机械原理课后习题答案(部分)
第二章
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，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。
2-5 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2-22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。
2-11 如图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上下运动以达到冲压目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解：1）取比例尺绘制机构运动简图。
2）分析其是否可实现设计意图。
F=3n-( 2P l +P h –p’)-F’=3×3-(2×4+1-0)-0=0
此简易冲床不能运动,无法实现设计意图。
3）修改方案。
为了使此机构运动，应增加一个自由度。办法是：增加一个活动构件，一个低副。修改方案很多，现提供两种。
※2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中的空气吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图；(2)计算其自由度。
解：(1)取比例尺作机构运动简图如图所示。
(2) F=3n-(2p1+p h-p’)-F’=3×4-(2×4+0-0)-1=1
2-14 解：1）绘制机构运动简图
1）绘制机构运动简图
F=3n-(2P l +P h –p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2）弯曲90o时的机构运动简图
※2-15试绘制所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌8作为相对固定的机架)，井计算
自由度。
解：（1)取比倒尺肌作机构运动简图；（2)计算自由度1
-
?
F
=
?
10
3=
2
7
2-17 计算如图所示各机构的自由度。
（a）F=3n-( 2P l +P h–p’)-F’=3×4-(2×5+1 -0)-0=1（A处为复合铰链）
（b）F=3n-(2P l +P h–p’)-F’=3×7-(2×8+2-0)-2=1（2、4处存在局部自由度）
（c）p’=( 2P l ’+P h ’)-3n’=2×10+0-3×6=2,F=3n-(2P l +P h–p’)-F’=3×11-(2×17+0-2)-0=1
（C、F、K 处存在复合铰链，重复部分引入虚约束）
※2-21图示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件1和5分别用木螺钉连接于固定台板1’和括动台板5’上．两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台极转动。又通过件1，2，3，4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物．活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，使铰链B，D重合时．活动台板才可收起(如图中双点划线所示)。现已知机构尺寸l AB=l AD=90 mm；l BC=l CD=25 mm，其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。
解：F=3n-(2p1+p b-p’)-F’=3×5-(2×6+1-0)-1=1
2-23 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。有如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同。
解：1）计算自由度
F=3n-(2P l + P h –p ’)-F ’=3×7-(2×10+0-0)-0=1
2）拆组
3）EG 为原动件，拆组
2-24 试计算如图所示平面高副机构的自由度,并在高副低代后分析组成该机构的基本杆组。
1、
解：1）计算自由度
F=3n-(2P l +P h –p ’)-F ’=3×5-(2×6+1-0)-1=1
2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图2所示） 3）高副低代（如图3所示） 4）拆组（如图4所示）
2、
III 级组
II 级组
II 级组
II 级组
解：1）计算自由度
F=3n-(2P l +P h –p ’)-F ’=3×-(2×9+1-0)-1=1
2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图b 所示） 3）高副低代（如图c 所示） 4）拆组（如图d 所示）
第三章
3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点? 答：参考教材30~31页。
3—2 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定? 答：参考教材31页。
※3-3机构中，设已知构件的尺寸及点B 的速度v B (即速度矢量pb)，试作出各机构在图示位置时的速度多边形。
※3-4 试判断在图示的两机构中．B 点足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度为零?怍出相应的机构位置图。并思考下列问题。
(1)什么条件下存在氏加速度?(2)根椐上一条．请检查一下所有哥氏加速度为零的位置是否已全部找出。(3)图 (a)中，a k B2B3=2ω2v B2B3对吗?为什么。 解：（1)图 (a)存在哥氏加速度，图 (b)不存在。
(2)由于a k B2B3==2ω2v B2B3故ω3，v B2B3中只要有一项为零，则哥氏加速度为零。图 (a)中B 点到达最高和最低点时构件1，3．4重合，此时v B2B3=0，当构件1与构件3相互垂直．即_f=；点到达最左及最右位置时ω2=ω3=0．故在此四个位置无哥氏加速度。图 (b)中无论在什么位置都有ω2=ω3=0，故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。 (3)对。因为ω3≡ω2。
3-5 在图示的曲柄滑块机构中，已知mm l mm l mm l mm l DE BD A AB 40,50,100,30C ====，曲柄以等角速度s rad /101=ω回转，试用图解法求机构在?=451?位置时，点D 、E 的速度和加速度以及构件2的角速
度和角加速度。
解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图
（2）速度分析AB)(m /s 3.01⊥==AB B l v ωBC
BC
v v v v v C C C B C B C //3
2322⊥∨∨
+=+=？
方向：？0？大小：？
根据速度影像原理，作BC BD bc bd //2=求得点d ，连接pd 。根据速度影像原理，作BDE bde ?≈?求得点e ，连接pe ，由图可知
)(/r 2/m /s,175.0m /s,173.0,m /s 23.0223232顺时针s ad l bc c c v pe v pd v BC v v C C v E v D ========μωμμμ
（3）加速度分析A)(B m /s 3221→==AB B l a ω
BC B C l a a a a BC
B
C n B C B C ⊥→∨∨++=？
方向：？?:大小2
2222ωτ
BC
BC v a a a a C C r
C C k C C C C //203223
23232⊥++=？
方向：？
大小：？
ω
根据速度影像原理作BC BD c b d b /''/''2=求得点'd ，连接''d p 。根据速度影像原理，作BDE e d b ?≈'''?求得点e '，连接e p ''，由图可知
)(/36.8//,m /s 8.2'',m /s 64.2''2
'2'22222顺时针
s rad l c n l a e p a d p a BC a BC B C a E a D =======μαμμτ
3-6 在图示机构中，设已知各构件的尺寸，原动件1以等角速度1ω顺时针方向转动，试用图解法求机构在图示位置时构件3上C 点速度和加速度（比例尺任选）。
（a ）
AB C C BC B C B C AB v C C C C B C B C AB B l v l v v l pc v BC
BC
v v v v v l v 1233331332
32331,0/,0,//0
AB)
(ωωωμω======⊥∨∨+=+=⊥=？
？？？方向：大小：解：（1）速度分析
//000A)
(32
3232333321=++=⊥∨
∨++=→==C r C C k C C C C B
C n B C B C AB
n
BA B a BC
a a a a BC
a a a a B l a a ？方向：？？
大小：？
方向：？？大小：（2）加速度分析
τ
ω
（b ）
0,0/,0//AB)(AB)(333332
32311211=====∨⊥∨
+=⊥==⊥=CD C BD B B B B B B AB B B AB B l v l v v CD
BD v v v l v v l v ωωωω方向：？
？
大小：解：（1）速度分析A)
(0
0//0A)
(A)(21133332
323232112211→==⊥++=∨
∨++=→==→==B l a a BD
a a a a CD a a a a B l a a B l a a AB
B C D B n
D
B D B r
B B k B B B B AB B B AB
n
BA B ωωωτ
？
方向：？？
大小：？
方向：？？大小：（2）加速度分析
（c ）
BC BD v v v B B B B //?
?
