哈工大机械原理考研-第2章 复习思考题与习题
哈工大机械原理考研第章复习思考题与习题
3.4 复习思考与习题一、思考题1．从动件的常用运动规律有哪几种? 它们各有什么特点？各适用于什么场合？2．从动件运动规律的选择原则是什么？3．不同运动规律曲线拼接时应满足什么条件？4．凸轮机构的类型有哪些？在选择凸轮机构类型时应考虑那些因素？5．移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？6．何谓凸轮的理论轮廓曲线？何谓凸轮的实际轮廓曲线？二者有和区别与联系？理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心移动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是否相同？7．在移动滚子从动件盘形凸轮机构中，若凸轮实际廓线保持不变，而增大或减小滚子半径，从动件运动规律是否发生变化？8．何谓凸轮机构的压力角? 在凸轮机构设计中有何重要意义? 一般是怎样处理的?当凸轮廓线完成后,如何检查凸轮转角为ϕ时凸轮的压力角α? 若发现压力角超过需用值,可采取什么措施减少压力角? 9．设计直动推杆盘形凸轮机构时,再推杆运动规律不变的条件下,需减小推程压力角,采用哪两种措施？10．何谓运动失真? 应如何避免出现运动失真现象?11．在移动滚子从动件盘形凸轮机构的设计中,采用偏置从动件的主要目的是什么? 偏置方向如何选取?12．在移动平底从动件盘形凸轮机构的设计中,采用偏置从动件的主要目的是什么? 偏置方向如何选取?13．何谓凸轮机构的偏心距，它对凸轮机构几何尺寸和受力情况有何影响？14．比较尖顶、平底和滚子从动件凸轮机构的优缺点及它们适用的场合？二、习题题3-1 如题3-1图所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，并指出在那些位置会出现刚性冲击？那些位置会出现柔性冲击？题3-1图题3-2 已知凸轮以等角速度顺时针转动，从动件行程h=32 mm,从动件位移线图ϕ-s 如题3-2图所示。
凸轮轴心偏于从动件轴线的右侧，偏距e=10mm,基圆半径a r =35mm,滚子半径r r =15mm 。
机械结构有限元分析第二章课后答案 哈工大
εz =
∂w =0 ∂z
γ xy =
∂u ∂v + =0 ∂y ∂x
γ yz =
∂v ∂w + =0 ∂z ∂y
γ zx =
∂u ∂w + = 12 × 10 2 ∂z ∂x
2.9 一具有平面应力场的物体，材料参数为 E、v。有如下位移场
u (x, y ) = ax 3 − bxy 2
v(x, y ) = cx 2 y − dy 3
εz
γ xy
γ yz
γ zx ]
T
式中， D —弹性矩阵，是一个常数矩阵。 虚位移原理：一个弹性体在外力和内力作用下处于平衡状态，则对于任何约束允许的虚位移来 说，外力所做的虚功等于内力的虚功。
2.2 说明弹性力学中的几个基本假设。
答：弹性力学中的几个基本假设有：
（1）连续性假定，指假定整个物体的体积都被组成该物体的介质所填满，不存在任何空隙。 （2）完全弹性假定，指假定物体服从胡克定律，即应变与引起该应变的应力成正比。 （3）均匀性假定，指假定整个物体是由同一材料组成的。
2 ∂ 2ε x ∂ ε y ∂ 3u ∂ 3v + = + = 2c − 2b ∂y 2 ∂x 2 ∂x∂y 2 ∂y∂x 2
∂ 2 γ xy ∂x∂y
= 2c − 2b
2 2 ∂ 2 ε x ∂ ε y ∂ γ xy 所以满足 的相容方程 + = ∂x∂y ∂y 2 ∂x 2
2.10 一具有平面应力场的物体，材料参数为 E、v。有如下位移场
σy =
⎛ ∂v ∂u ⎞ 4v ⎡⎛ 3aE Eb ⎞ 2 ⎛ ⎞ 2⎤ ⎜ ⎜ ∂y + µ ∂x ⎟ ⎟ = 4v − E ⎢⎜ c + 2v − 3a ⎟ x − ⎜ 3d + 2v − b ⎟ y ⎥ ⎠ ⎝ ⎠ ⎦ ⎣⎝ ⎝ ⎠
机械原理课后答案——第二章 机构的结构分析
Ⅱ级组
Ⅱ级组
解：3）EG为原动件，拆组
Ⅲ 级组
Ⅱ级组
2-24 试计算如图所示平面高副机构的自由度
解：1）计算自由度 F = 3n - ( 2Pl + Ph – p’ )-F’ =3×5 - (2×6+1 -0)-1 =1
2-21 试计算如图所示平面高副机构的自由度 解：2）从结构上去除局部自由度、 虚约束、多余的移动副、转动副
2-16 计算如图所示各机构的自由度。
