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。
解 1）以l μ作机构运动简图（图a ）
2）运动分析，以v μ和a μ作其速度图（图b ）及加速图（图c ）。由图c 得
)/(500033
.0227522s rad l c n l a a BC a BC t CB =?=''==μ（逆时针）
3）确定惯性力 活塞3：180081
.921
333?==
=c c I a g Q a m P )(2.3853N =
连杆2：5.212281
.925222?==
c I a g Q P )(5409N = 50000425.0222?==c c I a J M )(5.212Nm =（顺时针）
连杆总惯性力：22I I P P =' )(5409N =
（将3I P
及2I P '示于图a 上）
2、图示为一曲柄滑块机构的三个位置，P 为作用在活塞上的力，转动副A 及B 上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时，作用在连杆AB 上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计）。
解 1）判断连杆2承受拉力还是压力（如图）； 2）确定ω21、ω23的方向（如图）；
3）判断总反力应切于A 、B 处摩擦圆的上方还是下方（如图）； 4）作出总反力（如图）。
3、图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转,Q 为作用在推杆2上的外载荷，试确定各运动副中总反力(R 31、R 12、R 32)的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副B 处摩擦角为φ=10○）。 解
4、在图示楔块机构中，已知：γ=β=60○,Q=1000N, 各接触面摩擦系数f=。如Q 为有效阻力，试求所需的驱动力F 。
解：设2有向右运动的趋势，相对运动方向 如图所示，分别取1，2对象： 作力的多边形，由图可得：
机械的平衡
1、在图a 所示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别为m 1=5kg ，m 2=7kg ，m 3=8kg ，m 4=10kg ，r 1=r 4=10cm ，r 2=20cm ，r 3=15cm ，方位如图a 所示。又设平衡质量m b 的回转半径r b =15cm 。试求平衡质量m b 的大小及方位。
解 根据静平衡条件有 以w μ作质径积多边形图b ，故得
机械原理基础知识考试
昆明理工大学2010年硕士研究生招生入学考试试卷(A卷) 考试科目代码：810 考试科目名称：机械原理 试卷适用招生专业：080201机械制造及其自动化、080202机械电子工程、080203机械设计及理论、080204车辆工程、430102机械工程 考生答题须知 1．所有题目（包括填空、选择、图表等类型题目）答题答案必须做在考点发给的答题纸上，做在本试卷册上无效。 请考生务必在答题纸上写清题号。 2．评卷时不评阅本试卷册，答题如有做在本试卷册上而影响成绩的，后果由考生自己负责。 3．答题时一律使用蓝、黑色墨水笔或圆珠笔作答（画图可用铅笔），用其它笔答题不给分。 4．答题时不准使用涂改液等具有明显标记的涂改用品。
2、试求机构在图示位置的全部瞬心。（10分） 3、标出图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90度后推杆的位移。（10分） 四、（15分，所有考生做）计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请指出。 五、计算题 A B C 2 3 1 4
1、在图示的车床变速箱中，移动三联齿轮a 使齿轮3’和4’啮合。又移动双联齿轮b 使齿轮5’和6’啮合。已知各轮的齿数为48',50',42',38',58,42654321======z z z z z z ，电动机的转速 m in /14451r n =，求带轮转速的大小和方向。 (10分，所有考生做) 2、已知一渐开线规范外啮合圆柱齿轮机构，其模数mm m 10=，中心距mm a 350=，传动比 5/912=i ，试计算该齿轮机构的几何尺寸（各轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、 齿厚）。（16分，所有考生做） 3、在图示的轮系中，已知各轮的齿数20,50,40,60,2536421======z z z z z z （右旋） ，且各轮均为正确安装的规范齿轮，各齿轮的模数相同。当轮1以900r/min 按图示方向转动时，求轮6转速的大小和方向。 （全日制学术型，15分）
机械原理-课后全部习题解答
《机械原理》 习 题 解 答 机械工程学院
目录 第1章绪论 (1) 第2章平面机构的结构分析 (3) 第3章平面连杆机构 (8) 第4章凸轮机构及其设计 (15) 第5章齿轮机构 (19) 第6章轮系及其设计 (26) 第8章机械运动力学方程 (32) 第9章平面机构的平衡 (39)
第一章绪论 一、补充题 1、复习思考题 1)、机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？ 2）、机器与机构有什么异同点？ 3）、什么叫构件？什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例。 4）、设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。 2、填空题 1)、机器或机构，都是由组合而成的。 2）、机器或机构的之间，具有确定的相对运动。 3）、机器可以用来人的劳动，完成有用的。 4）、组成机构、并且相互间能作的物体，叫做构件。 5）、从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。 6）、构件是机器的单元。零件是机器的单元。 7）、机器的工作部分须完成机器的动作，且处于整个传动的。 8）、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。 9）、构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。 3、判断题 1)、构件都是可动的。（） 2）、机器的传动部分都是机构。（） 3）、互相之间能作相对运动的物件是构件。（） 4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。（）
5）、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。（） 6）、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。（） 7）、机构中的主动件和被动件，都是构件。（） 2 填空题答案 1）、构件 2）、构件 3）、代替机械功 4）、相对运动 5）、传递转换 6）、运动制造 7）、预定终端 8）、中间环节9）、确定有用构件 3判断题答案 1）、√ 2）、√ 3）、√ 4）、√ 5）、× 6）、√ 7）、√
机械原理课后答案第章
