机械原理思考题

1. 何谓机器，何谓机构？它们有什么区别与联系？

2. 参照内燃机的机构分析，试对机械手进行分解，说明它是由哪些机构组成的。3．何谓零件和构件？两者的区别是什么？

4．何谓运动副？满足什么条件两个构件之间才能构成运动副？

5．何谓“高副”和“低副”？在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束？6．具备什么条件，运动链才具有运动的可能性？

7．具备什么条件，运动链才具有运动的确定性？

8．具备什么条件，运动链才能成为机构？

9．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？

10．什么叫速度瞬心？相对速度瞬心和绝对速度瞬心有什么区别？

11．在进行机构运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？

12．什么叫三心定理？

13．什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？

14．何谓当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？

15．矩形螺纹和三角形螺纹螺旋副各有何特点？各适用于何种场合？

16．何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？

17．为什么实际设计中采用空心的轴端？

18．何谓机械效率？效率高低的实际意义是什么？

19．何谓实际机械、理想机械？两者有何区别？

20．什么叫自锁？在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？

21．机械效率小于零的物理意义是什么？

22．工作阻力小于零的物理意义是什么？从受力的观点来看，机械自锁的条件是什么？

23．机械系统正行程、反行程的机械效率是否相等？为什么？

24．什么是连杆、连架杆、连杆机构？连杆机构适用于什么场合？不适用于什么场合？

25．平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪几种演化方法？其演化的目的何在？

26．什么叫整转副、摆转副？什么叫曲柄？曲柄一定是最短构件吗？机构中有整转副的条件是什么？

27．什么叫低副运动可逆性？它在连杆机构研究中有何具体应用？

28．什么是连杆机构的急回特性？它用什么来表达？什么叫极位夹角？它与机构的急回特性有何关系？

29．什么叫连杆机构的压力角、传动角？四杆机构的最大压力角发生在什么位置？研究传动角的意义是什么？

30．什么叫"死点"？它在什么情况下发生？与"自锁"有何本质区别？如何利用和避免"死点"位置？

31．平面连杆机构设计的基本命题有哪些？设计方法有哪些？它们分别适用在什么设计条件下？

32．在用图解法进行函数生成机构的设计时，刚化、反转的目的何在？其依据是什么？

33．用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？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？

34．何谓凸轮的偏距圆？

35．何谓凸轮的理论廓线？何谓凸轮的实际廓线？两者有何区别与联系？36．理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心移动从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是否相同？

37．一个齿轮不同圆上的压力角和模数是否相同？是否都是标准值？

38．为什么模数值要标准化？

39．标准为什么规定压力角为20°？

40．如果齿轮的五个基本参数中，除模数以外其余四个基本参数都相同，齿轮的几何尺寸有何不同？

41．确定蜗杆头数和蜗轮的齿数要考虑哪些问题？

42．何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面？在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动？

43．确定蜗杆直径系数的目的是什么？的大小对蜗杆蜗轮机构有什么影响？它与蜗杆分度圆直径是什么关系？

44．何谓圆锥齿轮的背锥和当量齿轮？引入背锥和当量齿轮的目的是什么？当量齿数如何计算？

45．在直齿圆锥齿轮中何处为标准值？

46．什么是惰轮？它在轮系中起什么作用？

47．在定轴轮系中，如何来确定首、末两轮转向间的关系？

48．什么叫周转轮系的"转化机构"？它在计算周转轮系传动比中起什么作用？49．在差动轮系中，若已知两个基本构件的转向，如何确定第三个基本构件的转向？

50．周转轮系中两轮传动比的正负号与该周转轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗？为什么？

51．计算混合轮系传动比的基本思路是什么？能否通过给整个轮系加上一个公共的角速度的方法来计算整个轮系的传动比？为什么？

52．如何从复杂的混合轮系中划分出各个基本轮系？

53．定轴轮系有哪些功能？设计定轴轮系时，应考虑哪几方面的问题？

54．什么样的轮系可以进行运动的合成和分解？

55．棘轮机构有几种类型，它们分别有什么特点，适用于什么场合？

56．内槽轮机构与外槽轮机构相比有何优点？

57．平面槽轮机构中主动销轮上的圆柱销进入或退出槽轮上的滑槽时，它们的相对位置关系如何？

58．在槽轮机构中，当主动件与从动件脱离接触之后，如何保证从动件静止？59．一般机械的运转过程分为哪三个阶段?在这三个阶段中,输入功、总耗功、动能及速度之间的关系各有什么特点？

60．为什么要建立机器等效动力学模型？建立时应遵循的原则是什么？

61．在机械系统的真实运动规律尚属未知的情况下，能否求出其等效力矩和等效转动惯量？为什么？

62．飞轮的调速原理是什么？为什么说飞轮在调速的同时还能起到节约能源的作用？

63．何谓机械运转的"平均速度"和"不均匀系数"？

64．飞轮设计的基本原则是什么？为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上？系统上装上飞轮后是否可以得到绝对的匀速运动？

65．机械系统在加飞轮前后的运动特性和动力特性有何异同（比较主轴的ωm，ωmax，选用的原动机功率、启动时间、停车时间，系统中主轴的运动循环周期、系统的总动能）？

66．何谓最大盈亏功？如何确定其值？

67．如何确定机械系统一个运动周期最大角速度Wmax与最小角速度Wmin 所在位置？

68．为什么机械会出现非周期性速度波动，如何进行调节？

69．机械的自调性及其条件是什么？

70．离心调速器的工作原理是什么？

71．机械平衡分为哪几类？何谓刚性转子与挠性转子？

72．对于作往复移动或平面运动的构件，能否在构件本身将其惯性力平衡？73．机械的平衡包括哪两种方法？它们的目的各是什么？

74．刚性转子的平衡设计包括哪两种设计？它们各需要满足的条件是什么？75．经过平衡设计后的刚性转子，在制造出来后是否还要进行平衡试验？为什么？

76．简述机械执行系统方案设计的过程，并说明各设计阶段的具体内容。

【典型习题】

习题1．在右图所示机构中，构件AB, EF, CD相互平行且相等，试计算该机构的自由度。

分析：注意机构中的复合铰链、

局部自由度及虚约束。

解：去掉机构中的局部自由度和

虚约束，则

通过公式计算得

习题2．

1）找出图中六杆机构的所有瞬心位置。

2）角速度比ω4/ ω2是多少？

3）角速度比ω5/ω2是多少？

4）求点C的速度。

解 1）找瞬心位置时，首先分析此六杆机构的瞬心数N =15。它们是：P16，P15，P14，P13，P12，P26，P25，P24，P23，P36，P35，P34，P46，P45，P56。为确保找对以上瞬心，可以利用下图所示的瞬心多边形。图中，多边形各顶点上的数字代表机构中各构件的编号，两顶点之间的连线代表一个瞬心。各瞬心位置可用所学知识定出：两构件直接组成转动副时，转动副中心即为两构件的瞬心；两构件组成移动副时，瞬心位于垂直于导路的无穷远处；两构件不直接构成运动副时，可运用“三心定理”。所求瞬心位置如上图所示。