2323∨⊥∨
+=方向：大小：解： BC
a a a a r
B B k B B B B //02
32323∨
∨++=？方向：？？大小： BD a a a a D
B n D B D B ⊥∨
∨++=？
方向：？？大小：0333τ
3-7 在图示机构中，已知mm l mm l mm l mm l mm l BC CD EF A AE 50,75,35,40,70B =====，曲柄以等角速度s rad /101=ω回转，试用图解法求机构在?=501?位置时，C 点的速度c v 和加速度c a 。
解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图。
速度分析m /s 72.0m /s,4.01111====AF F AB B l v l v ωω AF
AF EF
v v v v F F F F F //1
5145⊥⊥∨+==方向：大小：
v d 用速度影响法求
（2）速度分析CD ED v v v CD D C ⊥⊥∨+=方向：
大小：
BC AB v v v CB
B C ⊥⊥∨+=方向：
大小：
)
(rad/s 6//),(rad/s 13//),
(rad/s 7.26//m /s,69.023444顺逆逆=?===?===?===?=CB v CB CB CD v CD CD EF v EF F v C l cb l v l cd l v l pf l v pc v μωμωμωμ
（3）加速度分析)(m /s 2.7A),(B m /s 422
11221A F l a l a AF F AB B →==→==ωω
AF A F v a a a a a F F r
F F k F F F F F ///21
511
515145→→∨++==方向：大小：ω EF
E F l a a a a a EF
E
F n E F E F F ⊥→++==方向：大小：
2
444450
ωτ
a d 用加速度影像法求
CD D C l a a a a CD
CD
n
CD D C ⊥→∨∨++=方向：大小：2
3ωτ CB
B C l a a a a CB
CB
n
CB B C ⊥→∨∨++=方向：
大小：
2
2ωτ 2m /s 3''=?=a C c p a μ
3-8 在图示凸轮机构中，已知凸轮1以等角速度s rad /101=ω转动，凸轮为一偏心圆，其半径
?====90,50,15,251B ?mm l mm l mm R AD A 。试用图解法求构件2的角速度2ω和角加速度2α。
解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图。
（2）速度分析：将机构进行高副低代，其替代机构如图b 所示。m /s 15.0141===AB B B l v v ω
CD
AB BD v v v B B B B //4
242⊥⊥∨
+=方向：大小：？？
)(/3.2//222逆时针s rad l pb l v BD v BD B ===μω
（3）加速度分析A)m /s(B 5.12141→===AB B B l a a ω
CD CD v a a a a B B r
B B k B B B B //?
24224
24242⊥∨∨++=？
？方向：:大小ω BD
D B l a a a a BD D
B n D B D B ⊥→∨∨++=??
2
2222方向：:大小ωτ
？
其中，）（顺时针2
22222222242242rad/s
9.143/''/,m /s 286.0,m /s 746.02=======BD a BD D B BD n D B B B k B B l b n l a l a v a μαωωτ
3-11 试求图示机构在图示位置时的全部瞬心。
解：（a ）总瞬心数：4×3/2=6
对P 13：P 12、P 23、P 13在同一直线上， P 14、P 34、P 13在同一直线上 对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上 d) 总瞬心数：4×3/2=6
对P 13：P 12、P 23、P 13在同一直线上， P 14、P 34、P 13在同一直线上 对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上
※3-12 标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比ω1/ω3。
解：1)瞬新的数目：K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15 2)为求ω1/ω3需求3个瞬心P 16、P 36、P 13的位置，
3)ω1/ω3= P 36P 13/P 16P 13=DK/AK ，由构件1、3在K 点的速度方向相同，可知ω3与ω1同向。
3-13 在图示四杆机构中，s rad mm l mm l CD AB /10,90,602===ω，试用瞬心法求：（1）当?=165?时点C 的速度C v ；当?=165?时构件3的BC 线上（或其延长线上）速度最小的一点E 的位置及其速度大小；（3）当0=C v 时?角之值（有两解）。
解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图
（2）因P 24为构件2、4的顺心，则m/s 4.0rad/s 5.4424242242424=?==?=?=CD C D
P A P l v D
P A
P l l ωωωω，
对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上
（3）因构件3的BC 线上速度最小的点到绝对瞬心P 13的距离最近，故从P 13作BC 线的垂线交于E 点。
对P 13：P 12、P 23、P 13在同一直线上， P 14、P 34、P 13在同一直线上，故
m/s 357.0131321313133313=??=???=??=?=E P B
P l E P u B P v E P l v AB
l l
B l E P E ωμμωω
（4）若0=C v ，则04=ω，D
P A
P l l D
P A
P 24242242424?=
?=
ωωω
若024=A P ，则P 24与P 12重合，对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上 若024=A P ，则A 、B 、C 三点共线。
?=?-++?=?=?-+=6.226)2arccos(1804.26)2arccos(22
222
221212211AD
AC D C AD AC AD AC D C AD AC ??，
※3-15 在图示的牛头刨机构中，l AB =200 mnl ，l CD =960 mm ，l DE =160 mm,
h=800mm,h 1=360mm,h 2=120mm 。设曲柄以等角速度ω1=5 rad ／s ．逆时针方向回转．试以图解法求机构在φ1=135o位置时．刨头点的速度v C
。
s
m AP v v P P P l p c l /24.1,,)2(151********===μωμ出瞬心利用顺心多边形依次定所示作机构运动简图，如图（1）以:解。
※3-16 图示齿轮一连杆组合机构中，MM 为固定齿条，齿轮3的直径为齿轮4的2倍．设已知原动件1以等角速度ω1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v E 以及齿轮3，4的速
度影像。
解：(1)以μl 作机构运动简图如(a)所示。
(2)速度分析：此齿轮连杆机构可看作，ABCD 受DCEF 两个机构串联而成，则可写出： v C =v B +v CB ，v E =v C +v EC
以μv作速度多边形如图(b)所示．由图得v E=μv pe m/S
齿轮3与齿轮4的啮合点为k，根据速度影像原理，作△dck∽△DCK求得k点。然后分别以c，e为圆心，以ck、ek为半径作圆得圆g3和圆g4。圆g3代表齿轮3的速度影像，圆g4代表齿轮4的速度影像。
※3-19 图示为一汽车雨刷机构。其构件l绕固定轴心A转动，齿条2与构件1在B点处铰接，并与绕固定轴心D转动的齿轮3啮合(滚子5用来保征两者始终啮合)，固连于轮3上的雨刷3’作往复摆动。设机构的尺寸为l AB=18 mm, 轮3的分度圆半径r3=12 mm，原动件1以等角速度ω=l rad/s顺时针回转，试以图解法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度和角加速度。
解：(1)以μl作机构运动简图(a)。在图作出齿条2与齿轮3啮合摆动时占据的两个极限位置C’，C”可知摆程角φ如图所示：
(2)速度分析：
将构件6扩大到B点，以B为重合点，有
v B6 = v B2 + v B6B2
大小? ω1l AB?
方向┴BD ┴AB ∥BC
v B2=ωl l AB= 0.01 8 m／s
以μv作速度多边形图(b)，有ω2=ω6=v B6/l BD=μv pb6/μl BD=0.059rad/s(逆时针)
v B2B6=μv b2b6=0.018 45 rn／s
(3)加速度分析：
a B5 = a n B6+ a t B6 = a n B2 + a k B6B2 + a r B6B2
大小ω26l BD? ω12l AB2ω2v B6B2?
方向B-D ┴BD B-A ┴BC ∥BC
其中，a n B2=ω12l AB=0.08m/s2，a n B6=ω62l BD=0.000 1 8m／s2，a k B2B6=2ω6v B2B6=0.00217m／s2．以μa 作速度多边形图(c)。有α6=a t B6/l BD=μa b6``r`/l BD=1,71 rad／s2(顺时针)
※图示为一缝纫机针头及其挑线器机构，设已知机构的尺寸l AB=32mm，l BC=100 mm，，l BE=28mm，l FG=90mm，原动件1以等角速度ω1=5 rad/ s逆时针方向回转．试用图解法求机构在图示位置时缝纫机针头和挑线器摆杆FG上点G的速度及加速度。
解：（1）以μl作机构运动简图如图(a)所示。
(2)速度分析：v C2 = v B2 + v C2B2
大小? ωlAB ?
方向//AC ┴AB ┴BC
以μv作速度多边形图如图(b)，再根据速度影像原理；作△b2c2e2∽△BCE求得e2，即e1。由图得
ω2=v C2B2/l BC=μa c2b2/l BC=0.44 rad／s(逆时针)
以E为重合点v E5=v E4+v E5E4
大小? √?
