西北工业大学机械原理习题答案教材
西工大教材-机械原理各章习题及答案
电动机所需的功率为
p = ρ • v /η = 5500 ×1.2 ×10−3 / 0.822 = 8.029(KW )
5-8 在图示斜面机构中，设已知摩擦面间的摩擦系数 f=0.2。求在 G 力作用下（反行程），此斜面 机构的临界自锁条件和在此条件下正行程（在 F 力作用下）的效率。 解 1）反行程的自锁条件 在外行程（图 a），根据滑块的平衡条件：
解 1 ） 取 比 例 尺 μ 1 ＝ 1mm/mm 绘 制 机 构 运 动 简 图 （ 图 b ）
(a)
2 ）计算该机构的自由度
n=7
pι=9
ph=2（算齿轮副，因为凸轮与齿轮为一体） p’=
F’= F=3n-2pe-ph
=3x7-2x8-2 =1
G7
D 64 C
EF
3
9
B
2
8
A
ω1
b)
2-6 试计算如图所示各机构的自由度。图 a、d 为齿轮一连杆组合机构；图 b 为凸轮一连杆组合 机构（图中在 D 处为铰连在一起的两个滑块）；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？
C3 重合点继续求解。
解 1）速度分析（图 b）取重合点 B2 与 B3，有
方向 大小 ？
v vv vB3 = vB2 + vB3B2 ⊥ BD ⊥ AB // CD ω1lAB ?
D
C
3 d3
ω3
4
ω3 90°
2
B（B1、B2、B3）
ω1
A1 ϕ = 90°
机械原理(西工大第七版)习题册答案1——7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)。
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。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
西北工业大学机械原理课后答案第4章
第四章 平面机构的力分析题4-7机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力（力矩）与输入力（力矩）之比值，即Δ=d r d r F F M M //=。
试求图示各机构在图示位置时的机械效益。
图a 所示为一铆钉机，图b 为一小型压力机，图c 为一剪刀。
计算所需各尺寸从图中量取。
（a ） (b) (c)解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力 见下图（a ）由构件3的力平衡条件有：02343=++R R rF F F由构件1的力平衡条件有：04121=++d R R按上面两式作力的多边形见图（b ）得θcot ==∆d r F F（b ）作压力机的机构运动简图及受力图见（c ）由滑块5的力平衡条件有：04565=++R R F F G由构件2的力平衡条件有：0123242=++R R R 其中 5442R R =按上面两式作力的多边形见图（d ），得tF G =∆(c) 对A 点取矩时有 b F a F d r ⋅=⋅ab =∆其中a 、b 为F r 、F d 两力距离A 点的力臂。
tF G =∆(d)(a)(b)drR41F R43F dG题4-8在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（为常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆质量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离l BS2=l BC/3。
试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。
解：1) 选定比例尺, mmml005.0=μ绘制机构运动简图。
(图(a) )2）运动分析：以比例尺vμ作速度多边形，如图(b)以比例尺aμ作加速度多边形如图4-1 (c)244.23smcpaaC=''=μ2222100smspaaS=''=μ22215150sBCcnlalaBCtBC=''==μμα3) 确定惯性力活塞3：)(37673333NagGamFCSI=-=-=方向与cp''相反。
机械原理(西工大第七版)习题册答案1——7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。
西北工业大学机械原理课后答案第2章（可编辑）
第二章 机构的结构分析题2-11 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2-11a)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2-11b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(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2-11d)。
题2-11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2-12 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。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
第七版《机械原理》-西北工业大学孙恒-配套习题册答案详解
题 2-8 图示为一刹车机构。刹车时，操作杆 1 向右拉，通过构件 2、3、4、5、6 使两闸瓦刹住车轮。试计 算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。（注：车轮不属于刹车机构中的构件。）
解：1)未刹车时，刹车机构的自由度
n 6 pl 8 ph 0
F 3n 2 pl ph 3 6 28 0 2
2) n 5 pl 7 ph 0
F 3n 2 pl ph 35 2 7 0 1
所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能 为机架，
自由度，并作出大腿弯曲 90 度时的机构
简图。大腿弯曲 90 度时的机构运动简图
题 2-6 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
销子与件 5 上的连杆曲线槽组成的销槽联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 lAB=lAD=90mm,lBC=lCD=25mm，试绘制机构的运动简图，并计算其自由度。
p 2 pl ph 3n 2 17 3 310 3 4 局部自由度 F 4
F 3n (2 pl ph p) F 313 (217 4 4) 4 1
解法二：如图 2-7（b）
局部自由度 F 1 F 3n (2 pl ph p) F 3 3 (2 3 1 0) 1 1
压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成： 此机构由偏心轮 1’（与齿轮 1 固结）、连杆 2、滑杆 3、摆杆 4、齿轮 5、滚子 6、滑块 7、冲头 8 和机 架 9 组成。偏心轮 1’与机架 9、连杆 2 与滑杆 3、滑杆 3 与摆杆 4、摆杆 4 与滚子 6、齿轮 5 与机架 9、滑 块 7 与冲头 8 均组成转动副，滑杆 3 与机架 9、摆杆 4 与滑块 7、冲头 8 与机架 9 均组成移动副，齿轮 1
机械原理(西工大第七版)习题册答案1——7章
题入2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。
解：分析机构的组成： 此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。
故 解法一：7=n 9=l p 2=h p 解法二：8=n 10=l p 2=h p 局部自由度1='F题2-3如图a 所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。
其偏心轮1绕固定轴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1按图示方向连续转动时，可将设备中的空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。
由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。
试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(如图题2-3所示)2) 3=n 4=l p 0=h p题2-4 使绘制图a 所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算题2-4其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(2) 7=n 10=l p =h p 题2-5 图a 关节机构，机架，试绘制其机构运动简图和计算其自由度，90度时的机构运动简图。
解：1)取比例尺,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题2-6 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 连杆组合机构（图中在D 处为铰接在一起的两个滑块）；图c 所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5解： a) 4=n 5=l p b) 解法一：5=n 6=l p 解法二：7=n 8=l p 2=h p 局部自由度 2='Fc) 解法一：5=n 7=l p 解法二：11=n 17=l p 虚约束10232+⨯='-'+'='n p p p hl 局部自由度 0='F d) 6=n 7=l p =h p 齿轮3与齿轮5的啮合为高副约束，故应为单侧接触）将提供1齿条7与齿轮5故应为双侧接触）将提供2题2-7试绘制图a 所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机并计算其机（图中凸轮1原动当其转动时，分别推动装于四个活塞上A 、B 、C 、D 使活塞在相应得气缸内往复运动。