2）求ω4ω2

因P24即构件2与构件4上的等速重合点，故有

ω2··μi= ω4··μi

所以ω4/ω2=/

3）求ω5ω2

找出构件2与构件5的等速重合点即P25，则：

ω2··μi=ω5··μi

ω5 /ω2 = /

4）求点C的速度

C 为杆5 上的点，故

υc=ω5 ·v ·μi

ω5 = ( /)·ω2

故υc= ·/·ω2 ·μi

另外由于 C 点亦为滑块 6 上的点，滑块 6 上各点速度相等，故也可用P26求得。

υc =υP26=·ω2·μi

由以上求解过程可知，当用瞬心法求某两构件之角速度比或某点速度时，用到的仅为几个与求解有关的瞬心，故在题目中不要求找所有的瞬心时，则用哪个瞬心找哪个瞬心。此外求构件上某点速度时，可能有多种求解方法，在进行分析时应力求简便。

瞬心法最大的特点是直观，从上题分析中可知，构件间的速度瞬心与构件所处位置有关，瞬心法求出的构件间的角速比或构件的速度具有瞬时性，当机构运动至下一瞬时后，构件间的瞬心位置将发生变化，构件间的角速比及构件上某点的速度亦相应发生变化。

习题3．

=100mm, l CD=70mm, l AD

在图中已知l

=50mm,AD为固定件。

（1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，

且AB为曲柄，求l AB的值；

（2）如果该机构能成为双曲柄机构，求

的值；

（3）如果该机构能成为双摇杆机构，求

解：这是一个需要灵活运用格拉霍夫（Grashoff）定律的题目。

（1）如果能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且AB为最短杆”。则有

+ l BC≤l CD + l AD

代入各杆长度值，得

l AB ≤20mm

（2）如果能成为双曲柄机构，则应满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且杆AD为最短杆”。则

1）若BC为最长杆，即l AB≤100mm，则

+ l AD ≤ l AB+ l CD

≥80mm

所以80mm≤l AB ≤100mm

2）若AB为最长杆，即l AB≥100mm，则

+ l AD≤ l BC+ l CD

≤120mm

所以100mm≤l AB≤120mm

将以上两种情况进行分析综合后，l AB的值应在以下范围内选取，即80mm≤l AB≤120mm

(3) 若能成为双摇杆机构，则应分两种情况分析。第一种情况：机构各杆件长度满足“杆长之和条件”，但以最短杆的对边为机架；第二种情况：机构各杆件长度不满足“杆长之和条件”。在本题目中，AD已选定为固定件，则第一种情况不存在。下面就第二种情况进行分析。

1）当l AB <50mm，AB为最短杆，BC为最长杆

+ l BC> l CD + l AD

> 20mm

即 20mm

2) 当l AB∈[50，70）以及l AB∈[70，100)时，AD为最短杆，BC为最长杆，则

+ l BC > l AB + l CD

< 80mm

即50mm ≤ l AB < 80mm

3）当l AB >100时，AB 为最长杆，AD为最短杆，则

+ l AD> + l CD

> 120 mm

另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即

< ( l BC + l CD) + l AD

< 220 mm

则 120 mm < l AB <220 mm

综合以上情况，可得l AB的取值范围为：

除以上分析方法外，机构成为双摇杆机构时，l AB 的取值范围亦可用以下方法得到：对于以上给定的杆长，若能构成一个铰链四杆机构，则它只有三种类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。故分析出机构为曲柄摇杆机构、双曲柄机构时l AB 的取值范围后，在0～220mm之内的其余值即为双摇杆机构时l AB 的取值范围。

习题4

图示的插床用转动导杆机构（导杆AC 可作整周转动），已知l AB =50mm，l AD =40mm，行程速度变化系数K=2。求曲柄BC的长度l BC 及插刀P的行程s。

解此六杆机构由一个对心曲柄滑块机构和一个转动导杆机构组成。由于AC可作整周回转，故P点的行程s为AD与DP伸直共线和重叠共线时P点两位置P1与P

之间沿AP 线之距离（如图所示）。通过分析可知，

s =2l

=80mm。

由极位夹角的概念可知，当从动件上P点位于其位置P1和P2时，相应的主动件BC 处于BC1和BC2两位置，BC1与BC2所夹之锐角即为极位夹角θ，此处θ为60° ，则l BC = l AB/cos60° =100mm。

通过本题的分析应有两点收获：

（1）对心曲柄滑块机构及转动导杆机构均无急回特性，但当它们组合后就可以有急回特性，机构是否具有急回特性应具体情况具体分析；

（2）分析机构是否具有急回特性时，应从急回特性的概念出发，找机构的极位夹角，从而确定机构是否有急回特性。

习题5

例 1 可折叠式座椅的机构简图

如图。已知lAF=30mm,lFB

=12mm。若图示Ⅰ位置为展开状

态，此时α1 =110 ° ，β1

=45 ° ，Ⅱ为折叠位状态，此

时α2=0° ，β2 =0°。

设计此机构。

解: 由图中可以看到，Ⅰ位置时 HK 杆的上端已经与椅背接触，即β1 角不能再大，故可以推出 AB 与BC为伸直共线位，则铰链C 必在A，B 连线的延长线上，若令C点位于 HK 上，则可确定铰链点C 的位置 C1,C2 。

为求铰链点D 的位置，首先分析已知条件：已知铰链点A，B，若将椅背看作固定件，则A,B为固定铰链，BC，AD为连架杆。

现已知连架杆BC 的两个位置BC1 ，BC2 ，又知AD 两位置间夹角为110 ° ，且固定铰链A，B 给定。故此设计命题变为：给定固定铰链A，B 位置，连架杆BC长度并给出两连架杆的两组角位置，求连架杆CD上的铰链点D。可利