方向┴EF √//EF
继续作图求得vE5，再根据速度影像原理，求得v G=μv pg=0.077 m/ s
ω5=μv pg／l FG=0.86 rad／s(逆时针)v E5E4=μv e5e4=0.165 rn／s
(3)加速度分析：
a C2 = a n B2 + a n C2B2 + a t C2B2
大小? ω12l ABω22l BC?
方向//AC B-A C-B ┴BC
其中a n B2=ω12l AB =0.8 m／s2，a n C2B2 =ωa n C2B2=0.02 m／S2
以μa=0,01(m／s2)／mm作加速度多边形图c，利用加速度影像求得e’2。再利用重合点E建立方程a n E5十a t E5=a E4+a k E5E4+a r E5E4继续作图。矢量p’d5就代表a E5。利用加速度影像得g’。a G=μa p’g’=0.53 m／S2
第四章平面机构的力分析
※4-10 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）
。
※4-14 在图示的曲柄滑块机构中，设已知AB l =0.1m,BC l =0.33m,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 =0.0425kgm 2, 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：以l μ作机构运动简图（图a ）
1） 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
)/(5.21223.2875),/(180024752222s m c p a s m c p a a c a c =?=''==?=''=μμ
)/(500033
.0227522s rad l c n l a a BC a BC t
CB =?=''==μ（逆时针）
2） 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 =')(5409
N = 54095.212222==I I h P M l )(0393.0m =（将3I P 及2I P '示于图a 上）
第五章 机械的效率和自锁
※5-6 图示为一带式运输机，由电动机1经带传动及一个两级齿轮减速器，带动运输带8。设已知运输
带8所需的曳引力P=5500N ，运送速度u=1.2m/s 。带传动（包括轴承）的效率η1=0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率η2=0.97,运输带8的机械效率η3=0.9。试求该系统的总效率及电动机所需的功率。
解：该系统的总效率为 822.092.097.095.0232
21=??==ηηηη
电动机所需的功率为)(029.8822.0102.155003kw v P N =??=?=-η 5-7 如图所示，电动机通过V 带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工
作机A 及B 。设每对齿轮的效率η1=0.97(包括轴承的效率在内)，带传动的效率3 =0.92，工作机A 、B 的功率分别为P A =5 kW 、P B =1kW ，效率分别为A=0.8、B=0.5，试求电动机所需的功率。 解：带传动、圆锥齿轮传动、圆柱齿轮传动、工作机A 串联 kW
22.7)8.092.097.097.0/(5')/(311=???==A A d P P ηηηη 带传动、圆锥齿轮传动、圆柱齿轮传动、工作机B 串联，故
kW 31.2)5.092.097.097.0/(1'')/(311=???==B B d P P ηηηη 所以电机所需功率为kW 53.931.222.7'''=+=+=d d d P P P
※5-8 图示为一焊接用的楔形夹具，利用这个夹具把两块要焊接的工件1及1’预先夹妥,以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块，试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。
解：此自锁条件可以根据得0≤'η的条件来确定。
取楔块3为分离体，其反行程所受各总反力的方向如图所示。根据其力平衡条件作力多边形，由此可得：)2sin(
cos 23?α?-'=P R 且αsin )(023P R '= 则反行程的效率为?α?αηcos sin )2sin(
)(23023-=='R R 令0≤'η，0)2sin(
≤-?α，即当02≤-?α时，此夹具处于自锁状态。 故此楔形夹具的自锁条件为：02≤-?α
第六章 机械的平衡
6-7 在图示转子中，已知各偏心质量m 1=10kg ，m 2=15kg ，m 3=20kg ，m 4=10kg ，它们的回转半径分别为r 1=40cm ，r 2=r 4=30cm ，r 3=20cm,方位如图所示。若置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的平衡质量m bI 及m bII 的回转半径均50cm ，试求m bI 及m bII 的大小和方位(l 12=l 23=l 34)。
解：1) 计算各不同回转平面内，偏心质量产生的离心惯性力。 4
244323322221211,,,r m F r m F r m F r m F ωωωω====
2) 将惯性力向两平衡基面分解。
0,3/3/,3/23/2,4I 32333I 22222I 12111I =======F r m F F r m F F r m F F ωωω 4
2444II 32333II 22222II 1II ,3/23/2,3/3/,0r m F F r m F F r m F F F ωωω=======
3) 分别考虑平衡基面I 和平衡基面II 的平衡。
平衡基面I 03
13
2,0bI I b 332211bI 4I 3I 2I 1I =+++=++++r m r m r m r m F F F F F
?
===+?+?+?=+?+?+?8.5kg 7.50sin 300sin 3
1
240sin 32120sin 0
cos 300cos 31
240cos 32120cos bI I b bI bI I b 332211bI bI I b 332211αααm r m r m r m r m r m r m r m r m
平衡基面I ?===+++=++++47.146kg 6.703
2
3
10bI II b bII II b 443322bII 4II 3II 2II 1II αm r m r m r m r m F F F F F ，，
第七章 机械的运转及其速度波动的调节
7-7 图示为一机床工作台的传动系统。设已知各齿轮的齿数，齿轮3的分度圆半径r 3，各齿轮的转动惯量J 1、J 2、J 2’、J 3，齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1中包含了电动机转子的转动惯量；工作台和被加工零件的重量之和为G 。当取齿轮1为等效构件时，求该机械系统的等效转动惯量J e 。 解：求等效转动惯量
2332
3322222221121)(2121'21212121r g G J J J J J e ωωωωωω?++++= 21
332133212221221)()()(')(
ωωωωωωωωr
g G J J J J J e ++++= 23
2212323221322122121321223132112)'()'())('(,'z z z z r g G
z z z z J z z J J J J z z z z z z
e ++++=∴?=?=-=ωωωωωωωω
※7-9 已知某机械稳定运转时其主轴的角速度ω1=100rad/s,机械的等效转动惯量 Je=0.5kgm 2 ，制动器的最大制动力矩 M r =20Nm （制动器与机械主轴直接相联，并取主轴为等效构件）。设要求制动时间不超过3s ，试检验该制动器是否能满足工作要求。
解：因此机械系统的等效转动惯量Je 及等效力矩Me 均为常数，故可利用力矩形式的机械运动方程式dt
dw
J M e
e =，其中Nm M M r e 20-=-=，25.0kgm J e =，dw dw M J dt r e 025.0-=-=，将其作定积分得
)(5.2025.0)(025.0s w w w t s s ==--=，得s s t 35.2<=故该制动器满足工作要求
7-12 某内燃机曲柄轴上的驱动力矩随曲柄转角的变化曲线如图所示，其运动周期π?=T ，曲柄的平均转速为n m =620r/min 。若用该内燃机驱动一阻抗力为常数的机械，要求机械运转的不均匀系数δ=0.01，试求：（1)曲轴最大转速n max 和相应的曲柄转角位置ψmax ；（2)装在曲柄轴上的飞轮的转动惯量。
解：确定阻抗力矩：m N M M W W r r r d ?==?===??+?+??=67.1169
1050,910502118
132006
2002
19
200πππππ
确定n max 和?max ：m
m n n n n n n min
max
min max ,2-=+=
δ
联立求解，得m in /r 1.623=m n
作出能量变化图，当? =?b 时，n=n max 。?=-?
+
?+?==17.104)67.116200(200
1303020max b ?? 确定转动惯量：
m
N A E E W a b aABb ?=?-?+÷?-???=?