西北工业大学机械原理习题答案
p'=1F'=1
2×14＋1－1)－1=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
计算下列机构的自由度，并判断机构级别。
1—10 1）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断有无确定运动：
方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC 方向：C→D ⊥CD B→A C→B ⊥CB
大小： ？ ω1lAB？ 大小：ωCD2lCD？ ω12lABωCB2lCB？
有：vC=0，ω3=0，ω2=0.5ω1aC=aCt=1.5aB=1.5ω12lAB
方向： ? ⊥AB ⊥BC∥BC
大小： ？ ω1lAB？ 0 ?
在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束
n=9pl=13ph=0
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×9－(2×13＋0－0)－0=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
3）杆组拆分，并判断机构级别：
（从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为II级机构。
1—111）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=3
pL=4pH=0
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×3－（2×4＋0－0）－0
=1
图b)缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=3
pL=4pH=0
2）计算自由度，并判断有无确定运动：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2)分析机构是否具有确定运动
n=5pL=7pH=0p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×5－(2×7＋0－0)－0＝1
机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动
想一想
1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗?
2为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE即可，为什还要引入机构ABC？(可在学过第三章后再来想想)
1—5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。
1—1填空题：
1．机械是机器和机构的总称。
机械原理课程的研究内容是有关机械的基本理论问题。
2．各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动的装置。
如：齿轮机构、连杆机构、凸轮机构等。
3．凡用来完成有用功的机器是工作机。
如：机床、起重机、纺织机等。
凡将其它形式的能量转换为机械能的机器是原动机。
如：电动机、蒸气机、内燃机等。
2．计算机构自由度的目的是什么?
3．当机构的自由度小于1时，可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？
计算1-6~1-9题各机构的自由度。
1—61）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并机构判断有无确定运动：
在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束
绘制机构运动简图(见图b)
2)分析机构是否具有确定运动
n=3
pL=4pH=0
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×3－(2×4＋0－0)－0
=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
想一想：
通过对本油泵机构运动简图的绘
制，你对机构运动简图的作用和优点有
何进一步的认识?
1—4图a所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=3
pL=4pH=0
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×3－（2×4＋0－0）－0
=1
图b)缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=3
pL=4pH=0
12．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。
13．机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。
1—2试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。其中：
图a)唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。
解1)选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)
2)分析是否能实现设计意图
n=3
pL=4pH=1
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×3－(2×4＋1－0)－0
=0
机构有无确定运动？无确定运动
能否实现设计意图？不能
3)提出修改方案（图c）
c)
想一想：
1．通过本题．你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会?
n=10pL=14pH=1
p'=1F'=×10－(2×14＋1－1)－1=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
计算下列机构的自由度，并判断机构级别。
1—10 1）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
8．构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统是运动链，若组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统称为闭链，若未构成首尾封闭的系统称为开链。
9．在运动链中，如果将其中一个构件固定而成为机架，则该运动链便成为机构。
10．平面机构是指组成机构的各个构件均在同一个平面上运动。
11．在平面机构中，平面低副提供2个约束，平面高副提供1个约束。
n=8pL=10pH=2
p'=1F'=1
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×8－(2×10＋2－1)－1=2
机构原动件数目＝2机构有无确定运动？有确定运动
1—81）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：
在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束
n=8pL=10pH=2
p'=0F'=1
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×8－(2×10＋2－0)－1=1
机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动
1—71）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：
在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束
4．在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。
5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。
6．两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。
7．面接触的运动副称为低副，如移动副、转动副等。
点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×3－(2×4＋0－0)－0
=1
1—3 试绘出图a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(各部分尺寸由图中直接量取)。图中偏心轮1绕固定轴心A转动，外环2上的叶片a在可绕轴心c转动的圆柱3中滑动，将低压油从右湍吸入，高压油从左端排出。
解：1)选取适当比例尺μl，
n=10pL=13pH=2
p'=0F'=1
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×10－(2×13＋2－0)－1=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
1—91）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：
在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束