西北工业大学机械原理课后答案第7章1
机械原理第八版课后练习答案（西工大版）
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？试举岀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），试画岀其机构运动简图，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；而固装在轴人上的凸轮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。
最新机械原理第7章习题资料
7-1. 图示三个凸轮机构中，已知R=40mm ，a=20mm ，e=15mm ，rr=20mm 。
试用图解法或解析法求各推杆位移曲线 S=S （δ），并比较之。
要求三条位移曲线画在同一坐标系上，均以推杆最低位置为起始点。
题7-1图解：(a) 对心顶尖从动件凸轮1) 图解法B1B2B 3B 4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19A如图所示，使凸轮与图纸平面相对静止，采用反转法：使整个机构以角速度（-w ）绕o 转动，同时从动件又以原有运动规律相对机架往复运动，从而得出推杆位移曲线，如下：1'2'3'4'5'6'7'8'9'10'11'12'13'14'15'16'17'18'19'pha OS2）解析法以凸轮回转中心为原点、从动件推程运动方向为x 轴正向，建立右手直角坐标系，知道直线1OB 和凸轮廓线圆方程，联立组成方程组，可求得交点坐标：⎩⎨⎧=++=-︒22240)20(0)19/360tan(y x y x 得出x=7.28mm ，y=18.73mm （第三象限负值舍去）结合如下公式：⎩⎨⎧+=+=ϕϕcos )(sin )(s r y s r x b b 可解得Pha=18.95度，s=20.4985mm 同理，其他s 、pha 值可依次求得。
由方程计算出的s 、pha 值如下表所示：Pha/度 S/mm 1*360/19 20.4985 2*360/19 22.0532 3*360/19 24.8257 4*360/19 29.0071 5*360/19 34.6410 6*360/19 41.3684 7*360/19 48.3371 8*360/19 54.4139 9*360/19 58.54.8 10*360/1960.000011*360/19 58.54.812*360/19 54.413913*360/19 48.337114*360/19 41.368415*360/19 34.641016*360/19 29.007117*360/19 24.825718*360/19 22.053219*360/19 20.4985根据计算出的s、pha值，从而做出推杆位移曲线S=S（δ）（见图解法曲线）(b)(c)图解法和解析法方法同（a）。
机械原理西工大第七版习题册答案章
机械原理西工大第七版习题册答案章题2-1 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。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-1a) 2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故3=n 3=l p 1=h p01423323=-?-?=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。
11(c)题2-1(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-2 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
机械原理答案1-7
第二章 平面机构的结构分析题2-1 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。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-1a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。
11(c)题2-1(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-2 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
机械原理西工大第七版习题册答案章
题2-1 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。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-1a) 2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。
11(c)题2-1(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-2 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
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。
机械原理第八版课后练习答案(西工大版)(孙恒等)
解：
f 3324112 图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构，试绘制其机构示意简图并计算自由度。
解：
f 38210211
2-16 试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度 （a）
解： （b）
解：(1) n=11, p1=17, ph=0, p`=2p1`+ph-3n`=2, F`=0 F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×11-(2×17+0-2)-0=1 (2) 去掉虚约束后 F=3n-(2pl+ph) =3×5-(2×7+0) =1
（d）A、B、C 处为复合铰链。自由度为：F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×6-(2×7+3)-0=1
（10 分）
3-4 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。
答：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 P16、P36、P13的位置
（2 分）