-????+-==-=?08.8921)67.116200()620067.116918017.104(21
)67.116200()18030(min max max ππππ?? 2222
2max F m kg 113.2)01.0620/(08.89900])[/(900?=???=?=ππδm n W J
第八章 连杆机构及其设计
8-7 如图所示四杆机构中，各杆长度a=240mm ，b=600mm ，c=400mm ，d=500mm 。试求：（1) 取杆4为机架，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？
解：（1) 取杆4为机架，有曲柄存在。因为l min +l max =a+b=240+600=840 （2)若各杆长度不变，可以不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构。要使此机构成为双曲柄机构，应取杆1为机架；要使此机构成为双摇杆机构，应取杆3为机架。 （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： 若d 不是最长杆，则b 为最长杆(d <600)，有：a+b=240+600=840，c+d=400+d ，则440≤d<600 若d 为最长杆(d ≥600)，有：a+d=240+d ，b+c=600+400，则600≤d ≤760，则440≤d ≤760 8-9 在图示四杆机构中，各杆长度l 1=28mm ，l 2=52mm ，l 3=52mm ，l 4=72mm 。试求：（1) 取杆4为机架，机构的极位夹角、杆3的最大摆角、最小传动角和行程速比系数K;（2) 取杆1为机架，将演化为何种类型机构？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) 取杆3为机架，将演化为何种类型机构？这时A 、B 两个转动副是否仍为周转副？ 解：（1）求机构的极位夹角：AD C AD C 12∠-∠=θ ?=?+?-++=?-+=∠95.37]72)5228(25072)5228(arccos[)2arccos(2222222222AD AC D C AD AC AD C ?=?-?-+-=?-+=∠39.19]72 )2852(25072)2852(arccos[)2arccos(2 221212211AD AC D C AD AC AD C ?=?-?=∠-∠=56.1839.1995.3712AD C AD C θ 行程速比系数23.156.1818056.181********=? -?? +?=-?+?= θθK 求杆3的最大摆角：DA C DA C 12∠-∠=? ?=??+-+=?-+=∠73.79]72 502)5228(7250arccos[)2arccos(2 222222222AD DC A C AD DC DA C ?=??--+=?-+=∠17.9]72 502)2852(7250arccos[)2arccos(2 221212211AD DC A C AD DC DA C ?=?-?=∠-∠=56.7017.973.7912DA C DA C ? 求最小传动角： ?=??+-+-?=?-+-?=∠-?=73.22]50522)7228(5052arccos[180)'''2''''arccos(180''180'2 22222D C C B D B D C C B D C B γ ?=??--+=?-+=∠=06.51]50 522)2872(5052arccos[)''''''2''''''''arccos(''''''2 22222D C C B D B D C C B D C B γ ?==73.22'min γγ （2) 取杆1为机架将演化双曲柄机构，因满足杆长关系，且机架为最短杆。C 、D 两个转动副是摆转副。 （3) 取杆3为机架，将演化为双摇杆机构。这时A 、B 两个转动副仍为周转副。 8-10 在图示连杆机构中，各杆长度l AB =160mm ，l BC =260mm ，l CD =200mm ，l AD =80mm ，构件AB 为原动件，沿顺时针方向匀速转动，试求：（1)四杆机构ABCD 的类型；（2)该四杆机构的最小传动角；（3)滑块F 的行程速比系数K 。 解：（1) 四杆机构ABCD 的类型： 由于21max min 余余l l l l +≤+，即20016026080+≤+，而最短杆为机架，故四杆机构ABCD 为双曲柄机构。 （2) 该四杆机构的最小传动角：min γ出现在主动曲柄与机架共线处， ?=??+-+=?-+=26.61]200 2602)80160(200260arccos[)'''2''''arccos('222222D C C B D B D C C B γ ?=??--+=?-+=33.13]200 2602)80160(200260arccos[)''''''2''''''''arccos(''2 22222D C C B D B D C C B γ 故?=33.13min γ （3) 滑块F 的行程速比系数K ：θθ-?+?=180180K ，量得极位夹角为44o，故65.1180180=-?+?=θ θ K 8-17 图示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD 和滑块联接起来，使摇杆的三个已知位置C 1D 、C 2D 、C 3D 和滑块的三个位置F 1、F 2、F 3相对应。试确定连杆长度及其与摇杆CD 铰链点的位置。 解：1) 以摇杆第二位置作为基准位置、分别量取第一、第三位置到其之间的夹角。 2) 连接DF 1、DF 3，并根据反转法原理，将其分别绕D 点反转α12、α32角，得到点F 1’、F 3’。 3) 分别连接F 1’F 2、 F 2F 3’，并作其中垂线交于一点，即为铰链点E 2。 4) C 2、D 、E 2在同一构件上，连接E 2F 2，即为连杆长度。 8-19 设计图示六杆机构。当机构原动件1自y 轴顺时针转过?12=60o时，构件3顺时针转过ψ12=45o恰与x 轴重合。此时滑块6自E 1移到E 2，位移s 12=20mm 。试确定铰链B 、C 位置。 解：1) 选取比例尺作出机构的铰链点及滑块、连架杆位置。 2) 取第一位置为基准位置，根据反转法原理，连接DE2，并绕D 点反转ψ12角，得到点E2’。 3) 作E1E2’的垂直平分线c 12，其与DC 1轴的交点即为C 1。 4) 连接DC 1E 1，即为所求。 5) 取第一位置为基准位置，根据反转法原理，连接AC 2，并绕A 点反转?12角，得到点C 2’。 6) 作C 1C 2’的垂直平分线b 12，其与y 轴的交点即为B 1。 7) 连接AB 1C 1DE 1，即为所求。 ※8-24 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 =1.5，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 ○ 1mm AC AC l mm AC AC l l BC l AB 5.1192/)355.84(22/)(,5.492/)355.84(22/)(1212=+=+==-=-=μμ ○2mm AC AC l mm AC AC l l BC l AB 482/)1335(22/)(,222/)1335(22/)(2121=+=+==-=-=μμ 8-25 如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，鄂板长度l CD =300mm ，鄂板摆角?=35o，曲柄长度l AB =80mm 。求连杆的长度，并验算最小传动角γmin 是否在允许范围内。 解：1）?=+-? ?=36. 161 1 180K K θ 2)作出摇杆CD 的两极限位置DC 1及DC2和固定铰链A 所在的圆s 1。 3)以C2为圆心，2AB 为半径作圆，同时以F 为圆心，FC 2为半径作圆，两圆交于点E ，作C 2E 的延长线与圆s 1的交点，即为铰链A 的位置。由图知l BC =l AC1+l AB =230+80=310mm ， γmin =γ''=45°>40° 解法二：mm D C D C D C D C C C K K 4.18035cos 2,36.161 1 180********=???-+=?=+-? ?=θ mm l l l l l C C l l l l BC AB BC BC AB AB BC BC AB 53.303,36.16cos ))((2)()(2 2122=∴?-+=--++ ?=+?-+++=∠?=?-?=∠43.20) (2)()(arccos ,5.722/)35180(212 22 212121BC AB AB BC BC AB l l C C l l l l C C A C C D C C mm D AC l l D C l l D C l A C C D C C D AC BC AB BC AB AD 26.309cos )(2)(,07.5243.205.722222221212=∠?+?-++=?=?-?=∠-∠=∠ min γ出现在主动曲柄与机架共线处 ?=??+-+='?'''-'+''='3.80300 53.3032)26.30980(30053.303arccos 2arccos 2 22222D C C B D B D C C B γ ?=??-+=''?''''''-''+''''=''6.44300 53.3032)80-26.309(30053.303arccos 2arccos 2 22222D C C B D B D C C B γ ?=∴6.44min γ 第九章 凸轮机构及其设计 9-7 试标出 a 图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90 b 推杆从图示位置升高位移s 时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。 解：1) ①a 图在图示位置时凸轮机构的压力角：凸轮机构的压力角——在不计摩擦的情况下，从动件所受正压力方向与力作用点的速度方向之间所夹的锐角。从动件所受正压力方向——滚子中心与凸轮几何中心的连线。力作用点的速度方向——沿移动副导路方向。 ②凸轮从图示位置转过90o后推杆的位移：图示位置推杆的位移量S0应是沿推杆的导路方向(与偏距圆相切)从基圆开始向外量取。凸轮从图示位置转过90o后推杆的位移等于推杆从图示位置反转90o后的位移。推杆从图示位置反转90o后的导路方向仍于与偏距圆相切。其位移量S1 仍是沿推杆的导路方向从基圆开始向外量取。凸轮从图示位置转过90o后推杆的位移：S=S 1-S 0。 2)应用反转法求出推杆从图示位置升高位移s 时，滚子中心在反转运动中占据的位置。由于滚子中心所在的推杆导路始终与偏距圆相切，过滚子中心作偏距圆切线，该切线即是推杆反转后的位置。 9-8 在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B 点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90试用图解法标出：（1）推杆在凸轮上的接触点；（2）摆杆位移角的大小；（3）凸轮机构的压力角。 2013年机械原理自测题（一） 一．