第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。 答：转动副成为周转副的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和； （2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。 当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。 因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a 曲柄摇杆机构 图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。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 的取值范围为何 值? : 解 (1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d 且最短杆 1为连架轩．故当取杆4为机架时，有曲柄存在。 (2)、能。要使此此机构成为双曲柄机构，则应取1杆为机架；两使此机构成为双摇杆机构，则应取杆3为机架。 (3)要获得曲柄摇杆机构, d 的取值范围应为440~760mm 。 8-7图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB 为曲柄的条件。若偏距e=0，则杆AB 为曲柄的条件是什么? 解 (1)如果杆AB 能通过其垂直于滑块导路的两位置时，则转动副A 为周转副，故杆AB 为曲柄的条件 是AB+e ≤BC 。 (2)若偏距e=0, 则杆AB 为曲柄的条件是AB≤BC 8-8 在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为1l 28mm =，2l 52mm =， 3l 50mm =，4l 72mm =，试求: 1)当取杆4为机架时，该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角?、最小传动角min γ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 两个转动副是周转副还是摆转副; 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周转副? 解 (1)怍出机构的两个极位，如图, 并由图中量得： θ=,φ=, γmin= o (2)①由l1+l4 ≤l2+l3可知图示铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；小②最短杆l 为机架时，该机构将演化成双曲柄机构；③最短杆1参与构成的转动副A 、B 都是周转副而C 、D 为摆转副； （3）当取杆3为机架时，最短杆变为连杆，又将演化成双摇杆机构，此时A 、B 仍为周转副。
机械原理第八版答案与解析
机械原理 第八版 西北工业大学 平面机构的结构分析 1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。
图 b ） 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。 图 c1） 图 c2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 图a ） 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F
图 b ） 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。 3－1 解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2 解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度
机械原理第八版课后练习答案(西工大版)
<机械原理>第八版西工大教研室编 第2章 2-1 何谓构件何谓运动副及运动副元素运动副是如何进行分类的 答：参考教材5~7页。 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 答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。 2-3 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 答：参考教材12~13页。 2-4 何谓最小阻力定律试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。 2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项 答：参考教材15~17页。 2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗为什么 答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。2-7 何谓机构的组成原理何谓基本杆组它具有什么特性如何确定基本杆组的级别及机构的级别 答：参考教材18~19页。 2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"“高副低代”应满足的条件是什么 答：参考教材20~21页。 2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上的弹簧合页；4)可调臂台灯机构；5)剥线钳；6)磁带式录放音机功能键操纵机构；7)洗衣机定时器机构；8)轿车挡风玻璃雨刷机构；9)公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构；…。 2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。 2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析是否能实现设计意图 解：
机械原理基础知识点总结,复习重点
机械原理知识点总结 第一章平面机构的结构分析 (3) 一. 基本概念 (3) 1. 机械: 机器与机构的总称。 (3) 2. 构件与零件 (3) 3. 运动副 (3) 4. 运动副的分类 (3) 5. 运动链 (3) 6. 机构 (3) 二. 基本知识和技能 (3) 1. 机构运动简图的绘制与识别图 (3) 2.平面机构的自由度的计算及机构运动确定性的判别 (3) 3. 机构的结构分析 (4) 第二章平面机构的运动分析 (6) 一. 基本概念: (6) 二. 基本知识和基本技能 (6) 第三章平面连杆机构 (7) 一. 基本概念 (7) （一）平面四杆机构类型与演化 (7) 二）平面四杆机构的性质 (7) 二. 基本知识和基本技能 (8) 第四章凸轮机构 (8) 一.基本知识 (8) （一）名词术语 (8) （二）从动件常用运动规律的特性及选用原则 (8) 三）凸轮机构基本尺寸的确定 (8) 二. 基本技能 (9) （一）根据反转原理作凸轮廓线的图解设计 (9) （二）根据反转原理作凸轮廓线的解析设计 (10) （三）其他 (10) 第五章齿轮机构 (10) 一. 基本知识 (10) （一）啮合原理 (10) （二）渐开线齿轮——直齿圆柱齿轮 (11) （三）其它齿轮机构，应知道： (12) 第六章轮系 (14) 一. 定轴轮系的传动比 (14) 二.基本周转（差动）轮系的传动比 (14)