F = 3n - ( 2Pl + Ph – p’ )-F’ =3×7 - (2×8+2 -0)-2 =1 （2、4处存在局部自由度）
F = 3n - ( 2Pl + Ph – p’ )-F’ p’ = ( 2Pl ’ + Ph ’)- 3n’ =3×11 - (2×17+0 -2)-0 =2×10 +0 -3 × 6 =1 =2 （C、F、K 处存在复合铰链） （重复部分引入虚约束）
2-14
解：1）绘制机构运动简图
F = 3n - ( 2Pl + Ph – p’ )-F’ =3×5 - (2×7+0 -0)-0 =1
2）弯曲90º 时的机由度。
F = 3n - ( 2Pl + Ph – p’ )-F’ =3×4 - (2×5+1 -0)-0 =1 （A处为复合铰链）
2-21 试计算如图所示平面高副机构的自由度 解：2）从结构上去除局部自由度、 虚约束、多余的移动副、转动副
2-21 试计算如图所示平面高副机构的自由度 解：3）高副低代
2-21 试计算如图所示平面高副机构的自由度 解：4）拆组
Ⅲ 级组
Ⅱ级组
2-21 试计算如图所示平面高副机构的自由度 解：3）高副低代
机械原理课后答案第2章
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。
哈工大机械原理考研-第2章 连杆机构分析与设计(理论部分)
第2章连杆机构分析和设计2.1内容要求1.掌握平面四杆机构的基本型式、特点及其演化方法。
2.熟练掌握和推导铰链四杆机构曲柄存在条件，并灵活运用来判断铰链四杆机构的类型；掌握曲柄滑块机构及导杆机构等其他四杆机构的曲柄存在条件的推导过程。
3.掌握平面四杆机构的压力角、传动角、急回运动、极位夹角、行程速比系数、等基本概念；掌握连杆机构最小传动角出现的位置及计算方法；掌握极位夹角与行程速比系数的关系式；掌握掌握死点在什么情况下出现及死点位置在机构中的应用。
4.掌握速度瞬心的概念及如何确定机构中速度瞬心的数目；掌握“三心定理”并应用“三心定理”确定机构中速度瞬心的位置及对机构进行速度分析。
5.了解建立Ⅰ级机构、RRR杆组、RRP杆组、RPR杆组、PRP杆组、RPP杆组的运动分析数学模型；掌握相对运动图解法及杆组法机构运动分析的方法。
6.掌握移动副、转动副中摩擦力的计算和自锁问题的讨论；掌握计及摩擦时平面连杆机构受力分析的方法；掌握计算机械效率的几种方法；掌握从机械效率的观点研究机械自锁条件的方法和思想。
7.掌握平面四杆机构的运动特征及其设计的基本问题；了解“函数机构”、“轨迹机构”、“导引机构”的设计思想、方法；掌握按给定行程速比系数设计四杆机构的方法。
2.2内容提要一、本章重点本章重点是铰链四杆机构曲柄存在条件，并灵活运用来判断铰链四杆机构的类型；连杆机构最小传动角出现的位置及计算方法；速度瞬心法对机构进行速度分析；计及摩擦时平面连杆机构受力分析的方法；按给定行程速比系数设计四杆机构的方法。
1．平面四杆机构的基本型式及其演化型式平面四杆机构的基本型式是平面铰链四杆机构。
在此机构中，与机架相联的构件称为连架杆；能作整周回转的连架杆称为曲柄，而不能作整周回转的连架杆称为摇杆；与机架不相连的中间构件称为连杆。
能使两构件作整周相对转动的转动副称为周转副；而不能作整周相对转动的转动副称为摆转副。
平面铰链四杆机构又根据两连架杆运动形式不同分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构及双摇杆机构。
机械原理-第二章答案
第2章机构的结构分析1．判断题（1）机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（错误 ）（2）在平面机构中，一个高副引入两个约束。
（错误 ）（3）移动副和转动副所引入的约束数目相等。
（正确 ）（4）一切自由度不为一的机构都不可能有确定的运动。
（错误 ）（5）一个作平面运动的自由构件有六个自由度。
（错误 ）2．选择题(1) 两构件构成运动副的主要特征是（ D ）。
A ．两构件以点线面相接触B ．两构件能作相对运动C ．两构件相连接D ．两构件既连接又能作一定的相对运动(2) 机构的运动简图与（ D ）无关。
A ．构件数目B ．运动副的类型C ．运动副的相对位置D ．构件和运动副的结构(3) 有一构件的实际长度0.5m L =，画在机构运动简图中的长度为20mm ，则画此机构运动简图时所取的长度比例尺l μ是（ D ）。