判断题（正确的填写“ ”，错误的填写“ ”） （ 分） 、根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。 （ ） 、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数 一定等于一。 （ ） 、在平面机构中，一个高副引入二个约束。 （ ） 、在直动从动件盘形凸轮机构中，若从动件运动规律不变，增大基圆半径， 则压力角将减小 （ ） 、在铰链四杆机构中，只要满足杆长和条件，则该机构一定有曲柄存在。 （ ） 、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。 （ ） 、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ ） 、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。 （ ） 、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。 （ ） 、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。。 （ ） 二、填空题。 （ 分） 、机器周期性速度波动采用（ 飞 轮 ）调节，非周期性速度波动采用（ 调 速 器 ）调节。 、对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（ ）所以（没有 ）急回特性。 、渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（ 重合度大于或 等于 ）。 、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过极限啮合点 ）。 、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（ 大 ），故三角螺纹多应用（ 联接 ），矩形螺纹多用于（ 传递运动和动力 ）。 三、选择题 （ 分） 、齿轮渐开线在（ ）上的压力角最小。 ） 齿根圆 ； ）齿顶圆； ）分度圆； ）基圆。 、静平衡的转子（ ① ）是动平衡的。动平衡的转子（ ②）是静平衡的 。 ① ）一定 ； ）不一定 ； ）一定不。 ② ）一定 ； ）不一定： ）一定不。 兰州2017年7月4日于家属院复习资料 第2章平面机构的结构分析 1.组成机构的要素是和；构件是机构中的单元体。 2.具有、、等三个特征的构件组合体称为机器。 3.从机构结构观点来看，任何机构是由三部分组成。 4.运动副元素是指。 5.构件的自由度是指；机构的自由度是指。 6.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，而保留个自由度。 7.机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。 8.在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。 9.平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。 10.当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为，至少为。 11.计算机机构自由度的目的是______。 12.在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。 13.计算平面机构自由度的公式为Ｆ= ，应用此公式时应注意判断：(A) 铰链，(B) 自由度，(C) 约束。 14.机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。 15.划分机构的杆组时应先按的杆组级别考虑，机构的级别按杆组中的级别确定。 16.图示为一机构的初拟设计方案。试： (1〕计算其自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。 (2)如此初拟方案不合理，请修改并用简图表示。 题16图题17图 17.在图示机构中，若以构件1为主动件，试： (1)计算自由度，说明是否有确定运动。 (2)如要使构件6有确定运动，并作连续转动，则可如何修改？说明修改的要点，并用简图表示。18.计算图示机构的自由度，将高副用低副代替，并选择原动件。 19.试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。对图示机构作出仅含低副的替代机 构，进行结构分析并确定机构的级别。 题19图 题20图 20.画出图示机构的运动简图。 21. 画出图示机构简图，并计算该机构的自由 度。构件3为在机器的导轨中作滑移的整体构件，构件2在构件3的导轨中滑移，圆盘1的固定轴位于偏心处。 题21图 题22图 22.对图示机构进行高副低代，并作结构分析，确定机构级别。点21,P P 为在图示位置时，凸轮廓线在接触点处的曲率中心。 第3章 平面机构的运动分析 1.图示机构中尺寸已知(μL =mm ，机构1沿构件4作纯滚动，其上S 点的速度为v S (μV =S/mm)。 (1)在图上作出所有瞬心； (2)用瞬心法求出K 点的速度v K 。 第二章 4.在平面机构中,具有两个约束的运动副就是移动副或转动副;具有一个约束的运动副就是高副。 5.组成机构的要素就是构件与转动副;构件就是机构中的_运动_单元体。 6.在平面机构中,一个运动副引入的约束数的变化范围就是1-2。 7.机构具有确定运动的条件就是_(机构的原动件数目等于机构的自由度)。 8.零件与构件的区别在于构件就是运动的单元体,而零件就是制造的单元体。 9.由M个构件组成的复合铰链应包括m-1个转动副。 10.机构中的运动副就是指两构件直接接触所组成的可动联接。 1.三个彼此作平面平行运动的构件共有3个速度瞬心,这几个瞬心必定位于同一直线上。 2.含有六个构件的平面机构,其速度瞬心共有15个,其中有5个就是绝对瞬心,有10个就是相对瞬心。 3.相对瞬心与绝对瞬心的相同点就是两构件相对速度为零的点,即绝对速度相等的点, 不同点就是绝对瞬心点两构件的绝对速度为零,相对瞬心点两构件的绝对速度不为零。 4.在由N个构件所组成的机构中,有(N-1)(N/2-1)个相对瞬心,有N-1个绝对瞬心。 5.速度影像的相似原理只能应用于同一构件上_的各点,而不能应用于机构的不同构件上的各点。 6.当两构件组成转动副时,其瞬心在转动副中心处;组成移动副时,其瞬心在移动方向的垂直无穷远处处;组成纯滚动的高副时,其瞬心在高副接触点处。 7.一个运动矢量方程只能求解____2____个未知量。 8.平面四杆机构的瞬心总数为_6__。 9.当两构件不直接组成运动副时,瞬心位置用三心定理确定。 10.当两构件的相对运动为移动,牵连运动为转动动时,两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为a*kc2c3,方向与将vc2c3沿ω2转90度的方向一致。 1.从受力观点分析,移动副的自锁条件就是驱动力位于摩擦锥之内, 转动副的自锁条件就是驱动力位于摩擦圆之内。 2.从效率的观点来瞧,机械的自锁条件就是η＜0。 3.三角形螺纹的摩擦力矩在同样条件下大于矩形螺纹的摩擦力矩,因此它多用于联接。 4.机械发生自锁的实质就是无论驱动力多大,机械都无法运动。 F方向的方法就是与2构件相5.在构件1、2组成的移动副中,确定构件1对构件2的总反力 12 R 对于1构件的相对速度V12成90度+fai。 6.槽面摩擦力比平面摩擦力大就是因为槽面的法向反力大于平面的法向反力。 7.矩形螺纹与梯形螺纹用于传动,而三角形(普通)螺纹用于联接。 8.机械效率等于输出功与输入功之比,它反映了输入功在机械中的有效利用程度。 9.提高机械效率的途径有尽量简化机械传动系统, 选择合适的运动副形式, 尽量减少构件尺寸, 减少摩擦。 1.机械平衡的方法包括、平面设计与平衡试验,前者的目的就是为了在设计阶段,从结构上保证其产生的惯性力最小,后者的目的就是为了用试验方法消除或减少平衡设计后生产出的转子所存在的不平衡量_。 2.刚性转子的平衡设计可分为两类:一类就是静平衡设计,其质量分布特点就是可近似地瞧做在同一回转平面内,平衡条件就是。∑F=0即总惯性力为零;另一类就是动平衡设计,其质量分布特 机械原理习题 第二章习题 2-1 解释下列概念 1. 运动副； 2. 机构自由度； 3. 机构运动简图； 4. 机构结构分析； 5.高副低代。 2-2验算下列机构能否运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改方法。 a）b） 题2-2 2-3绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度，并说明注意事项。 a）b） 题2-3 2-4计算下列机构自由度，并说明其自由度（其中构件1均为机架）。 a）b） c）d） e） 题2-4 2-5计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别（如图所示机构分别以构件2、4、8为原动件）。 题2-5 第三章 习题 3-3在图示铰链四杆机构中，已知： mm l BC 50=，mm l CD 35=，mm l AD 30=，AD 为机架，并且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 的最小值；3）若此机 构为双摇杆机构，求AB l 的数值。 题 3-3 3-4试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。 a ） b ） c ） d ） 题 3-4 3-5在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比31/ωω。 题 3-5 3-6在图示凸轮机构中，已知mm r 50=，mm l OA 22=，mm l AC 80=，ο?901=， 凸轮，凸轮1以角速度s rad /101=ω逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2的角速度2ω。 题 3-6 3-7在的四杆机构ABCD 中， mm l AB 60=，mm l CD 90=，mm l l BC AD 120==，s rad /102=ω，试用瞬心法求：1）当ο?165=时，点C 的速度c v ；2） 当ο?165=时，构件3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0=c v 时，?角的值（有两个解）。 3-8在转动导杆机构机构中，已知mm l AC 50=，mm l BC 100=，s rad /202=ω，求在一个运动循环中，构件3的角位移、角速度和角加速度。 3-11已知mm l AB 150=，mm l BC 600=，mm l CE 120=，mm l CD 500=，mm l EF 600=，mm x D 400=，mm y D 500=，mm y F 600=，曲柄1作等速转动，其转速m in /51r n =。求在一个运动循环中活塞5的位移、速度和加速度变化曲线。 