用刚化反转法求 D 点。 D1 点应位于 C1 与 C2 的转位点C2' 连线的中垂线上。考虑到实际应用，将 D1 点选在 C1C2' 中垂线与Ⅰ位置的交点 D1 处，则ABC1D1 为满足设计命题的四杆机构在Ⅰ位置时的机构简图。

从本题可知：设计问题源于实际，用于实际，故在设计时也不能脱离开实际。有时设计命题给出的条件齐备，可以直接用所学方法求解；而有时给定的条件少，设计参数多，这时就要根据具体情况分析，设计时加入合理的条件与约束，使设计参数变少，达到求解目的。当解不唯一时，应从使机构运动学、动力学特性好、保证所设计机构能实际安装和使用入手，确定最终的设计方案。设计完成后，应从设计要求着手进行校验。

习题6

图（a）所示为用齿条型刀具范成切

制齿轮时，刀具与轮坯的相对位置，

作图的比例为，r为被切

齿轮的分度圆半径。

已知刀具的参数

，轮坯中心与刀具中线之间的距离L=53 mm，刀具移动的线速度。

（1）试用图解法判断被切齿轮是否会产生根切现象。

（2）求轮坯转动的角速度。

（3）求被切齿轮的参数和几何尺寸。

解：

（1）在被切齿轮的基本参数尚属未知的情况下，只能用图解法根据几何条件来判断它是否被根切。为此，应先确定节点C的位置。1)确定节点C及判断是否根切？ 2）求角速度 3）求被切齿轮的参数和几何尺寸

由轮坯中心O作刀具中线的垂线，与被切齿轮的分度圆交于C点，则C即为节

点（因这时被切齿轮的节

圆与分度圆重合），如图

所示。

过节点C作刀具齿廓

的垂线即为啮合线，由点

O作啮合线的垂线得

点N1。连接刀具的齿顶线

（图中的虚线所示）并延长，与啮合线相交于点。从图中可以看出，因而，此齿轮将会产生根切现象。

2）从图中可量得被切齿轮的分度圆半径，根据运动条件即可求得

从图中量得齿条型刀具的齿距（可在刀具中线上量取）为

，

则可计算出刀具的最大模数大致为。

据此查标准模数表（GB1357－87）可知，其模数应为m=10，则齿距的实际值应为

由可求出被切齿轮的齿数为，根据刀具与轮坯的相

对位置，可求出变位系数。

求出上述基本参数后，即可计算出被切齿轮的基圆、齿根圆、齿顶圆半径以及分度圆的齿厚分别为

在求出基本参数以后,可用变位系数条件核验一下前面用图解法得出的结论是否正确。

齿数z=10的齿轮不产生根切现象的最小变位系数为

。

此齿轮的实际变位系数x=0.3

习题7

某机床上需要一对渐开线直齿圆柱齿轮机构，已知其传动比，齿轮的中

心距，，，，，试设计这对齿轮机构。

设计步骤：

1．选择两轮齿数

因正传动具有较多优点，应优先采用正传动。

先取值：

考虑到小齿轮齿顶变尖等原因,不宜取得太小。取，选取值，使

。

2．计算标准中心距a

3．按中心距与啮合角关系式计算啮合角

4．按无侧隙啮合方程式计算两轮变位系数之和

5．分配两轮变位系数、（略）

6．查表计算齿轮机构的尺寸（略）

7．校验重合度和正变位齿轮的齿顶圆厚度（略）

习题8

如果已知：请写出设计步骤。

设计步骤为：

1.选择传动类型:若,必须采用正传动；否则可考虑选择其它传动类型。

2.选择变位系数、。

3.查表计算齿轮机构的几何尺寸。

4.校验重合度和正变位齿轮的齿顶圆厚度。

习题9

下图所示的轮系中，已知各轮的齿数为：试求传动比i1H

解：这是一个双排2K-H型行星轮系。

其转化机构的传动比为

由于w3=0，故

得

计算结果i1H为正值，说明系杆与中心轮1转向相

同。

习题10

如下图所示的轮系中，已知各轮的齿数为：，又n1=250r/min，转向如图所示。试求系杆的转速nH的大小和方向。

解：这是一个由锥齿轮所组成的周转轮系。先计算其转化机构的传动比。

式中，齿数比前的"-"号表示在该轮系的转化机构中，齿轮1，3的转向相反。将已知值代入上式，由于轮1、3的实际转向相反，故一个取正值，一个取负值，则

解该式可得

计算结果为正，表明系杆H的转向与齿轮1相同，与齿轮3相反。

习题11

在图所示的轮系中，设已知各轮的齿数为：。试求轴Ⅰ、轴Ⅱ之间的传动比。

解：这是一个混合轮系。

（1）首先区分各个基本轮系：

由于齿轮2的几何轴线不固定，它是一个行星轮系；支承该行星轮的构件H即为系杆；而与行星轮2相啮合的定轴齿轮1，3为中心轮。因此，齿轮1、2、3和系杆组成了一个基本周转轮系，它是一个差动轮系。剩余的由定轴齿轮4-4'、5、1'、3'所组成的轮系为一个定轴轮系。计算传动比i1I ，就是求传动比i4H 。

（2）分别列出各基本轮系传动比的计算式：

对于差动轮系，有

即

对于定轴轮系，有

从图中可见，定轴轮系和差动轮系是通过齿轮1-1′和齿轮3-3′联系起来的，因此有

即

得

从而可求得

负号表明Ⅰ、Ⅱ两轴转向相反。

习题12

如图所示为一电动卷扬机减速器的运动简图。已知各轮的齿数为：

试求传动比i15。

解：这是一个比较复杂的轮系。首先区分出各个基本轮系。

从图中可以看出：双联齿轮2-2′的几何轴线不固定，而是随着内齿轮5的转动绕中心轴线运动，因此它是一个双联行星轮。支承该行星轮的构件齿轮5即为系杆H，而与齿轮2、2′分别啮合的定轴齿轮1和3即为中心轮。齿轮1、2-2′、3、5（H）组成了一个差动轮系。剩余的定轴齿轮3′，4，5组成一个定

轴轮系，整个轮系是一个由定轴轮系把差动轮系中系杆和中心轮3封闭起来的封闭差动轮系。

对差动轮系来说，有

即

对定轴轮系来说，有

即

由于齿轮3′和3为一个构件

故

得

整理后可得

正号表明齿轮1和齿轮5转向相同。

习题14

某蒸汽机 - 发电机组的等效力矩如图 (a) 所示 , 等效阻力矩 Mr 为常数，等于等效驱动力矩 Md 的平均值（7550N·m ）。 f1 ， f2，··· 各块面积代表的功的绝对值如表中所示。等效构件的平均转速为 3000r/min ，运转速度不均匀系数的许用值，忽略其它构件的转动惯量，试计算飞轮的等效转动惯量 JF，并指出最大、最小角速度出现在什么位置。