三.复合轮系的传动比 (15) 第七章其它机构 (15) 1.万向联轴节： (15) 2.螺旋机构 (16) 3.棘轮机构 (16) 4. 槽轮机构 (16) 6. 不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构 (17) 7. 组合机构 (17) 第九章平面机构的力分析 (17) 一. 基本概念 (17) （一）作用在机械上的力 (17) （二）构件的惯性力 (17) （三）运动副中的摩擦力（摩擦力矩）与总反力的作用线 (17) 二. 基本技能 (18) 第十章平面机构的平衡 (18) 一、基本概念 (18) （一）刚性转子的静平衡条件 (18) （二）刚性转子的动平衡条件 (18) （三）许用不平衡量及平衡精度 (18) （四）机构的平衡（机架上的平衡） (18) 二. 基本技能 (18) （一）刚性转子的静平衡计算 (18) （二）刚性转子的动平衡计算 (18) 第十一章机器的机械效率 (18) 一、基本知识 (19) （一）机械的效率 (19) （二）机械的自锁 (19) 二. 基本技能 (20) 第十二章机械的运转及调速 (20) 一. 基本知识 (20) （一）机器的等效动力学模型 (20) （二）机器周期性速度波动的调节 (20) （三）机器非周期性速度波动的调节 (20) 二. 基本技能 (20) （一）等效量的计算 (20) （二）飞轮转动惯量的计算 (20)
西工大第八版机械原理第八版课后练习答案
<机械原理>第八版西工大版 第2章 2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的? 答：参考教材5~7页。 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? 答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。 2-3 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? 答：参考教材12~13页。 2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。 2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项? 答：参考教材15~17页。 2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么? 答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。 2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~19页。 2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么? 答：参考教材20~21页。 2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上的弹簧合页；4)可调臂台灯机构；5)剥线钳；6)磁带式录放音机功能键操纵机构；7)洗衣机定时器机构；8)轿车挡风玻璃雨刷机构；9)公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构；…。 2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副?试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。 2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析是否能实现设计意图 解：
(完整版)机械原理知识点归纳总结
第一章绪论 基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。 第二章平面机构的结构分析 机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。 1. 机构运动简图的绘制 机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。 为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。 2. 运动链成为机构的条件 判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。 运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。 机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。 机构自由度计算是本章学习的重点。 准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。 (1) 复合铰链 复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。 正确处理方法：k个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为(k-1)个。 (2) 局部自由度 局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。 正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。 (3) 虚约束 虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。 正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。 虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。 3. 机构的组成原理与结构分析 机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。 第三章平面机构的运动分析 1．基本概念：速度瞬心、绝对速度瞬心和相对速度瞬心（数目、位置的确定），以及“三心定理”。 2．瞬心法在简单机构运动分析上的应用。 3．同一构件上两点的速度之间及加速度之间矢量方程式、组成移动副两平面运动构件在瞬时重合点上速度之间和加速度的矢量方程式，在什么条件下，可用相对运动图解法求解？ 4．“速度影像”和“加速度影像”的应用条件。 5．构件的角速度和角加速度的大小和方向的确定以及构件上某点法向加速度的大小和方向的确定。 6．哥氏加速度出现的条件、大小的计算和方向的确定。 第四章平面机构的力分析 1．基本概念：“静力分析”、“动力分析”及“动态静力分析” 、“平衡力”或“平衡力矩”、“摩擦角”、“摩擦锥”、“当量摩擦系数”和“当量摩擦角”（引入的意义）、“摩擦圆”。 2．各种构件的惯性力的确定： ①作平面移动的构件； ②绕通过质心轴转动的构件；
机械原理知识点