A ．25B ．25mm/mC ．1:25D ．0．025m/mm(4) 用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链共有（B ）个自由度。
A ．3B ．4C ．5D ．6(5) 在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（A ）。
A ．虚约束B ．局部自由度C ．复合铰链D ．真约束(6) 机构具有确定运动的条件是（ D ）。
A ．机构的自由度0≥FB ．机构的构件数4≥NC ．原动件数W ＞1D ．机构的自由度F ＞0, 并且=F 原动件数W(7) 如图2-34所示的三种机构运动简图中，运动不确定是( C )。
A ．（a ）和（b ）B ．（b ）和（c ）C ．（a ）和（c ）D ．（a ）、（b ）和（c ）(8) Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。
(a) (c)(b)图2-34A．三个构件和六个低副 B．四个构件和六个低副C．二个构件和三个低副D．机架和原动件(9)有两个平面机构的自由度都等于１，现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，这时自由度等于（ B ）。
机械原理第二章练习题答案
机械原理第二章练习题答案机械原理第二章练习题答案第一题：一个质量为10kg的物体以2m/s的速度向上运动，经过2s后速度变为4m/s，请问这个物体所受到的力是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
首先计算加速度，加速度等于速度变化量除以时间，即(4m/s - 2m/s) / 2s = 1m/s²。
然后将加速度代入公式，力等于质量乘以加速度，即10kg * 1m/s² = 10N。
所以这个物体所受到的力是10N。
第二题：一个力为20N的物体受到一个与其运动方向相反的恒力作用，物体的加速度为4m/s²，请问物体的质量是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，20N = 质量* 4m/s²。
解方程可得质量= 20N / 4m/s² = 5kg。
所以物体的质量是5kg。
第三题：一个质量为2kg的物体受到一个力为10N的作用，物体的加速度是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，10N = 2kg * 加速度。
解方程可得加速度 = 10N / 2kg = 5m/s²。
所以物体的加速度是5m/s²。
第四题：一个质量为5kg的物体受到一个力为30N的作用，物体的加速度是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，30N = 5kg * 加速度。
解方程可得加速度= 30N / 5kg = 6m/s²。
所以物体的加速度是6m/s²。
第五题：一个质量为10kg的物体受到一个力为50N的作用，物体的加速度是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，50N = 10kg * 加速度。
解方程可得加速度= 50N / 10kg = 5m/s²。
所以物体的加速度是5m/s²。
通过以上练习题，我们可以看到牛顿第二定律在解决物体运动问题中的应用。
机械原理习题及答案 (2)
第二章 平面机构的结构分析2-1 绘制图示机构的运动简图。
2-3 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
解：(a) C 处为复合铰链。
7,n =p h =0，p l =10。
自由度 323721001W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(b) B 处为局部自由度，应消除。
3n =， p h =2，p l =2自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。
(c) B 、D 处为局部自由度，应消除。
3n =， p h =2，p l =2。
自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。
(d) CH 或DG 、J 处为虚约束，B 处为局部自由度，应消除。
6n =，p h =1，p l =8。
