机械原理与机械设计 上册 范元勋 课后答案
(完整版)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）、√第二章 机构的结构分析2-7 是试指出图2-26中直接接触的构件所构成的运动副的名称。
机械原理课后习题答案
第四章课后习题4—12图示为一曲柄滑块机构的三个位置，F为作用在活塞上的力转动副A及B上所画的小圆为摩擦圆，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（构件重量及惯性力略去不计）。
解：上图中构件2受压力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐减小，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受压力，故FR12应切于摩擦圆的下方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA在逐渐增大，相对角速度ω23也沿顺时针方向，故FR32应切于摩擦圆的上方。
R32解：上图构件2依然受压力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB逐渐减小，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受压力，故F R12应切于摩擦圆的下方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA逐渐减小，故相对角速度ω23沿逆时针方向，F R32应切于摩擦圆的下方。
解：上图构件2受拉力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐增大，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受拉力，故FR12应切于摩擦圆的上方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA逐渐减小，故相对角速度ω23沿顺时针方向，FR32应切于摩擦圆的下方。
4-13 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆2上的外载荷，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力FR12及FR32方位（不考虑构件的重量及惯性力，解：经受力分析，FR12的方向如上图所示。
在FR12的作用下，2相对于3顺时针转动，故FR32应切于摩擦圆的左侧。
补充题1 如图所示，楔块机构中，已知γ＝β＝60°，Q ＝1000N 格接触面摩擦系数f ＝0.15，如Q 为有效阻力，试求所需的驱动力F 。
解:对机构进行受力分析,并作出力三角形如图。
对楔块1，R 21R310F F F ++=由正弦定理有21sin(602sin(90R F F ϕϕ+-=））o o ① 对楔块2，同理有R12R320Q F F ++=sin(90sin(602ϕϕ+-=））o o ②sin(602sin(602F Q ϕϕ+=⋅-））o o且有2112R R F F = ，8.53arctgf ϕ＝＝o ③联立以上三式，求解得F ＝1430.65N2 如图示斜面机构，已知：f （滑块1、2与导槽3相互之间摩擦系数）、λ（滑块1的倾斜角）、Q （工作阻力，沿水平方向），设不计两滑块质量，试确定该机构等速运动时所需的铅重方向的驱动力F 。
机械原理课后习题答案
inva )
=6.8mm
分度圆半径r=mz/2=10*18/2=90mm
齿槽宽：ea=2π ra/z-sa
分度圆齿厚s=π m/2=15.7mm
=28.1mm
齿顶圆半径ra=r+ha*m=90+10=100mm
基圆半径rb=rcosα=90cos200=84.57mm
inv200=0.0148
齿顶圆压力角
第2章 平面机构的结构分析
2-7：计算自由度，指出所有的复合铰链、局部自由度和虚约束，判定运动 是否确定； 解：自由度：
a) F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1；确定 b) F=3n-2PL-PH=3*6-2*8=2；不确定 c) F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；确定 d) F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；确定
从而lAB+lBC, lBC-lAB可求得,最后确定lAB和lBC； 设计步骤：
①取一点A，并定D点； ②以D为圆心，作圆； 根据CD摆角15°定C1，C2点； ③ 量取lAC1,lAC2
lAB+lBC=430 lBC-lAB=348
C2 15° 15°C1
B A
lAB=41
A
B1
D
lBC=389
B2
虚约束
局部自由度
复合铰链