3-20设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD 的长度mm l CD 75=，行程速比系数5.1=K ，机架AD 的长度mm l AD 100=，摇杆的一个极限位置 与机架间的夹角ο?453 ='，求曲柄的长度AB l 和连杆的长度BC l 。 机械原理试题及答案试 卷答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】 2013年机械原理自测题（一） 一．判断题（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分） 1、根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。 （ F ） 2、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数K一定等于一。 （ T ） 3、在平面机构中，一个高副引入二个约束。 （ F ） 4、在直动从动件盘形凸轮机构中，若从动件运动规律不变，增大基圆半径， 则压力角将减小 （ T ） 5、在铰链四杆机构中，只要满足杆长和条件，则该机构一定有曲柄存在。（ F ） 6、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。 （ T ）7、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ T ） 8、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。（ T ） 9、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。 （ F ） 10、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。。（ F ） 二、填空题。（10分） 1、机器周期性速度波动采用（飞轮）调节，非周期性速度波动采用（调速器）调节。 2、对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（ 0 ）所以（没有）急回特性。 3、渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（重合度大于或 等于1 ）。 4、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过极限啮合点N1 ）。 5、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（大），故三角螺纹多应用（ 联接 ），矩形螺纹多用于（ 传递运动和动力 ）。 三、选择题 （10分） 1、齿轮渐开线在（ ）上的压力角最小。 A ） 齿根圆 ； B ）齿顶圆； C ）分度圆； D ）基圆。 2、静平衡的转子（ ① ）是动平衡的。动平衡的转子（ ②）是静平衡的 。 ①A ）一定 ； B ）不一定 ； C ）一定不。 ②A ）一定 ； B ）不一定： C ）一定不。 3、满足正确啮合传动的一对直齿圆柱齿轮，当传动比不等于一时，他们的渐开线齿形是（ ）。 A ）相同的； B ）不相同的。 4、对于转速很高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用（ ）的运动规律。 A ）等速运动； B ）等加等减速运动 ； C ）摆线运动。 5、机械自锁的效率条件是（ ）。 A ）效率为无穷大： B ）效率大于等于1； C ）效率小于零。 四、计算作图题： （共60分） 注：凡图解题均需简明写出作图步骤，直接卷上作图，保留所有作图线。 1、计算下列机构的自由度。 （10分） F = 3×8－2×11 = 2 F = 3×8－2×11 － 1 = 1 2、在图4-2所示机构中，AB = AC ，用瞬心法说明当构件1以等角速度转动时，构件3与机架夹角Ψ为多大时，构件3的 ω3 与ω1 相等。 （10分） 当ψ = 90°时，P13趋于无穷远处， 14 133413P P P P =∴ 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 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 试题 1 3、 转动副的自锁条件是 驱动力臂≤摩擦圆半径 。 一、选择题（每空 2 分，共 10 分） 4、 斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点： 啮合性能好，重合度大，结构紧凑 。 1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。 A 、从动件的尺寸 B 、 机构组成情况 C 、 原动件运动规律 D 、 原动件运动规律和机构的组成情况 2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm ，80mm ，100mm ，当以 30mm 5、 在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为 2，则称为 差动轮 系 ，若其自由度为 1，则称其为 行星轮系 。 6、 装有行星轮的构件称为 行星架（转臂或系杆） 。 7、 棘轮机构的典型结构中的组成有： 摇杆 、 棘爪 、 棘轮 等。 三、简答题（15 分） 1、 什么是构件？ 的杆为机架时，则该机构为 A 机构。 答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的 A 、双摇杆 B 、 双曲柄 C 、曲柄摇杆 单位体。 2、 何谓四杆机构的“死点”？ 答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从 D 、 不能构成四杆机构 动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动， 3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。 A 、一次多项式运动规律 B 、 二次多项式运动规律 C 、正弦加速运动规律 D 、 余弦加速运动规律 4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。 A 、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡 B 、 动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来 机构的这种传动角为零的位置称为死点。 3、 用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪 些？ 答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m ）超过 了被切齿轮的啮合极限点 N 1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。 避免根切的方法：（a ）减小齿顶高系数 ha*.(b)加大刀具角α.(c)变位修正 四、计算题（45 分） 1、 计算如图 1 所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2） C 、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度 b 与其直径 D 之比 b/D<0.2） D 、 使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡 5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。 A 、模数 C D E C D B B F G B 、 分度圆上压力角 A A C 、齿数 D 、 前 3 项 a b 二、填空题（每空 2 分，共 20 分） 1、 两构件通过面接触而构成的运动副称为 低副 。 2、 作相对运动的三个构件的三个瞬心必 在同一条直线上 。 图 1 小题 a ：其中 A 、B 处各有一个转动副，B 处有一个移动副，C 、D 处的移动副记作一个 1 《机械原理》试题及答案 第二章 4．在平面机构中，具有两个约束的运动副是移动副或转动副；具有一个约束的运动副是高副。 5．组成机构的要素是构件和转动副；构件是机构中的_运动_单元体。 6．在平面机构中，一个运动副引入的约束数的变化范围是1-2。 7．机构具有确定运动的条件是_（机构的原动件数目等于机构的自由度）。 8．零件与构件的区别在于构件是运动的单元体，而零件是制造的单元体。 9．由M个构件组成的复合铰链应包括m-1个转动副。 10．机构中的运动副是指两构件直接接触所组成的可动联接。 1．三个彼此作平面平行运动的构件共有3个速度瞬心，这几个瞬心必定位于同一直线上。 2．含有六个构件的平面机构，其速度瞬心共有15个，其中有5个是绝对瞬心，有10个是相对瞬心。3．相对瞬心和绝对瞬心的相同点是两构件相对速度为零的点，即绝对速度相等的点， 不同点是绝对瞬心点两构件的绝对速度为零，相对瞬心点两构件的绝对速度不为零。 4．在由N个构件所组成的机构中，有(N-1)(N/2-1)个相对瞬心，有N-1个绝对瞬心。 5．速度影像的相似原理只能应用于同一构件上_的各点，而不能应用于机构的不同构件上的各点。6．当两构件组成转动副时，其瞬心在转动副中心处；组成移动副时，其瞬心在移动方向的垂直无穷远处处；组成纯滚动的高副时，其瞬心在高副接触点处。 7．一个运动矢量方程只能求解____2____个未知量。 8．平面四杆机构的瞬心总数为_6__。 9．当两构件不直接组成运动副时，瞬心位置用三心定理确定。 10．当两构件的相对运动为移动，牵连运动为转动动时，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为a*kc2c3，方向与将vc2c3沿ω2转90度的方向一致。 1．从受力观点分析，移动副的自锁条件是驱动力位于摩擦锥之内， 转动副的自锁条件是驱动力位于摩擦圆之内。 2．从效率的观点来看，机械的自锁条件是η＜0。 3．三角形螺纹的摩擦力矩在同样条件下大于矩形螺纹的摩擦力矩，因此它多用于联接。 4．机械发生自锁的实质是无论驱动力多大，机械都无法运动。 F方向的方法是与2构件相对于1 5．在构件1、2组成的移动副中，确定构件1对构件2的总反力 R 12 构件的相对速度V12成90度+fai。 6．槽面摩擦力比平面摩擦力大是因为槽面的法向反力大于平面的法向反力。 7．矩形螺纹和梯形螺纹用于传动，而三角形（普通）螺纹用于联接。 8．机械效率等于输出功与输入功之比，它反映了输入功在机械中的有效利用程度。 9．提高机械效率的途径有尽量简化机械传动系统，选择合适的运动副形式， 尽量减少构件尺寸，减少摩擦。 1．机械平衡的方法包括、平面设计和平衡试验，前者的目的是为了在设计阶段，从结构上保证其产生的惯性力最小，后者的目的是为了用试验方法消除或减少平衡设计后生产出的转子所存在的不平衡量_。2．刚性转子的平衡设计可分为两类：一类是静平衡设计，其质量分布特点是可近似地看做在同一回转平面内，平衡条件是。∑F=0即总惯性力为零；另一类是动平衡设计，其质量分布特点是不在同一回转平面内，平衡条件是∑F=0，∑M=0。 