自由度 32362811W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(e) 由于采用对称结构，其中一边的双联齿轮构成虚约束，在连接的轴颈处，外壳与支架处的连接构成一个虚约束转动副,双联齿轮与外壳一边构成虚约束。
其中的一边为复合铰链。
其中4n =，p h =2，p l =4。
自由度 32342422W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(f) 其中，8n =，p h =0，p l =11。
自由度 323821102W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(g) ① 当未刹车时，6n =，p h =0，p l =8，刹车机构自由度为② 当闸瓦之一刹紧车轮时，5n =，p h =0，p l =7，刹车机构自由度为③ 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，4n =，p h =0，p l =6，刹车机构自由度为2-3 判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。
分析 (a) 要分析其运动是否实现设计意图，就要计算机构自由度，不难求出该机构自由度为零，即机构不能动。
要想使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。
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2.4 复习思考题与习题
一、思考题
1. 平面四杆机构的基本型式是什么？它有哪几种演化方法？
2. 铰链四杆机构的曲柄存在条件是什么？曲柄滑块机构及导杆机构
等其它四杆机构的曲柄存在条件是什么？
3. 什么是连杆机构的压力角、传动角、急回运动、极位夹角、行程速
比系数？连杆机构最小传动角出现在什么位置？如何计算连杆机构的最小传动角？极位夹角与行程速比系数的关系如何？“死点”在什么情况下出现？如何利用和避免“死点”位置？
4. 机构运动分析包括哪些内容？对机构进行运动分析的目的是什
么？什么叫速度瞬心？相对速度瞬心和绝对速度瞬心有什么区别？如何确定机构中速度瞬心的数目？什么是“三心定理”？对机构进行运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？
5. 什么是Ⅰ级机构、RRR 杆组、RRP 杆组、RPR 杆组、PRP 杆组、
RPP 杆组？什么是相对运动图解法及杆组法？用杆组法对连杆机构进行运动分析的依据及基本思路是什么？
6. 何谓摩擦角和摩擦圆？移动副中总反力是如何决定的？何谓当量
摩擦系数和当量摩擦角？机械效率的计算方法有哪些？从机械效率的观点来看，机械的自锁条件是什么？
7. 平面连杆机构设计的基本问题有哪些？ “函数机构”、“轨迹机
构”、“导引机构”的设计思想、方法是什么？按给定行程速比系数设计四杆机构的方法是什么？
二、习题
题2-1 如题2-1图所示导杆机构中，已知mm L AB 400=，
偏距mm e 10=。
试问：
1． 试判定机构是否具有急回特性，并说明理由。
2． 若滑块的工作行程方向朝右，试从急回特性和压力角两个方面判定图示曲柄的转向是否正确？并说明理由。
题2-2图
题2-3 如题图2-3所示曲柄滑块机构：
1．设曲柄为主动件，滑块朝右运动 为工作行程。
试确定曲柄的合理转向， 并简述其理由；
2．若滑块为主动件，试用作图法确定
该机构的死点位置； 题2-3 3．当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角min γ。
题2-4 如题2-4 图所示齿轮-连杆组合机构中，构件3带动齿轮2(行
星齿轮)绕固定齿轮1(中心轮)转动，试用速度瞬心图解法求图示位置构件2与4的传动比2424/i ωω=。
题2-1图
题2-4图
题2-5 如题2-5图所示六杆机构中，已知构件1的角速度为1ω。
试用
速度瞬心法求图示位置滑块的速度5v 。
题2-5图
题2-6 如题2-6图所示机构中，已知各构件及原动件的角速度1ω(常
数)。
试求机构在图示位置时构件3的角速度3ω及角加速度3ε。
题2-6图
题2-7 如题2-7图所示曲柄滑块机构中，已知机构的尺寸，及轴颈的
直径，各轴颈的当量摩擦系数v f ，滑块与导路之间的摩擦系数f 及驱