a)
b)
c)
d)
机械原理 作业
第2章 平面机构的结构分析
2-8：计算自由度；确定机构所含杆组的数目与级别；确定机构级别。画出 瞬时替代机构； 解：自由度：
a) F=3n-2PL-PH=3*7-2*10=1；Ⅱ级 b) F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1；Ⅲ级
机械原理与机械设计-上册-范元勋-课后答案
介绍本课程的学习目的、内容及学习 方法，强调理论与实践相结合的重要 性。
机械原理部分 绪论
01
课程学习方法
02
内容
03
重视基本概念的理解：理解机械的基本概念、原理 和特点是学好本课程的基础。
机械原理部分 绪论
掌握分析方法
学会运用机构分析的基本方法，如运 动分析和力分析，是解决实际问题的 关键。
传动
定义
利用两齿轮之间的啮合实现动力的传递。
应用
直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮等。
特点
效率高，结构紧凑，传动平稳可靠，但制造安装要求高。
04
轴系零部件部分
轴
01
轴的材料与制造
02
轴的材料通常为钢、铸铁或合金钢，也可以根据需要选择其他
材料。
轴的制造方法包括铸造、锻造、切削加工和磨削加工等。
03
加强实践环节
通过实验、课程设计和实习等实践环 节，加深对理论知识的理解，提高实 际操作能力。
机械原理部分 绪论
机构学的重要性
内容
机构学在机械工程中的地位：机构学是机械工程的核心学科之一，为各种机械装置的设计、分析和优化 提供了理论基础。
机械原理部分 绪论
机构学的发展趋势
随着科技的不断进步，机构学在理论和应用方面也在不断创新和发展，如机器 人技术、微型机械等。
传动
定义
利用带与带轮之间的摩擦力实现动力的传递。
应用
V带、平带等。
传动
• 特点：结构简单，成本低，缓冲吸振，过载时打滑可保护其 他零件不受损坏。
传动
定义
利用链条与链轮之间的啮合实现动力的传递。
应用
滚子链、齿形链等。
机械原理习题册答案
机械原理习题册答案机械原理习题册答案机械原理是工程学中的重要基础课程，它涉及到物体的平衡、运动和力学性质等方面。
在学习过程中，习题是非常重要的辅助工具，通过解答习题可以巩固所学的理论知识，提高解决问题的能力。
本文将为大家提供一些机械原理习题册的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
第一章：力的平衡1. 如图所示，一个质量为10kg的物体受到一个斜面上的力F1，斜面与水平面的夹角为30度。
已知物体在斜面上不发生滑动，求力F1的大小。
解答：根据力的平衡条件，物体在斜面上的重力与斜面对物体的支持力之和等于零。
设物体的重力为G，支持力为N，则有：G = mg = 10kg * 9.8m/s^2 = 98NN = G * cosθ = 98N * cos30° ≈ 84.85N由此可得，力F1的大小为84.85N。
2. 如图所示，一个质量为5kg的物体受到一个斜面上的力F2，斜面与水平面的夹角为45度。
已知物体在斜面上发生滑动，滑动摩擦系数为0.2，求力F2的大小。
解答：根据力的平衡条件，物体在斜面上的重力与斜面对物体的支持力之和等于物体受到的力F2。
设物体的重力为G，支持力为N，则有：G = mg = 5kg * 9.8m/s^2 = 49NN = G * cosθ = 49N * cos45° ≈ 34.65N摩擦力f = μN = 0.2 * 34.65N = 6.93N由此可得，力F2的大小为49N + 6.93N = 55.93N。
第二章：力的作用效果1. 如图所示，一个质量为2kg的物体受到一个力F3，使其沿水平方向匀速运动。
已知物体受到的摩擦力为4N，求力F3的大小。
解答：根据力的作用效果，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度。
设物体的质量为m，加速度为a，则有：F3 - 4N = ma由于物体沿水平方向匀速运动，加速度a为零。
因此，有：F3 - 4N = 0F3 = 4N由此可得，力F3的大小为4N。
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[解]
（1）取μι作机构运动简图；
μl
=
0.002
m mm
C3
lBC =
l
2 AB
+
l
2 AC
−
l AB
⋅ lAB
⋅ cos135
= 302 + 1002 − 30 ×100 × cos135 = 123 (mm)
B
D
2
1 ω1
A
ϕ1
4
E
（2）速度分析 取C为重合点：C( C2, C3)
vB → vC 2 → vD ,vE → ω2
p(c3)
ω2
2
D
c2
2) 求aC2
aC 2 = aB
+ aCn 2B
+
at C 2B
=
aC 3
+
aCk
2C 3
+ aCr 2C 3
方向： B→A C→B ⊥CB
0 ⊥CБайду номын сангаас向下 ∥BC e
大小： √ √
?
0√
?