面积代号

f 1

f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 等效力矩所作功的绝对值/J

1400

1900

1400

1800

930

解当等效力矩为机构位置函数时，飞轮转动惯量的计算公式为

因此，本题的关键是如何正确求出最大盈亏功[W]，其解法有以下两种： (1) 根据已知各单元面积所代表的盈亏功，首先求出 Md 与 Mr 各交点处盈亏功的累积变化量 ( 即 △ W ) 列于表中

位置

b c

e f a 面积代号 0 f 1

f 1－f 2 f 1－f 2＋f 3

f 1－f 2 ＋f 3－f 4 f 1－f 2＋ f 3－f 4＋f 5 f 1-f 2＋f 3 -f 4+f 5-f 6 △ W /J 0

1400 -500

900

-900

解：由此可知，B 点处 △ W 最大， E 点处 △ W 最小，和即为此

系统出现

和

的位置。最大盈亏功为

[W]= △ Wmax- △ Wmin=1400-(-900)=2300 J

（2）用能量指示图求解 , 具体做法是 : 根据已知 Md 和 Mr 所围的各块面积判断其正负 ( 盈功为正 , 亏功为负 )，开始可任作一水平线为基线，并选一交点为起始点，然后分别按图中最高点 b 点、最低点 e 分别表示机械系统动能最高和最低时的位置，即

和

对应的位置。因此，点 b 和 e

间的垂直距离即相当于相应区间内正、负面积代数和的绝对值，故代表最大盈亏功 [W] ，由题图可知

[W]=f 1 ＋ f 5 － f 6 = 1400 ＋ 930 － 30= 2300J 与方法 (1) 计算结果完全相同。将 [W] 代入飞轮转动惯量计算式，可得

㎏·㎡

本题重点在于说明等效力矩为机构位置函数时最大盈亏功[W]的概念和求法 , 这是求解飞轮转动惯量的核心。

习题15

在一台用电动机作原动机的剪床机械系统中，电动机的转速为n m=1500 r/min 。已知折算得电机轴上的等效阻力矩M r的曲线如图（a ）所示，电动机的驱动力矩为常数；机械系统本身各构件的转动惯量均忽略不计。当要求该系统的速度不均匀系数为 ≤ 0.05 时，求安装在电机轴上的飞轮所需的转动惯量J F。

解取电动机轴为等效构件

（1）求等效驱动力矩M d

图中只给出了等效力矩M r 的变化曲线，并知道电动机的驱动力矩为常数，但不知其具体数值。根据一个周期内等效驱动力矩M d所做功等于等效阻力矩M d 所消耗功的原则可得

求最大盈亏功[W]

在图中画出等效驱动力矩M d =462.5 N · m 的直线，它与M r曲线之间所夹的各单元面积所

对应的盈功或亏功分别为

=-1256.3 J

+(4625-200)×π=844 J

根据上述结果绘出能量指示图（b ），可见，最大盈亏功即为f2或f1+f2。即

[W]=1256.3 J

（2)求飞轮的转动惯量

（3)将[W] 代入飞轮转动惯量计算式，可得

kg·m2

由此例可知，不论已知M d的规律或M r的规律，总可以运用在一个周期内等效驱动力矩所做的功应等于等效阻力矩所消耗的功（输入功等于输出功）的原则，求出未知的一个常数力矩，然后求出最大盈亏功[W ] 。

习题16

下图所示为一装有皮带轮的滚筒轴。已知：皮带轮上有一不平衡质量m1=0.5kg,

滚筒上具有三个不平衡质量m

2=m

=0.4kg,r

=80mm,r

=100mm各不平衡质

量的分布如图所示，试对该滚筒轴进行平衡设计。

解题思路：

机械原理课后答案-高等教育出版社

机械原理作业第一章结构分析作业 1.2 解： F = 3n－2P L－P H = 3×3－2×4－1= 0 该机构不能运动，修改方案如下图： 1.2 解：（a）F = 3n－2P L－P H = 3×4－2×5－1= 1 A点为复合铰链。（b）F = 3n－2P L－P H = 3×5－2×6－2= 1 B、E两点为局部自由度, F、C两点各有一处为虚约束。

（c）F = 3n－2P L－P H = 3×5－2×7－0= 1 FIJKLM为虚约束。1.3 解： F = 3n－2P L－P H = 3×7－2×10－0= 1 1）以构件2为原动件，则结构由8－7、6－5、4－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图a)。 2）以构件4为原动件，则结构由8－7、6－5、2－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图b)。 3）以构件8为原动件，则结构由2－3－4－5一个Ⅲ级杆组和6－7一个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅲ级机构(图c)。 (a) (b) (c)

第二章运动分析作业 2.1 解：机构的瞬心如图所示。 2.2 解：取mm mm l /5=μ作机构位置图如下图所示。 1.求D 点的速度V D 13P D V V =

而 25241314==P P AE V V E D ，所以 s mm V V E D /14425241502524=?== 2. 求ω1 s r a d l V AE E /25.11201501===ω 3. 求ω2 因 98382412141212==P P P P ωω ，所以s rad /46.0983825.1983812=?==ωω 4. 求C 点的速度V C s mm C P V l C /2.10154446.0242=??=??=μω 2.3 解：取mm mm l /1=μ作机构位置图如下图a 所示。 1. 求B 2点的速度V B2 V B2 =ω1×L AB =10×30= 300 mm/s 2.求B 3点的速度V B3 V B3 ＝ V B2 ＋ V B3B2 大小？ ω1×L AB ？方向 ⊥BC ⊥AB ∥BC 取mm s mm v /10=μ作速度多边形如下图b 所示，由图量得： mm pb 223= ，所以 s mm pb V v B /270102733=?=?=μ 由图a 量得：BC=123 mm , 则 mm BC l l BC 1231123=?=?=μ 3. 求D 点和E 点的速度V D 、V E 利用速度影像在速度多边形，过p 点作⊥CE ，过b 3点作⊥BE ，得到e 点；过e 点作⊥pb 3，得到d 点 , 由图量得： mm pd 15=，mm pe 17=，所以 s mm pd V v D /1501015=?=?=μ ， s mm pe V v E /1701017=?=?=μ；