3） ω1/ω3= P36P13/P16P13=DK/AK 由构件 1、3 在 K 点的速度方向相同，可知ω3与ω1同向。 3-6 在图示的四杆机构中， LAB=60mm， LCD=90mm,LAD=LBC=120mm, ω2=10rad/s,试用瞬心法求： 1)当φ=165°时，点的速度 vc； 2)当φ=165°时，构件 3 的 BC 线上速度最小的一点 E 的位置及速度的大小； 3)当 VC=0 时，φ角之值(有两个解)。
F=3n- (2pl+ph- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1 （2）如将 D 处结构改为如图 b 所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该处 将带来一个虚约束。因为构件 3、6 和构件 5、6 均组成移动副，均要限制构件 6 在图纸平面 内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构的活动构件数为 6， 低副数为 7，高副数和局部自由度数均为 2，虚约束数为 1，故机构的自由度为
机械原理课后答案第七章作业
=J1+(J2+J2′)(z1/z2)2+J3 (z1z2′/z2z3)2+G/g r32(z1z2′/z2z3)2
7-5 某内燃机的曲轴输出力矩Md随曲柄转角ψ的变化曲线如图a所示，
其运动周期ψT=π，曲柄的平均转速 nm=620r/min，当用该内燃
机驱动一阻抗力为常数的机械时，如果要求运转不均匀系数 δ=0.01，试求：
1）曲柄最大转速nmax和相应的曲柄转角ψ(max ) ；
2）装在曲轴上的飞轮转动惯量JF（不计其余构件的转动惯量）。 解：1）确定阻抗力矩 因一个运动循环内驱动功应等 于阻抗功，有
ψTMr = Md(ψ)dψ=200(π/6+π)/2
0
π
a）
故Mr =200(π/6+π)/π=116.7(Nm)
7-1 如图所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r3，各齿轮的转动惯量J1、J2、J2′、J3，因为
齿轮1直接装在电动机轴上，故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，试求该机 械系统的等效转动惯量Je 。
解：由Ee=E： Jeω12/2 = J1ω12/2 + (J2+J2′) ω22/2 + J3ω32 /2 +G/g v2/2 则: Je = J1+ (J2+J2′) (ω2/ω1)2+ J3 (ω3 /ω1)2+ G/g (v/ω1)2
2）求nmax及ψ(max ) ab/20=116.7/200 ∴ ab=11.7° x/130=(200-116.7)/200 ∴ x =54.2° Wab = -11.7×π/180×116.7/2= -11.9(Nm) Wca′= -(130-54.2)×π/180×116.7= -77.2(Nm) a） Wbc = +[30+(20-11.7+30+54.2)]×π/180×(200-116.7)/2=+89.1(Nm)
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3
第七章 机械的运转及其速度波动的调节
题7-7如图所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r3，各齿
轮的转动惯量J1、J2、J2`、J3，因为齿轮1直接装在电动机轴上，故J1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，试求该机械系统的等效转动
惯量Je。
解：根据等效转动惯量的等效原则，有
niiSiSiieJvmJ1
22
21213321222
1
2
21vgGJJJJJe
23221232
32213221222
1
21ZZZZrgGZZZZJZZJZZJJJe
题7-9已知某机械稳定运转时其主轴的角速度ωs=100rad/s，机械的等效转动惯量Je=·m2，制动器
的最大制动力矩Mr=20N·m（该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dtdJMee 其中：25.020mkgmNMMre
dddMJdtre025.0205.0
stSS5.2025.0025.0
由于 sst35.2 所以该制动器满足工作要求。
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题7-11 在图a所示的刨床机构中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为P1=和
P2=3677W，曲柄的平均转速n=100r/min，空程中曲柄的转角φ1=120°。当机构的运转不均匀系数
δ=时，试确定电动机所需的平均功率，并分别计算在以下两种情况中的飞轮转动惯量JF（略去各构
件的重量和转动惯量）：
1）飞轮装在曲柄轴上；
2）飞轮装在电动机轴上，电动机的额定转速nn=1440r/min。电动机通过减速器驱动曲柄。为简
化计算减速器的转动惯量忽略不计。
解：（1）根据在一个运动循环内，驱动功与阻抗功应相等。可得
2211
tPtPPT
WppTtPtPP9.2573323677317.3672122112211
（2）最大盈亏功为
mNnPPtPPW24.441
10013
1
607.3679.2573
2
60
1
111max
（3）求飞轮转动惯量
当飞轮装在曲柄轴上时，飞轮的转动惯量为
2
2222
max
473.8005.010024.441900900mkgnWJF
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5
当飞轮装在电机轴上时，飞轮的转动惯量为
2
2
2
388.01440100473.80mkgnnJJnFF
讨论：由此可见，飞轮安装在高速轴（即电机轴）上的转动惯量要比安装在低速轴（即曲柄轴）上
的转动惯量小得多。
题7-12 某内燃机的曲柄输出力矩Md随曲柄转角的变化曲线如图a所示，其运动周期T，
曲柄的平均转速min620rnm，当用该内燃机驱动一阻力为常数的机械时如果要求运转不均匀系
数01.0，试求：
1) 曲轴最大转速maxn和相应的曲柄转角位置max；
2) 装在曲轴上的飞轮转动惯量FJ（不计其余构件的转动惯量）。
解: 1)确定阻抗力矩
因一个运动循环内驱动功应 等于 阻抗功，有
621200OABCTTAM
解得mNMr67.11626200
2)求maxn和max
作其系统的能量指示图（图b），由图b知，
在 c 处机构出现能量最大值，即
C时，max
nn
故Cmax
16.10420067.1162001303020
max
这时min1.623620201.0121maxrnnm
3)求装在曲轴上的飞轮转动惯量FJ
mNAWaABc08.89
2120067.1162001801306200
67.116200
180206
67.116200
max
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6
故22222max113.201.062008.89900900mkgnWJF