E
d
b
其中:
an C 2B
= ω2 2
lBC
=
2.02
4
C P34
1
A P12
题3-1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。
b) P13
P34 B
3
P 23 →∞
2
P12
A
4
C P14→∞
P24
1
题3-1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。
c)
P13 P14 C
4
→∞ P 34
M
vM
机械原理课后习题答案
《机械原理》课后习题答案第2章（P27）2-2 计算下列机构的自由度，如遇有复合铰链、局部自由度、虚约束等加以说明。
（a）n=3，p l=3 F=3*3-2*3=3（b）n=3，p l=3，p h=2 F=3*3-2*3-2=1 （B处有局部自由度）（c）n=7，p l=10 F=3*7-2*10=1（d）n=4，p l=4，p h=2 F=3*4-2*4-2=2 （A处有复合铰链）（e）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （A或D处有虚约束）（f）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （构件4和转动副E、F引入虚约束）（g）n=3，p l=5 F=(3-1)*3-(2-1)*5=1 （有公共约束）（h）n=9，p l=12，p h=2 F=3*9-2*12-2=1 （M处有复合铰链，C处有局部自由度）2-3 计算下列机构的自由度，拆杆组并确定机构的级别。
（a）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1由于组成该机构的基本杆组的最高级别为Ⅱ级杆组，故此机构为Ⅱ级机构。
（b）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1此机构为Ⅱ级机构。
（c）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1拆分时只须将主动件拆下，其它构件组成一个Ⅲ级杆组，故此机构为Ⅲ级机构。
2-4 验算下列运动链的运动是否确定，并提出具有确定运动的修改方案。
（a）n=3，p l=4，p h=1 F=3*3-2*4-1=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：（b）n=4，p l=6 F=3*4-2*6=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：12或第3章（P 42）3-2 下列机构中，已知机构尺寸，求在图示位置时的所有瞬心。
（a ） （b ） （c ） (a) v 3=v P13=ω1P 14P 13μl3-6 在图示齿轮连杆机构中，三个圆互作纯滚，试利用相对瞬心P 13来讨论轮1与轮3的传动比i 13。
第5章 （P 80）5-2 一铰接四杆机构（2）机构的两极限位置如下图：35-3题略解：若使其成为曲柄摇杆机构，则最短杆必为连架杆，即a 为最短杆。
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。
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3-7图示用铰链四杆机构作为加热炉门的起闭机构。炉门上两 铰链的中心距为50 mm,炉门打开后成水平位置时，要求炉门 的外边朝上，固定铰链装在y-y轴线上，其相互位置的尺寸如 图上所示。试设计此机构。
解：
l
2
mm mm
作图法：求得
l AB l 34 68 l CD l 53 106 l AD l 46 92
//导路 ⊥AB ⊥导路
？
1 lAB
？
aB3aB2arB3B2
//导路 B→A ⊥导路
？ 12 lAB ？
a B 2 220 lA B 4 0 0 .0 0 5 2m 0 s2
作加速度多边形：
VB21lAB 2 00.05 1ms 取 v作速度 V 多 B3 边 vp形 3b0.72
aB3 a b3' 14ms
AC 1 AC 2
2
25
68 2
46 .5(mm )
l AB 46 .5 25 21 .5
1、图（a）和图（b）分别为滚子对心直动从动件盘形凸轮机 构和滚子偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知：R=100mm， OA=20mm，e=10mm，rT=10mm，试用图解法确定；当凸轮 自图示位置（从动件最低位置）顺时针方向回转90°时两机构 的压力角及从动件的位移值。
解：
1计算极位夹角
180 K 1 36 K 1
l
1 mm mm
2 作 C 1C 2
50 mm
作 OC 1C 2 OC 2 C 1 90 54 得 O 点
AC 1 b a l BC l AB 25
AC 2 b a l BC l AB 68
l BC
求加速度 a B 3
待求点 B 3 为动点，求 V B 3
VB3 VB2VB3B2
aB3aB2arB3B2
//导路 B→A ⊥导路
//导路 ⊥AB ⊥导路
？
1 lAB
？
VB21lAB 2 00.05 1ms
？ 12 lAB ？
a B 2 220 lA B 4 0 0 .0 0 5 2m 0 s2
作加速度多边形：
（2）解题步骤VB为： VC2 (VD,VE)及aB aC2 (aD,aE)
(3）求VD,VE，3。 VB lAB1 0.03100.3米/秒 取pb45毫米表V示B，则v 04.530.006米 毫 7/秒 米。
由VC2 V BVC2B VC3 VC2C3 求VC3
AB, C2B //C2B
证 N2B2 2N2, N2A2 1N2,
A2B2 N2B2 A2N2
2N2 1N2 12
N1B1 2N1, N1A1 1N1,
A1B1 N1B1 N1A1
2N1 1N1 12
A2B2 A1B1
A1B2 1N1 N12 12 A2B1 1N2 N22 12
A1B2 A2B1
5-6有一对渐开线标准直齿轮啮合，已知z1=19，z2=42，m=5mm。 （1）试求当α′=20°时，这对齿轮的实际啮合线B1B2的长、作用 弧、作用角及重合度ε；（2）绘出一对齿和两对齿的啮合区图（选 适当的长度比例尺μl，不用画出啮合齿廓），并按图上尺寸计算重 合度。，
3
VF3 lFE
p3f lFE
20.3，逆
5
VCB1ra lCB
ds，顺
求加速度
根据影像法求 a D、a B
aF1 aF3 aDaDaC aB
aF n3aF t3aF 1aF3F 1aF k3F 1
F→E ⊥FE F→A ∥AF ⊥f1f3
V
2 F1
l FE
？ 12 lFA
？ 21VF3F1
aCaBaC n BaC t BaDaC n DaC t D
pb bc2
c3c2
式中VC3 0
作速度多边形pbc2,然后按速度影象法，作Δbec2∽ΔBEC得 e点，再从e点作ed⊥bc2得d点，则 VE=(pe)μv=26×0.0067=0.1742m/s指向如图。 VD=(pd)μv=34×0.0067=0.2278m/s指向如图
确定 3
3
2
VC 2 B lC 2 B
求 aC2
B A,C2 B C2B
// C 2 B
C2B
b'
b
'c
'' 2
c
'' 2
c
' 2
k
'
c
' 2
k '
式中 aC 3 0
an C2B
l 2
C2B 2
0.1244 0.5m/ s2,
ak C2C3
23VC2C3
220.1775
0.71m/
s2.