机械原理复习思考题含答案

1)机构的结构分析包括哪些主要内容?对机构进行结构分析的目的何在? 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构具有确定运动的条件。 2）研究机构的组成原理及机构的结构分类 3）学习如何绘制运动简图 2)何谓构件?构件与零件有何区别? 构件是独立运动的单元体，构件是组成机构的基本要素之一。零件是机械制造的单元体。构件可有一个或者多个零件组成。 3)何谓高副?何谓低副?在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束?齿轮副的约束数应如何确定? 运动副：两构件组成的相对可动连接称之为运动副。高副：两构件通过点或者线接触构成的运动副称之为高副。低负：两构件通过面接触构成的运动副称之为低副。齿轮副（包括内，外啮合副，齿轮与齿条啮合副）：如果两齿轮中心相对位置已经被约束，则算作引入一个约束；如果两齿轮中心相对位置未被约束则算作引入两个约束。 4)何谓运动链?运动链与机构有何联系和区别? 运动链：构件通过运动副联接而构成的相对可动的构件系统称之为运动链。机构与运动链的区别：机构是具有一个固定构件的运动链。 5)何谓机构运动简图?它与机构示意图有何区别? 机构运动简图：根据机构的运动尺寸按照一定比例尺定出各运动副的位置，并用运动副的代表符号和国家规定的常用机构的简图符号以及简单的线条绘制的表现机构运动情况的简图。机构示意图：不严格按照比例尺画出。 6)何谓机构的自由度?在计算平面机构的自由度时应注意哪些问题? 机构自由度：机构具有确定的运动所必需给定的独立运动参数的数目。计算时应注意：复合铰链，虚约束，局部自由度

7)机构具有确定运动的条件是说明？说明机构的自由度数等于原动件。 1)何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何区别? 速度瞬心：两构件绝对速度相等的瞬时重合点。绝对速度瞬心：绝对速度为零的瞬心点。 2)何谓三心定理?有何用途？三心定理：彼此作平面相对运动的三个构件的瞬心在一条直线上。作用：求不直接成副的构件的速度瞬心。 3)速度瞬心法一般适用于什么场合?能否利用速度瞬心法对机构进行加速度分析? 4)何谓速度影像和加速度影像, 有何用途？ 5)机构中机架的影像在图中的何处? 1)何谓驱动力?何谓阻抗力?何谓有效阻力?何谓有害阻力? 驱动力：驱使机械运动的力。阻抗力：阻止机械运动的力。有效阻力：机械在生产过程中预定要克服的与生产工作直接相关的阻力。有害阻力：机械在运转过程中除掉生产阻力之外所受到的其他阻力。 2)何谓质量的动代换和静代换?各需满足哪些条件? 质量代换：为了简化构件惯性力的确定，设想把构件的质量按照一定条件集中作用质量的动代换：满足代换前后构件的质量不变，构件的质心位置不变，构件对质心轴的转动惯量不变。质量的静代换：满足代换前后构件的质量不变，构件的质心位置不变 3）构件所受的摩擦力的方向总与构件运动的绝对速度方向相反,对吗? 不对，滑动摩擦力的方向总与构件运动的绝对速度方向相反。 4)何谓当量摩擦系数?何谓当量摩擦角?为何要引进当量摩擦的概念?为什么槽面摩擦大于平面摩擦?是否因为槽面摩擦的摩擦系数f大于平面摩擦的摩擦系数所致? 当量摩擦系数：为了简化摩擦力的计算，将接触面的几何形状和实际摩擦系数f对于摩

机械原理思考题(参考答案)

机械原理思考题一、选择题 1、斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在 B 上，计算几何尺寸需按 A 参数进行计算。 A ．端面 B ．法面 2、标准齿轮限制最少齿数的原因是 C 。 A ．避免尺寸过大 B ．避免加工困难 C ．避免发生根切 D ．避免强度不足 3、与其它机构相比，凸轮机构的最大优点是 A 。 A ．容易使从动件得到各种预期的运动规律 B ．传动功率大、效率高 C ．制造方便，容易获得较高的精度 D ．从动件的行程可较大 4、在由若干机器串联构成的机组中，若这些机器的效率均不相同，其中最高效率和最低效率分别为ηmax 和ηmin ，则机组的总效率η必有如下关系： A 。 A ．η＜ηmin B ．η＞ηmax C ．ηmin ≤η≤ηmax D ．ηmin ＜η＜ηmax 。 5、宽径比B/D ≥0.2的刚性转子要在 B 校正面内进行动平衡校正。 A ．单个 B ．二个 C ．三个 6、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 B 。 A. 虚约束 B. 局部自由度 C. 复合铰链 7、单转动副机械自锁的原因是驱动力 B 摩擦圆。 A. 切于 B. 交于 C. 远离 8、对于双摇杆机构，最短杆与最长杆长度之和 B 大于其余两杆长度之和。 A. 一定 B. 不一定 C. 一定不 9、设计凸轮廓线时，若减小凸轮的基圆半径，则凸轮压力角将 A 。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 10、在减速蜗杆传动中，用 C 来计算传动比是错误的。 A. 21ω=i B. 12z z i = C. 12d d i = 11、在其他条件相同时，斜齿圆柱齿轮传动比直齿圆柱齿轮传动重合度 C 。 A. 小 B. 相等 C. 大

机械原理习题及解答

机构的结构分析 2-1填充题及简答题（1）平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。（2）平面机构中若引入一高副将带入个约束，而引入一个低副将带入个约束。（3）机构具有确定运动的条件是什么？（4）何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？（5）杆组具有什么特点？如何确定机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影响？答案：（1）平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1 （2）平面机构中若引入一高副将带入1个约束，而引入一个低副将带入2个约束。（3）机构具有确定运动的条件是：机构的自由度大于零，且自由度数等于原动件数。（4）复合铰链：在同一点形成两个以上的转动副，这一点为复合铰链。局部自由度：某个构件的局部运动对输出构件的运动没有影响，这个局部运动的自由度叫局部自由度。虚约束：起不到真正的约束作用，所引起的约束是虚的、假的。（5）杆组是自由度为零、不可再拆的运动链。机构的级别是所含杆组的最高级别。选择不同的原动件使得机构中所含杆组发生变化，可能会导致机构的级别发生变化。 2-2 计算下图机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度，虚约束等情况时必须一一指出，图中BC、ED、FG分别平行且相等。要使机构有确定运动，请在图上标出原动件。 2-2答案：B点为复合铰链，滚子绕B点的转动为局部自由度，ED及其两个转动副引入虚约束，I、J两个移动副只能算一个。