3．静平衡的刚性转子不一定是动平衡的，动平衡的刚性转子一定是静平衡的。 4．衡量转子平衡优劣的指标有许用偏心距e，许用不平衡质径积Mr。 第二章 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，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。 2-5 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2-22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。 2-11 如图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上下运动以达到冲压目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解：1）取比例尺绘制机构运动简图。 2）分析其是否可实现设计意图。 F=3n-( 2P l +P h –p’ )-F’=3×3-(2×4+1-0)-0=0 此简易冲床不能运动,无法实现设计意图。 3）修改方案。 为了使此机构运动，应增加一个自由度。办法是：增加一个活动构件，一个低副。修改方案很多，现提供两种。 ※2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连 《机械原理与设计》（一）（答案） 班级： 姓名： 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 一、填空题（共25分，每一空1分） 1． 在平面机构中若引入H P 个高副将引入 2H P 个约束，而引入L P 个 低副将引入 L P 个约束，则活动构件数n 、约束数与机构自由度 F 的关系是32L H F n P P =--。 2． 机构具有确定运动的条件是: 机构的原动件数等于机构的自由度 数；若机构自由度Ｆ>0，而原动件数 压力角相等 ； 螺旋角大小相等且旋向相同 。 7． 能实现间歇运动的机构有棘轮机构 ;槽轮机构;不完全齿轮机构。 8．当原动件为整周转动时，使执行构件能作往复摆动的机构有 曲柄摇杆机构 ；摆动从动件圆柱凸轮机构；摆动从动件空间凸轮机构或多杆机构或组合机构等 。 9．等效质量和等效转动惯量可根据等效原则：等效构件的等效质量或等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能来确定。 10．刚性转子静平衡条件是 不平衡质量所产生的惯性力的矢量和等 于零 ；而动平衡条件是不平衡质量所产生的惯性力和惯性力矩的矢量都等于零 。 二、 （5分）题二图所示，已知： BC //DE //GF ，且分别相等，计算平面机构的自由度。若存在复合铰链、局部自由度及虚约束，请指出。 题二图 n= 6 P L = 8 P H =1 3236281L H F n P P =--=?-?-＝1 三、（10分）在图示铰链四杆机构中，已知：l BC =50mm ，l CD =35mm ， l AD =30mm ，AD 为机架，若将此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。 机械原理 课后习题及参考答案 机械原理课程组编 武汉科技大学机械自动化学院 习题参考答案 第二章机构的结构分析 2-2 图2-38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，分析其运动是否确定，并提出修改措施。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理，改为以下几种结构均可： 2-3 图2-396为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。 O 齿轮及偏心轮ω A 齿轮及凸轮 B E F D C 压头 机架 连杆 滑杆滑块 摆杆滚子 解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 = 1 2-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束 b) n=5; P l =6; P h =2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束 b) a)A E M D F E L K J I F B C C D B A 2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4-2 ?5-1=1 A 处存在复合铰链 b) n=6; P l =7; P h =3，F=3?6-2 ?7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链 2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。 XX 大学学年第二学期考试卷（A 卷） 课程名称： 机械原理 课程类别： 必修 考试方式： 闭卷 注意事项：1、本试卷满分100分。 2、考试时间 120分钟。 : 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确 答案，并将正确答案的选项填在题后的括号内。每小题2分，共20分） 1. 以移动副相连接的两构件的瞬心在 ( B ) / A ．转动副中心处 B. 垂直于导路方向的无穷远处 C. 接触点处 D. 过接触点两高副元素的公法线上 2. 有一四杆机构，其极位夹角为11°，则行程速比系数K 为 ( D ) A. 0 B. C. 1 D. 3. 以下哪种情况不会发生机械自锁 ( D ) A. 效率小于等于零 B. 作用在移动副上的驱动力在摩擦角之内 C. 生产阻抗力小于等于零 D. 轴颈上的驱动力作用在摩擦圆之外 4. 有一四杆机构，杆长分别为17mm ，38mm ，42.5mm ，44.5mm ，长度为17mm 的杆为连架杆，长度为44.5mm 的杆为机架，则此四杆机构为 ( A ) A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 ^ C. 双摇杆机构 D. 无法确认 5. 下列凸轮推杆运动规律中既无刚性冲击也无柔性冲击的是 ( C ) 系（部） ： 专业 班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题 A. 一次多项式 B. 二次多项式 C. 五次多项式 D. 余弦加速度 6. 直齿圆柱齿轮的齿数为19，模数为5mm ，* a h =1，则齿顶圆半径为 ( C ) A. 47.5 mm B. 50 mm C. 52.5 mm D. 55 mm 7. 连杆机构的传动角愈大，对机构的传力愈 ( B ) A. 不利 B. 有利 C. 无关 D. 不确定 （ 8. 当凸轮轮廓出现失真现象时，凸轮理论廓线的曲率半径ρ与滚子半径r r 满足以下关系 ( A ) A. ρ 机械原理课后全部习题答案 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）、√ 第1章 平面机构的结构分析 解释下列概念 1.运动副； 2.机构自由度； 3.机构运动简图； 4.机构结构分析； 5.高副低代。 验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。 题图 题图 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。 计算下列机构自由度，并说明注意事项。 计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a 所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。 题图 题图 第2章 平面机构的运动分析 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。 题图 在图示机构中，已知各构件尺寸为l AB =180mm , l BC =280mm , l BD =450mm , l CD =250mm , l AE =120mm , φ=30o , 构件AB 上点E 的速度为 v E =150 mm /s ,试求该位置时C 、D 两点的速度及连杆2的角速度ω2 。 在图示的摆动导杆机构中，已知l AB =30mm , l AC =100mm , l BD =50mm , l DE =40mm ,φ1=45o ,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s 沿逆时针方向回转。求D 点和E 点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。 题图 题图 在图示机构中，已知l AB =50mm , l BC =200mm , x D =120mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=10 rad/s ，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。 题图 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。 （1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。 （2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D 点的速度和加速度矢量方程。 （3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D 点的速度矢量 2pd 和加速度矢量2''d p 。 题图 在图示机构中，已知机构尺寸l AB =50mm , l BC =100mm, l CD =20mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=ω4=20 rad/s ，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度ω2和角加速度α2的大小和方向。 题图 在图示机构构件1等速转动，已知机构尺寸l AB =100mm ,角速度为ω1= 20 rad/s ，原动件的位置φ1= 30o,分别用相对运动图解法和解析法求构件3上D 点的速度和加速度。 题图 题图 在图示导杆机构中，已知原动件1的长度为l 1 、位置角为φ1 ，中心距为l 4 ，试写出机构的矢量方程和在x 、y 轴上的投影方程(机构的矢量三角形及坐标系见图)。 在图示正弦机构中，已知原动件1的长度为l 1=100mm 、位置角为φ1= 45o 、角速度ω1= 20 rad/s ，试用解析法求出机构在该位置时构件3的速度和加速度。 在图示牛头刨床机构中，已知机构尺寸及原动件曲柄1的等角速度ω1 ，试求图示位置滑枕的速度v C 。 题图 题图 一、选择题（每题2分，共20分） 1、铰链四杆机构的压力角是指在不计算摩擦情况下连杆作用于（）上的力与该力作用点速度所夹的锐角。