选取a
m/ s2 0.033
mm
, aCk 2C3的方向为V将C2C3沿3方向（逆时针）90转
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)
1-6自动倾卸机构
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。
中文书2—5颚式破碎机 已知xD=260mm, yD=480mm, xG=400mm, yG=200mm,
lABLCE10m 0,mlBCLBE50m 0,mlCD300mm , lEF40m 0m , lGF685mm , lBCLBE50m 0m
移至F点知顺时针
2）求加速度 aBaCaEaF5 加速度影像法求 a E
aC naC t aBaC nBaC t B
C→D ⊥CD B→A C→B ⊥CB
BC CE BE b'c' c'e' b'e'
V
2 C
l CD
?
12 lAB
V
2 CB
l CB
?
求得e΄
aF naF t aEaF n E aF t E
2
V2 lCP12
0.252.351逆 0.105
3-6
3-6 以AF1为基准,将机构的第二个位置AF2C2D刚化 绕A逆时针反转,得反转点C`2,连C`2C1作其垂直 平分线,垂直平分线与AF1线的交点,即为所求点 B1点,连AB1C1D即为要求的铰链四杆机构.
以AF2为基准,将机构的第1个位置AF1C1D刚化绕 A顺时针反转,得反转点C`1,连C`1C2作其垂直平 分线,垂直平分线与AF2线的交点,即为所求点B2 点,连AB2C2D即为要求的铰链四杆机构.
作基圆、偏距圆、实际廓线、理论廓线。作
∠C0OC1=90º在基圆上交于C1点与偏距圆相切并 延长即为反转后的导路方向线，此线与理论廓
线交于B1点，B1点即为反转后的滚子中心的位 置。过B1点作滚子得与实际轮廓线的相切点。
4-3
题5—1证明同一基圆展成的两支同侧渐开线或两支异侧渐开线上任何一点 处的法向距离均相等。
3-8 作机架AD连线，作摇杆的一个与 机架成45°角的极限位置C1连AC1 且作θ角与摇杆轨迹交点即为摇 杆另一极限位置C2。
解： 180 K 1 36,
K 1
取l
2 mm mm
情况一AA：CC12
ab, ba
AC2
86,
AC1
3
6
a
l
AC 2
2
AC1Biblioteka 22550 (mm )
b
l
AC 2
1 45, 13r0a/d s, 逆时针
求：5 , 5
解：1）求速度 VB V C VE VF5
VC VB VCB
⊥CD ⊥AB ⊥CB ？ ω1lAB ？
根据速度影像求V E
VF VE VFE
⊥GF P→e ⊥FE
？ Pe v ？
5
fpv
lGF
1.7rads将pf
移至F点知顺时针
2）求加速度 aBaCaEaF5 加速度影像法求 a E
P23 P24
P12
P24 P12
P13
P23
P12→∞
P14
P14 ∞
P34
∞
P23
P34
P13
↑∞
2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s-1，R=50mm，
lA0=20mm，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v。
解：
当 0 时，
V 2 V 1 1 l OA 10 0 . 02
(bc 2 ) v lC 2 B
37 .5 0.0067 0 .124
2秒 1
由V
C
2
的代表向量
B
bc
知
2
的方向为逆时针。
3
（4）求 a D , a E , 3.
aB
a
n B
l
AB
2 1
0 . 03
10 2
3米
/ 秒 2。
由aC2 aB
a
n C
2
B
a
t C
2
B
aC3
ar C 2C 3
ak C 2C 3
V
2 FE
l FE
?
5laFF tGf'"lF f'G a 22rasd2 将f"' f'移至 F知5逆时针
中文书：2－9已知曲柄长度l1=0.05m ,角速度ω1＝20rad/s,图解法确定 该机构在1＝45º时导杆3的速度v3与角速度a3.
解题思路：VB1 VB2 构件2与构件 3在B处形成重合点
aC naC t aBaC nBaC t B
C→D ⊥CD B→A C→B ⊥CB
BC CE BE b'c' c'e' b'e'