11826323=-?-?=--=h L p p n F 根据机构具有确定运动的条件，自由度数等于原动件数，故给凸轮为原动件。 2-3 题图2-3所示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，以AB 为原动件分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选EF 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同，机构的级别怎样？ 2-3答案：110273=?-?=F 。注意其中的C 、F 、D 、Ｈ点并不是复合铰链。以AB 为原动件时：此时，机构由三个Ⅱ级基本杆组与原动件、机架构成，机构的级别为二级。以EF 为原动件时：机构由1个Ⅱ级基本杆组，1个Ⅲ级基本杆组和机架组成。机构的级别为三级。显然，取不同构件为原动件，机构中所含的杆组发生了变化，此题中，机构的级别也发生了变化。 2-4 图示为一机构的初拟设计方案。试分析：

机械原理习题及答案

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 。

华科大版机械原理课后习题答案—第五六七章作业_

华科大机械原理课后习题答案第五、六、七章作业 5-2. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=28, z2=15, z2’=15, z3=35, z5’=1, z6=100,被切蜗轮的齿数为60,滚刀为单头.试确定齿数比z3’/z5和滚刀的旋向.(说明:用滚刀切制蜗轮相当于蜗杆蜗轮传动.) 解: 以1轮为主动轮,方向如图所示,可得蜗轮6的旋向,进而得滚刀的旋向. 依题意可得, i41 i46; 应有: 解之,得 5-5. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=60, z2=z2’=30, z3=z3’=40, z4=120, 轮1的转速n1=30r/min(转向如图所示).试求转臂H的转速n h.

解: 图中的周转齿轮系,其转化轮系的传动比的计算公式为 i H14 由此可解得: (负号表示与n 1反向) ; 5-8. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=20, z2=40, z3=20, z4=80, z4’=60, z5=50,z5’=55, z6=65, z6’=1, z7=60, 轮1、3的转速n1=n3=3000r/min(转向如图所示). 试求转速n7. 解: 依题意, n2 i34

对于周围齿轮系4’-5-5’-6; 此转化轮系的传动比计算公式为: i H 36 ; 由此解出 (负号表示与n 2反向); 进而 n 7= ; 在如图所示齿轮系中，已知各轮齿数1z =20，2z =40，3z =35，'3z =30，''3z =1， 4z =20，5z =75，'5z =80，6z =30，7z =90， 8z =30，9z =20，10z =50，轮1的转速1n =100r/min,试求轮10的转速10n 。解： 1n =100 则2n =2 1 1n =50r/min 在3-4-5-2 中，H n 35= 35 2523z z n n n n -=-- 在3’-5-5’-6-7中 ' 37 575'37'3z z n n n n n H -=--=

机械原理复习与习题

机械原理复习与习题第一章绪论复习思考题 1、试述构件和零件的区别与联系？ 2、何谓机架、原动件和从动件？第二章机械的结构分析复习思考题 1、两构件构成运动副的特征是什么？ 2、如何区别平面及空间运动副？ 3、何谓自由度和约束？ 4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？ 5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？ 6、机构具有确定运动的条件是什么？ 7、什么是虚约束？习题 1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。（a）(b) (c) 2、一简易冲床的初拟设计方案如图。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。

3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 第三章平面机构的运动分析复习思考题 1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？

2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？ 3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？ 4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？ 5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题 1、试求出下列机构中的所有速度瞬心。 (a) (b) (c) (d) 2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s-1，R=50mm，l A0=20mm，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v。题2图凸轮机构题3图组合机构 3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1

机械原理课后答案第章

第6章作业6—1什么是静平衡?什么是动平衡?各至少需要几个平衡平面?静平衡、动平衡的力学条件各是什么? 6—2动平衡的构件一定是静平衡的，反之亦然，对吗?为什么?在图示（a）（b）两根曲上平衡。机构在基座上平衡的实质是平衡机构质心的总惯性力，同时平衡作用在基座上的总惯性力偶矩、驱动力矩和阻力矩。 6—5图示为一钢制圆盘，盘厚b=50 mm。位置I处有一直径φ=50 inm的通孔，位置Ⅱ=0.5 kg的重块。为了使圆盘平衡，拟在圆盘上r=200 mm处制一通孔，试求处有一质量m 2 此孔的直径与位置。(钢的密度ρ=7.8 g／em3。)

解根据静平衡条件有: m 1r I +m 2 r Ⅱ +m b r b =0 m 2r Ⅱ =0 . 5×20=10 kg.cm m 1r 1 =ρ×(π/4) ×φ2×b×r 1 =7.8 ×10-3×(π/4)×52×5 ×l0=7.66 kg.cm 6，。 m 2r 2 =0.3×20=6 kg.cm 取μ W =4(kg.cm)/cm作质径积矢量多边形如图 m b =μ W W b /r=4×2.4／20=0.48 kg，θ b =45o 分解到相邻两个叶片的对称轴上

6—7在图示的转子中，已知各偏心质量m 1=10 kg，m 2 =15 k，m 3 =20 kg，m 4 =10 kg它们的回转半径大小分别为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 的回转半径均为50cm，试求m bI 及m bⅡ 的大小和方位(l 12 =l 23 =l 34 )。解根据动平衡条件有以μ W 作质径积矢量多边形，如图所示。则 6 。若 m bⅡ=μ W W bⅡ /r b =0.9kg，θ bⅡ =255o (2)以带轮中截面为平衡基面Ⅱ时，其动平衡条件为以μw=2 kg.crn／rnm，作质径积矢量多边形，如图 (c)，(d)，则 m bI =μ W W bI /r b ==2×27/40=1.35 kg，θ bI =160o