A．主动件B．从动件C．机架D．连架杆 2、一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K（）。 A．大于1B．小于1C．等于1D．等于2 3、平面四杆机构中，是否存在死点，取决于（）是否与连杆共线。 A．主动件B．从动件C．机架D．摇杆 4、渐开线上某点的压力角是指该点所受压力的方向与该点（）方向线之间所夹的锐角。 A.绝对速度 B.相对速度 C.滑动速度 D.牵连速度 5、渐开线标准齿轮是指m、α、h a*、c*均为标准值，且分度圆齿厚（）齿槽宽的齿轮。 A.小于 B.大于 C.等于 D.小于且等于 6、机构具有确定运动的条件是（）。 A．机构的自由度大于零B．机构的自由度大于零且自由度数等于原动件数 C．机构的自由度大于零且自由度数大于原动件数D．前面的答案都不对 7、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮要正确啮合，它们的（）必须相等。 A．直径B．宽度C.齿数D.模数 8、一渐开线标准斜齿圆柱齿轮与斜齿条传动，法面模数m n＝8mm，法面压力角a n=20°，斜齿轮的齿数Z=20,分度圆上的螺旋角β=20°，则斜齿轮上的节圆直径等于（）mm。 A.170.27 9、在曲柄摇杆机构中，若曲柄为主动件，且作等速转动时，其从动件摇杆作（）。 A．往复等速运动B．往复变速运动C．往复变速摆动D．往复等速摆动 10、两个构件在多处接触构成移动副，各接触处两构件相对移动的方向（）时，将引入虚约束。 A．相同、相平行B．不重叠C．相反D．交叉 11、在一个平面六杆机构中，相对瞬心的数目是（） A．15B．10C．5D．1 12、滑块机构通过（）演化为偏心轮机构。 A．改变构件相对尺寸B．改变构件形状C．改变运动副尺寸D．运动副元素的逆换 二、填空题（每题2分，共20分） 1、机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2、在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 3、机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 4、为了减少飞轮的质量和尺寸，应将飞轮安装在轴上。 5、输出功和输入功的比值，通常称为。 6、为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 7、增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 8、凸轮机构的运动规律中，如出现速度不连续，则机构将产生冲击；如出现加速度不连续，则机构将产生冲击； 9、具有一个自由度的周转轮系称为轮系，具有两个自由度的周转轮系称为 轮系。 10、移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是。 11、铰链四杆机构中传动角 为，传动效率最大。 12、平面低副具有个约束，个自由度。 第二章习题及解答 2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。 （a）（b） 题图2-1 解： 1)分析 该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。 2)绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=5，P L=7, P H=0, F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 故该机构具有确定的运动。 2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。 （a）（b） 题图2-2 解： 1)分析 该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。 2) 绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=4，P L=5, P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 故该机构具有确定的运动。 2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。 机械原理自测题（二） 一、判断题。（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分） 1、一对相啮合的标准齿轮，小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大。（ F ） 2、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。（ T ） 3、两构件之间以点、线接触所组成的平面运动副称为高副，它产生两个约 束，而保留一个自由度。（ F） 4、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。（F） 5、平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。（T） 6、对于刚性转子，已满足动平衡者，也必满足静平衡。（T） 7、滚子从动件盘形凸轮的基圆半径和压力角应在凸轮的理论轮廓上度量。 （T） 8、在考虑摩擦的转动副中，当匀速转动时，总反力作用线永远切于摩擦圆。 （T） 9、当机构的自由度数大于零，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。（T） 10、对于单个标准齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。（F） 二、填空题；（10分） 1、机器产生速度波动的类型有（周期性）和（非周期性）两种。 2、铰链四杆机构的基本型式有（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）三种。 3、从效率观点分析，机械自锁的条件是（效率小于零）。 4、凸轮的形状是由（从动件运动规律和基圆半径）决定的。 5当两机构组成转动副时，其瞬心与（转动副中心）重合。 三、选择题（10分） 1、为了减小机器运转中周期性速度波动的程度，应在机器中安装（B）。 A）调速器； B）飞轮； C）变速装置。 2、重合度εα = 1.6 表示在实际啮合线上有（C）长度属于双齿啮合区。 A) 60% ； B）40% ； C）75%。 3、渐开线齿轮形状完全取决于（C）。 A）压力角； B）齿数； C）基圆半径。 3、在从动件运动规律不变的情况下，对于直动从动件盘形凸轮机构，若缩小 凸轮的基圆半径，则压力角（B）。 A）保持不变； B）增大； C）减小。 5、在计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度数（B）。 A）增多； B）减小； C）不变。 四、计算作图题（共60分） （注：凡图解题均需简明写出作图步骤，直接在试卷上作图，保留所有作图线。）1、计算下列机构的自由度（10分） A B C D E F G A B C D E F G H M N 图4-1 图4-1 a) b) H F = 3×6－2×8－1=1 F = 3×5－2×6－2 = 1 第1章 平面机构的结构分析 1.1 解释下列概念 1.运动副； 2.机构自由度； 3.机构运动简图； 4.机构结构分析； 5.高副低代。 1.2 验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。 题1.2图 题1.3图 1.3 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。 1.4 计算下列机构自由度，并说明注意事项。 1.5 计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a 所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。 题1.4图 题1.5图 第2章 平面机构的运动分析 2.1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。 题2.1图 2.2 在图示机构中，已知各构件尺寸为l AB =180mm , l BC =280mm , l BD =450mm , l CD =250mm , l AE =120mm , φ=30o, 构件AB 上点E 的速度为 v E =150 mm /s ,试求该位置时C 、D 两点的速度及连杆2的角速度ω2 。 2.3 在图示的摆动导杆机构中，已知l AB =30mm , l AC =100mm , l BD =50mm , l DE =40mm ,φ1=45o,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s 沿逆时针方向回转。求D 点和E 点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。 题2.2图 题2.3图 2.4 在图示机构中，已知l AB =50mm , l BC =200mm , x D =120mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=10 rad/s ，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。 题2.4图 2.5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。 （1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。 （2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D 点的速度和加速度矢量方程。 （3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D 点的速度矢量 2pd 和加速度矢量2''d p 。 题2.5图 2.6 在图示机构中，已知机构尺寸l AB =50mm, l BC =100mm, l CD =20mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=ω4=20 rad/s ，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度ω2和角加速度α2的大小和方向。 题2.6图 2.7 在图示机构构件1等速转动，已知机构尺寸l AB =100mm ,角速度为ω1= 20 rad/s ，原动件的位置φ1= 30o,分别用相对运动图解法和解析法求构件3上D 点的速度和加速度。 题2.7图 题2.8图 2.8 在图示导杆机构中，已知原动件1的长度为l 1 、位置角为φ1 ，中心距为l 4 ，试写出机构的矢量方程和机械原理试题及答案(试卷+答案)
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