动力P (回程时P 的方向向右)。
如不及各构件的重量及惯性力。
求
045θ=、0135、0225及0315时，连杆内所受的力作用线。
题2-7图
题2-8 在题2-8图所示的我国古代发明的差动起重辘轳中，已知鼓轮
的直径1D ，2D ，滑车的直径312()/2D D D =+；手柄的长度l ，鼓轮轴承和滑轮轴承的摩擦圆半径分别是1ρ和3ρ。
设不考虑绳的内摩擦，求该起重机的辘轳效率η以及反行程的自锁条件，其中Q 载荷，P 为作用在C 处的切向驱动力，其方向为铅直向下。
题2-8图 题2-9图
题2-9 如题2-9图所示为气动夹紧机构，P 为活塞作用于滑块2上的
水平推力，Q 为工作阻力。
α为滑块的倾角。
ϕ为各摩擦面间的摩擦角。
设Q ，α，ϕ均已知，试求： 1．P 应为多大； 2．该机构的效率η；
3． 该机构反向自锁条件。
题2-10 如题2-10图所示为一曲柄摇杆机构ABCD 。
已知AD 和CD
的长度分别为mm l AD 500=，mm l CD 400=，摇杆CD 的摆角为
50=ψ，行程速比系数K =1.2。
试确定其它构件的长度，并校验是否
满足曲柄条件及最小传动角min γ是否大于
40(注：作图线应全部保留)。
题2-10图 题2-11图 题2-11 如题2-11图所示为一双销四槽槽轮机构。
已知中心距
mm a 200=，主动件1以m in /1001r n =等速转动，在 301=ϕ时，
试求槽轮2的角速度、角加速度。
题2-12在如题2-12图所示机构中，当偏心轮1绕固定中心B 转动时，
滑块2在圆柱体3的直槽内滑动，因而使3绕固定中心A 转动。
已知偏心距BC l 等于两固定中心间的距离AC l ，试问这是什么机构？ 如2/AC BC l l =，它又将是什么机构？这时其行程速比系数K 为多大？
题2-12 图 题2-13图
题2-13
试设计如题2-13图所示一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。
,1000
,500mm l mm l AD CD ==如要求踏板CD 能离水平位置上下各摆
︒10，试求AB 及BC 的长度。
题2-14 如题2-14所所示，设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD 的
长度,75mm l CD =行程速比系数K =1.5,机架AD 的长度为
,100mm l AD =摇杆的一个极限位置与机架间的夹角 45=ϕ，求曲柄
的长度AB l 和连杆的长度BC l 。
题2-14图 题2-15图
题2-15设计如题2-15图所示一偏置曲柄滑块机构，，已知曲柄的长度
r =100mm ，偏距e =20mm ，曲柄的角速度,/100s rad =ω对应于位置
45=ϕ时滑块的速度s m v c /8=，求连杆的长度l 。
题2-16 如题2-16图所示仪表装置用曲柄滑块机构，若已知滑块和曲柄
的对应位置;60,3611
==ϕmm s ;85,2822 ==ϕmm s 319,s mm =
3120;ϕ=试用解析法确定各杆件的长度。
题2-16图 题2-17
题2-17 如题2-17图所示为一六杆机构，已知原动件1以等角速度1
ω回转，mm L AB 200=，mm L AC 76.584= mm L CD 300=，
mm L DE 700=，试求：
1． 机构的行程速度变化系数K ； 2． 滑块E 的冲程H ；
3． 机构最大压力角max α的发生位置；
4． 为使冲程比原来的增加一倍，问当其它尺寸均不改变，只改变曲柄
AB L 的长度时，AB L 应为多少？
题2-18如题2-18(a)所示铰链四杆机构，其连杆上一点的三个位置1E 、
2E 、3E 位于给定直线上。
现在指定1E 、2E 、3E 和固定铰链A 、D
的位置如题2-18(b)所示，并指定长度mm l CD 95=，mm l EC 70=，简要说明机构设计的方法和步骤。
题2-18(a)图
题2-18(b)图
题2-19如题2-19图所示的插床用转动导杆机构中（导杆AC 可做整
周转动），已知mm l AB 50=，mm l AD 40=，行程速比系数K=2。
求曲柄BC 的长度BC l 及插刀P 的行程。
题2-20 如题2-20图所示，某操纵装置采用铰链四杆机构，要求两连
架杆的对应位置为
451=ϕ，,80;5021 ==ϕψ 702=ψ；
110,12033==ψϕ。
试用解析法确定各杆件的长度。
题2-19图 题2-20图。