1构件：具有确定运动的单元体组成的，这些运动单元体称为构件 零件：组成构件的制造单元体 运动副：两构件直接接触的可动联接 构件的自由度：构件的独立运动数目 运动链：若干个构件通过运动副所构成的系统 机架：固定的构件 原动件：机构中做独立运动的构件 从动件：机构中除原动件外其余的活动构件 运动链→机构：将运动链中的一个构件固定，并且它的一个或几个构件作给定的独立运动时，其余构件便随之作确定的运动，这样运动链就成了机构 2机构运动简图：表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形。机构运动简图必须与原机械具有完全相同的运动特性。 示意图：只为了表明机械的结构，不按比例来绘制简图 3约束和自由度的关系：增加一个约束，构件就失去一个自由度 4机构具有确定运动的条件：机构自由度等于机构的原动件数 5瞬心：在任一瞬间，两构件的运动都可以看作是绕某一重合点的相对转动，该重合点称为他们的瞬心速度中心 绝对瞬心：运动构件上瞬时绝对速度为零的点 相对瞬心：两运动构件上瞬时绝对速度相等的重合点 6摩擦力增大并不是运动副元素材料间摩擦因数发生了变化，而是运动副元素的几何结构形状发生变化所致。 7摩擦圆：对于一具体的轴颈，r和fv为定值，因此ρ为定值，以轴心O 为圆心，ρ为半径做一圆，该圆成为摩擦圆。 8机械自锁：由于摩擦的存在，会出现无论施加多大的驱动力，都不能使机械沿驱动方向产生运动的现象。自锁条件：η≤0 机械发生自锁 9连杆机构（低副机构）：若干个构件通过低副联接所组成的机构 10平面四杆机构基本形式：铰链四杆机构 11曲柄：在两连杆中能做整周回转机构 摇杆：只能在一定角度范围内摆动的构件 周转副：将两构件能做360°相对转动的转动副 摆动副：不能将两构件能做360°相对转动的转动副 12铰链四杆机构的曲柄存在条件：1最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和 2连架杆和机架中有一杆是最短杆 13最短杆为连杆时，该机构为双摇杆机构；最短杆为连架杆时，该机构为曲柄摇杆机构；最短杆为机架时，该机构为双曲柄机构； 14有急回运动：θ≠0时，偏置曲柄滑块机构和导杆机构 无急回运动：对心曲柄滑块机构和双摇杆机构
西北工业大学机械原理课后答案第8章
第8章课后习题参考答案 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。 答：转动副成为周转副的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和； （2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。 当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。 因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a 曲柄摇杆机构 图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。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?
机械原理第八版答案与解析
机械原理第八版答案与解 析 Prepared on 22 November 2020
机械 原理 第八版 西北工业大学 平面机构的结构分析 1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图并提出修改方案。 解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 图 b ） 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。 图 c1） 图 c2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
图a ） 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 图 b ） 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。 3－1 解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2 解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度 3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F 4、试计算图示精压机的自由度 解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p （其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链） 5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。 解1）计算此机构的自由度
机械原理课程教学大纲
《机械原理》课程教学大纲 课程名称：机械原理课程代码：MEAU3005 英文名称：Theory of Machines and Mechanisms 课程性质：大类基础课程学分/学时：3学分/54学时 开课学期：第4学期 适用专业：机械工程、机械电子工程、材料成型及控制工程 先修课程：高等数学、工程图学、理论力学、C语言程序设计等 后续课程：无 开课单位：机电工程学院课程负责人：司广琚 大纲执笔人：司广琚大纲审核人：倪俊芳 一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平） 课程性质：机械原理课程是机械类各专业中研究机械共性问题的一门主干技术基础课。它的任务是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。它在培养高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。 教学目标：本课程以《理论力学》知识作为理论基础，将所学《理论力学》知识应用到机器和机构分析设计中，但因为机器和机构的复杂和多样性，因而它不是理论力学知识简单重复和堆砌，具有很强的工程实践性。基于此本课程在理论上具有基本概念多、逻辑性强、内容分散等特点，实践上又具有工程中解决问题方法的灵活和巧妙、设计的多方案性、求解问题方法的多样性等特点，是一门理论性和实践性均较强的课程。目标是使学生掌握机构学和机器动力学基本理论、基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构分析和综合方法，并具有按照机械使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力和机械创新设计的素质。 本课程的具体教学目标如下： 1.掌握机械、机器、机构、构件、零件等基本概念； 2.掌握平面机构的表示方法和机构运动的基本条件； 3.掌握平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、螺旋机构等机械中常用机构的组成、工作原理、工作特性、应用特点等基本知识。； 4.掌握齿轮系的类型、功用和传动比的计算方法。掌握圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动和蜗杆传动的知识； 5.了解间歇运动机构的类型、基本特性和应用特点； 6.了解机械动力学的基本理论。
机械原理西工大版(第八版)课后习题答案