机械原理思考题

机械原理思考题 1. 何谓机器，何谓机构？它们有什么区别与联系？ 2. 参照内燃机的机构分析，试对机械手进行分解，说明它是由哪些机构组成的。3．何谓零件和构件？两者的区别是什么？ 4．何谓运动副？满足什么条件两个构件之间才能构成运动副？ 5．何谓“高副”和“低副”？在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束？6．具备什么条件，运动链才具有运动的可能性？ 7．具备什么条件，运动链才具有运动的确定性？ 8．具备什么条件，运动链才能成为机构？ 9．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？ 10．什么叫速度瞬心？相对速度瞬心和绝对速度瞬心有什么区别？ 11．在进行机构运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？ 12．什么叫三心定理？ 13．什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？ 14．何谓当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？ 15．矩形螺纹和三角形螺纹螺旋副各有何特点？各适用于何种场合？ 16．何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？ 17．为什么实际设计中采用空心的轴端？ 18．何谓机械效率？效率高低的实际意义是什么？ 19．何谓实际机械、理想机械？两者有何区别？ 20．什么叫自锁？在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？ 21．机械效率小于零的物理意义是什么？ 22．工作阻力小于零的物理意义是什么？从受力的观点来看，机械自锁的条件是什么？ 23．机械系统正行程、反行程的机械效率是否相等？为什么？ 24．什么是连杆、连架杆、连杆机构？连杆机构适用于什么场合？不适用于什么场合？ 25．平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪几种演化方法？其演化的目的何在？

机械原理课后题答案

选择填空：（1）当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将（ B ）确定运动。 A.有； B.没有； C.不一定；（2）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；（3）机构具有确定运动的条件是（B ）。 A.机构自由度数小于原动件数；机构自由度数大于原动件数； B.机构自由度数等于原动件数；（4）用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有（ B ）个自由度。 A.3； B.4； C.5； D.6；（5）杆组是自由度等于（ A ）的运动链。 A.0； B.1； C.原动件数。（6）平面运动副所提供的约束为（ D ）。 A.1； B.2； C.3； D.1或2；（7）某机构为Ⅲ级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是（ D ）。 A.含有一个原动件组； B.原动件； C.至少含有一个Ⅱ级杆组； D.至少含有一个Ⅲ级杆组；（8）机构中只有一个（D ）。 A.闭式运动链； B.原动件； C.从动件； D.机架。（9）具有确定运动的差动轮系中其原动件数目（ C ）。 A.至少应有2个； B.最多有2个； C.只有2个； D. 不受限制。（10）在加速度多边形中，连接极点至任一点的矢量，代表构件上相应点的____B__加速度；而其它任意两点间矢量，则代表构件上相应两点间的______加速度。 A.法向; 切向 B.绝对; 相对 C.法向; 相对 D.合成; 切向（11）在速度多边形中，极点代表该构件上_____A_为零的点。

A.绝对速度 B.加速度 C.相对速度 D.哥氏加速度（12）机械出现自锁是由于（ A ）。 A. 机械效率小于零； B. 驱动力太小； C. 阻力太大； D. 约束反力太大；（13）当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角＿B ＿。 A. 为0 0； B. 为090； C. 与构件尺寸有关；（14）四杆机构的急回特性是针对主动件＿D ＿而言的。 D. 等速运动； E. 等速移动； F. 变速转动或变速移动；（15）对于双摇杆机构，最短构件与最长构件之和＿H ＿大于其余两构件长度之和。 G. 一定； H. 不一定； I. 一定不；（16）当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余的两杆长之和，此时，当取与最短杆向邻的构件为机架时，机构为＿K ＿；当取最短杆为机架时，机构为＿L ＿；当取最短杆的对边杆为机架，机构为＿J ＿。 J. 双摇杆机构； K. 曲柄摇杆机构； L. 双曲柄机构； M. 导杆机构；（17）若将一曲柄摇杆机构转化为双曲柄机构，可将＿N ＿。 N. 原机构曲柄为机架； O. 原机构连杆为机架； P. 原机构摇杆为机架；（18）平面两杆机构的行程速比系数K 值的可能取值范围是＿S ＿。 Q. 10≤≤K ； R. 20≤≤K ； S. 31≤≤K ； D ．21≤≤K ；（19）曲柄摇杆机构处于死点位置时＿U ＿等于零度。 T. 压力角； U. 传动角； V. 极位夹角。（20）摆动导杆机构，当导杆处于极限位置时，导杆＿A ＿与曲柄垂直。 A. 一定； B. 不一定；

机械原理及设计思考题练习题(23)

第十三章滚动轴承 1. 滚动轴承的类型选择时，要考虑哪些因素? 2. 试画出调心球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承和推力球轴承的结构示意图。它们承受径向载荷和轴向载荷的能力各如何? 3. 说明下列滚动轴承代号的含义。即指出它们的类型、内径尺寸、尺寸系列、公差等级、游隙组别和结构特点等： 6212，N2212，7012AC ，32312／P5。 4.为什么角接触球轴承和圆锥滚子轴承必须成对使用? 5. 什么是滚动轴承的基本额定寿命?在基本额定寿命内，一个轴承是否会发生失效?为什么？ 6. 什么是滚动轴承的基本额定动载荷? 什么是滚动轴承的当量动载荷 ? 滚动轴承的寿命为什么要按当量动载荷来计算? 7.校核6306轴承的承载能力。其工作条件如下：径向载荷F r =2600N ，有中等冲击，内圈转动，转速 n ＝2000r ／min ，工作温度在 100°Ｃ以下，要求寿命 L h >10000h 。 8. 一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径 d=35 mm ，转速n=2 900 r ／min ，已知径向载荷F r =1 810N ，轴向载荷F a =740N ，预期计算寿命L h ′=6 000h ，试选择轴承的型号。 9. 某轴上正安装一对单列角接触轴承，已知两轴承的径向载荷分别为 F r1=1580 N ， F r2=1980 N ，外加轴向力F a =880N ，轴径d=40 mm ，转速n=2900 r ／min ，有轻微冲击，常温下工作，要求轴承使用寿命 L h =5000h ，用脂润滑，试选择轴承的型号。 10.如题10图.所示，某轴两端安装一对7307AC 轴承 ,轴承承受的径向力 F r1= 3390N ， F r2 = 1040N ，轴上外加轴向力 F ae = 870N ，工作平稳，轴的转速为n=1800r/min, 。（1）求出轴承所受的轴向载荷 F a1和F a2；(要求在图上标出轴承的派生轴向力 F d1和 F d2的方向) （2）求两轴承的当量动载荷P 1和P 2；（3）说明哪一个轴承可能先坏题10图. 11.某减速器高速轴用两个圆锥滚子轴承支承，见题11图.两轴承宽度的中点与齿宽中点的距离分别为 L 和1.5L 。齿轮所受载荷：径向力 F r ＝433N ，圆周力F t ＝1160N ，轴向力F a ＝267.8N ，方向如图所示；转速n ＝960r ／min ；工作时有轻微冲击；轴承工作温度允许达到120°Ｃ；要求寿命L h ≥15000h 。试选择轴承型号(可认为轴承宽度的中点即为轴承载荷作用点)。 F ae 2 1

机械原理习题及课后答案(图文并茂)

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。

机械原理课后全部习题答案

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）、√

机械原理各章练习题

机构的结构分析 1.选择题：（每题后给出了若干个供选择的答案，其中只有一个是正确的，请选出正确答案） (1)一种相同的机构_______组成不同的机器。。 A.可以 B.不能 C.与构件尺寸有关 (2)机构中的构件是由一个或多个零件所组成,这些零件间________产生任何相对运动。 A.可以 B.不能 C.变速转动或变速移动 (3)有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，则其自由度等于______。 A. 0 B. 1 C. 2 (4)原动件的自由度应为________。 A. -1 B. +1 C. 0 (5)基本杆组的自由度应为________。 A. -1 B. +1 C. 0 (6)理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律_______。 A.相同 B.不相同 (7)滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径应______凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径。 A.大于 B.小于 (8)直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角_______。 A.永远等于0度 B.等于常数 C.随凸轮转角而变化 (9)设计一直动从动件盘形凸轮，当凸轮转速及从动件运动规律V=V(S)不变时，若最大压力角由40度减小到20度时，则凸轮尺寸会_______。 A.增大 B.减小 C.不变 (10)凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生______冲击。 A .刚性 B.柔性 C.无刚性也无柔性 2.正误判断题： (1)机器中独立运动的单元体，称为零件。

(2)具有局部自由度和虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度和虚约束。 (3)机构中的虚约束，如果制造、安装精度不够时，会成为真约束。 (4)任何具有确定运动的机构中，除机架、原动件及其相连的运动副以外的从动件系统的自由度都等于零。 (5)六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。 (6)当机构的自由度 F>0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。 (7)运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或等于自由度。 (8)在平面机构中一个高副引入二个约束。 (9)平面机构高副低代的条件是代替机构与原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必需完全相同。 (10)任何具有确定运动的机构都是由机架加原动件再加自由度为零的杆组组成的。试题参考答案：平面连杆机构 1.选择题：（每题后给出了若干个供选择的答案，其中只有一个是正确的，请选出正确答案） (1)当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角________。 A.为0° B.为90° C.与构件尺寸有关 (2)四杆机构的急回特性是针对主动件作________而言的。 A. 等速转动 B. 等速移动 C. 变速转动或变速移动 (3)铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，则机构中________。

机械原理习题及解答

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。

机械原理习题附答案整理

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。

机械原理及设计思考题练习题 (23)

第十三章滚动轴承 1. 滚动轴承的类型选择时，要考虑哪些因素? 2. 试画出调心球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承和推力球轴承的结构示意图。它们承受径向载荷和轴向载荷的能力各如何? 3. 说明下列滚动轴承代号的含义。即指出它们的类型、内径尺寸、尺寸系列、公差等级、游隙组别和结构特点等：6212，N2212，7012AC ，32312／P5。 4. 为什么角接触球轴承和圆锥滚子轴承必须成对使用? 5. 什么是滚动轴承的基本额定寿命?在基本额定寿命内，一个轴承是否会发生失效?为什么？ 6. 什么是滚动轴承的基本额定动载荷? 什么是滚动轴承的当量动载荷? 滚动轴承的寿命为什么要按当量动载荷来计算? 7. 校核6306轴承的承载能力。其工作条件如下：径向载荷F r =2600N ，有中等冲击，内圈转动，转速n ＝2000r ／min ，工作温度在100°C 以下，要求寿命L h >10000h 。 8. 一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d=35 mm ，转速n=2 900 r ／min ，已知径向载荷F r =1 810N ，轴向载荷F a =740N ，预期计算寿命L h ′=6 000h ，试选择轴承的型号。 9. 某轴上正安装一对单列角接触轴承，已知两轴承的径向载荷分别为F r1=1580 N ，F r2=1980 N ，外加轴向力F a =880N ，轴径d=40 mm ，转速n=2900 r ／min ，有轻微冲击，常温下工作，要求轴承使用寿命L h =5000h ，用脂润滑，试选择轴承的型号。 10. 如题10图.所示，某轴两端安装一对7307AC 轴承 ,轴承承受的径向力F r1 = 3390N ， F r2 = 1040N ，轴上外加轴向力F ae = 870N ，工作平稳，轴的转速为n=1800r/min, 。（1）求出轴承所受的轴向载荷F a1和F a2；(要求在图上标出轴承的派生轴向力F d1和F d2的方向) （2）求两轴承的当量动载荷P 1和P 2；（3）说明哪一个轴承可能先坏题10图. 11.某减速器高速轴用两个圆锥滚子轴承支承，见题11图.两轴承宽度的中点与齿宽中点的距离分别为L 和1.5L 。齿轮所受载荷：径向力F r ＝433N ，圆周力F t ＝1160N ，轴向力F a ＝267.8N ，方向如图所示；转速n ＝960r ／min ；工作时有轻微冲击；轴承工作温度允许达到120°C ；要求寿命L h ≥15000h 。试选择轴承型号(可认为轴承宽度的中点即为轴承载荷作用点)。 F ae

机械原理答案重点(课后习题)

题2-14 图a 所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能保持人行走的稳定性。若以颈骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计算其自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构运动简图。解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图如虚线所示。(如图2-5所示) 2) 5=n 7=l p 0=h p 10725323=-?-?=--=h l p p n F 弯曲90o 时的机构运动简图题2-16 试计算如图所示各机构的自由度。图a 、d 为齿轮-连杆组合机构；图b 为凸轮-连杆组合机构（图中在D 处为铰接在一起的两个滑块）；图c 为一精压机机构。并问在图d 所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？

解： a) 4=n 5=l p 1=h p 11524323=-?-?=--=h l p p n F A 处为复合铰链 b) 解法一：5=n 6=l p 2=h p 12625323=-?-?=--=h l p p n F 解法二：7=n 8=l p 2=h p 虚约束0='p 局部自由度 2='F 12)0282(73)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 2、4处存在局部自由度 c) 解法一：5=n 7=l p 0=h p 10725323=-?-?=--=h l p p n F 解法二：11=n 17=l p 0=h p 虚约束263010232=?-+?='-'+'='n p p p h l 局部自由度 0='F 10)20172(113)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l C 、F 、K 处存在复合铰链 d) 6=n 7=l p 3=h p 13726323=-?-?=--=h l p p n F 齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1