机械原理西工大版（第八版）课后习题答案 第2章 2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的? 答：参考教材5~7页。 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? 答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，且也可用来进行动力分析。 2-3 机构具有确定运动条件是什么?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? 答：参考教材12~13页。 2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。 2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项? 答：参考教材15~17页。 2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么? 答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。 2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~19页。 2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么? 答：参考教材20~21页。 2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上 2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析是否能实现设计意图
机械原理第八版答案与解析
机械 原理 第八版 西北工业大学 平面机构的结构分析 1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 图 b ） 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。 图 c1） 图 c2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
图a ） 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 图 b ） 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。 3－1 解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2 解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度 3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F 4、试计算图示精压机的自由度 解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p （其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链） 5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。
机械原理基础知识复习资料
第二讲平面机构的运动分析 一用速度瞬心法作机构的速度分析 1 速度瞬心的定义：作平面相对运动两构件上任一瞬时其速度相等的点，称为这个瞬时的速度中心。分类： 相对瞬心－重合点绝对速度不为零绝对瞬心－重合点绝对速度为零 2 瞬心数目 K＝N(N-1)/2 3 机构瞬心位置的确定 直接观察法：适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。 １）两构件组成转动副时，转动副中心即是它们的瞬心。 ２）若两构件组成移动副时，其瞬心位于移动方向的垂直无穷远处。 ３）若两构件形成纯滚动的高副时，其高副接触点就是它们的瞬心。 ４）若两构件组成滚动兼滑动的高副时，其瞬心应位于过接触点的公法线上。 不直接形成运动副的两构件利用三心定理来确定其具体位置。 三心定理：三个彼此作平面平行运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。此法特别适用于两构件不直接相联的场合。 4传动比的计算 ωi /ωj＝P1j P ij / P1i P ij 两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对瞬心的距离之反比 5.角速度方向的确定 相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧，两构件转向相同 相对瞬心位于两绝对瞬心之间，两构件转向相反。 常见题型： 1.速度瞬心的求解、 2利用速度瞬心求解速度。
二、用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析 1．同一构件上两点之间速度，加速度的关系。 ①由各速度矢量构成的图形称为速度多边形（或速度图）；由各加速度矢量构成的图形称为加速度多边形（或加速度图）。p ，' p 称为极点。 ②在速度多边形中，由极点p 向外放射的矢量，代表构件上相应点的绝对速度。而连接两绝对速度矢端的矢量，则代表构件上相应两点间的相对速度，方向与角标相反，如代表CB v （C 点相对B 点的速度）。 ③在加速度多边形中，由极点' p 向外放射的矢量代表构件上相应点的绝对加速度。而连接两绝对加速度矢量端的矢量代表构件上相应两点间的相对加速度，方向与角标相反。相对加速度可用其法向加速度和切向加速度来表示。 ④极点p 代表机构图上的绝对瞬心。 ⑤构件的速度影像：利用速度影像，若已知构件上两点的速度，可求第三点速度。 ⑥同理' ' 'd c b 称为加速度影像。 ⑦速度影像及加速度影像的相似原理只能应用与同一构件上的各点，而不能应用于机构的不同构件上的各点（例如：不能把图上E 点用影像法求出）。 2．两构件重合点间的速度，加速度的关系 正确判断科氏加速度的存在及其方向：
机械原理课后答案第8章
机械原理课后答案第8章 第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD中哪些运动副为周转副?当其杆AB与AD重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E点的连杆曲线。 答:转动副成为周转副的条件是: (1)最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和; (2)机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD四杆机构中C、D为周转副。 当其杆AB与AD重合时，杆BE与CD也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答:机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为: (1)当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， (2)原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a为偏心轮式容积泵;图b为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解机构运动简图如右图所示，ABCD是双曲柄机构。
因为主动圆盘AB绕固定轴A作整周转动，而各翼板CD绕固定轴D转动，所以A、D为周转副，杆AB、CD都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a曲柄摇杆机构 图b为导杆机构。 cmmdmm,,400,500b,600amm,240mm8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为，,。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的取值范围为何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840?900=400+500=c+d且最短杆 1为连架轩(故当取杆4为机架时，有曲柄存在。
西工大机械原理第八版答案3-11
平面机构的结构分析 1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 图 b ） 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c
给出了其中两种方案）。 图 c1） 图 c2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 图a ） 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 图 b ） 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3－1 解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2 解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度
机械原理知识点
选择 1.具有确定运动的差动轮系中，其原动件书目至少2个。 2.如果作用在轴颈上的外力增大，那么轴颈的摩擦圆不变。 3.机械出现自锁是由于机械效率小于零。 4.下列铰链四杆机构中，能实现急回运动的是曲柄摇杆机构。 5.正弦加速度运动既无柔性冲击，也无刚性冲击。 6.蜗杆传动的正确啮合条件:模数、压力角和螺旋方向均相同。 7.圆锥齿轮当量齿数：Zv=z/cosa。 ` 8.齿轮经过变为修正后，其分度圆同未修正时相比，分度圆不变。 9.渐开线齿轮中心距稍有改变，其角速度比扔保持原值不变的 原因是基圆不变。 10.刚性转子的动平衡是使惯性合力为0，惯性力合力偶矩也为0. 11.基本杆组是自由度等于0的运动链。 12.曲柄摇杆机构处于死点位置时，传动角等于零。 13.外槽轮：0.5-1/z；内槽轮：0.5+1/z。 ! 14.减小凸轮基圆半径，则压力角增大。 15.回转件的平衡问题，主要是讨论机构的惯性力和惯性矩对 从动件的平衡。 16.渐开线标准直齿轮不发生根切的最小齿数为Zmin=2ha/sina^2. 17.渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿轮 分度圆压力角。 18.飞轮安装在高速轴上可以减轻重量。 《 19.阿基米德圆柱蜗杆与涡轮传动的中间平面模数，应符合标准值。 20.标准压力角和标准模数均在分度圆上。21.滚子半径应小于理论轮廓线的最小曲率半径。 22.曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来。 23.棘轮机构的主动件是棘爪。 24.渐开线直齿圆柱齿轮传动中，中心距不影响传动比。 填空 》 1.机械是机构和机器的总称。 机器是一种用来变换和传递能量、物料与信息的机构的组合。 10.什么叫构件？机械中独立运动的单元体 2.平面四杆机构有6个速度瞬心，其中3个是绝对瞬心。 3.渐开线斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是模数、压力角和螺旋角 分别相等。 4.根切现象：用范成法切制齿轮时，有时刀具会过多的切入齿轮的底部，因而将齿轮的渐开线 ！ 切除一部分的现象。 5.一对渐开线齿轮正确啮合的条件： 直齿轮：两齿轮的模数和压力角应分别相等，m1=m2=m ,d1=d2=d 斜齿轮：两齿轮的模数和压力角应分别相等，还有他们的螺旋角必须满足：外啮合B1=-B2, 内 啮合B1=B2. 锥齿轮：当量齿轮的模数和压力角与锥齿轮断面的模数和压力角相等。 蜗轮蜗杆：Mx1=Mt2=M Dx1=Dt2=D : 当蜗杆和涡轮的轴线交错角为90°时，还需保证蜗杆的导程角等于涡轮的螺旋角，即使y1=B2, 并且螺旋线的方向相等。 6.齿廓啮合基本定律：相互啮合传动的一对
机械原理第八版答案
机械原理 课后答案 西北工业大学机械原理及机械零件教研室编第八版
机械原理第八版答案 第2章 2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的? 答：参考教材5~7页。 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? 答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。 2-3 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? 答：参考教材12~13页。 2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻 力定律的1、2个实例。 2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项? 答：参考教材15~17页。 2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么? 答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算
一处。 2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~19页。 2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代?“高副低代”应满足的条件是什么? 答：参考教材20~21页。 2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。 1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上的弹簧合页；4)可调臂台灯机构；5)剥线钳；6)磁带式录放音机功能键操纵机构；7)洗衣机定时器机构；8)轿车挡风玻璃雨刷机构；9)公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构；…。 2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副?试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。 2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^上的凸轮2与杠杆3组成的2 / 38 机械原理第八版答案上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动凸轮机构使冲头4，分析是否能实现设计意图，并提出修