机械设计基础1练习题--平面机构的结构分析
平面机构的结构分析机械原理习题集答案
2）求 、
3）求当 =0时
由渐开线函数表查得：
2、试问渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数 应为多少，又当齿数大于以上求得的齿数时，基圆与齿根圆哪个大？
解
由 有
当齿根圆与基圆重合时，
当 时，根圆大于基圆。
3、一个标准直齿圆柱齿轮的模数 =5mm，压力角 =20º，齿数 =18。如图所示，设将直径相同的两圆棒分别放在该轮直径方向相对的齿槽中，圆棒与两侧齿廓正好切于分度圆上，试求1）圆棒的半径 ；2）两圆棒外顶点之间的距离（即棒跨距） 。
机构的基本杆组图为
此机构为Ⅱ级机构
3）取构件EG为原动件时
此机构的基本杆组图为
此机构为Ⅲ级机构
平面机构的运动分析
1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号 直接标注在图上）。
2、在图a所示的四杆机构中， =60mm， =90mm， = =120mm， =10rad/s，试用瞬心法求：
1）当 = 时，点C的速度 ；
解
取坐标系xAy，并标出各杆矢量及方位角如图所示：
1）位置分析机构矢量封闭方程
分别用 和 点积上式两端，有
故得：
2）速度分析式a对时间一次求导，得
上式两端用 点积，求得：
式d）用 点积，消去 ，求得
3）加速度分析将式（d）对时间t求一次导，得：
用 点积上式的两端，求得：
用 点积（g），可求得：
351.063
平面连杆机构及其设计
1、在图示铰链四杆机构中，已知： =50mm， =35mm， =30mm， 为机架，
1）若此机构为曲柄摇杆机构，且 为曲柄，求 的最大值；
2）若此机构为双曲柄机构，求 的范围；
机械设计基础习题集
机械设计基础习题集绪论复习思考题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？第一章平面机构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)第二章机构运动分析基础习题1、已知O1O2=20cm,试求如图所示位置，AO1以ω1=6rad/s(逆时针)运转时，求O2A的角速度ω2。
2、半径是R的半圆形凸轮沿水平方向向右移动，使推杆AB沿铅直导轨滑动，在图示位置时凸轮具有速度v和加速度a，求这瞬时推杆AB的速度和加速度。
3、图示一铰接四连杆机构在某一瞬时的位置，设作匀角速度转动，利用矢量瞬时分析法求杆和杆的角速度和角加速度。
4、图示机构中，已知杆相对于杆的角速度为，相对角加速度为0，利用瞬时矢量分析法求此瞬时杆的角速度和角加速度。
5、图示一偏心圆盘凸轮机构在某瞬时的位置。
设凸轮以匀角速度转动，求此时杆的速度和加速度6、图示一对内接齿轮，齿轮与机座固结，齿轮由连杆带动在齿轮上滚动，已知连杆相对机座（齿轮）的角速度为，齿轮与齿轮的节园半径分别为和。
试求相对于连杆的角速度。
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。
《机械原理》练习册及答案
《机械设计基础》习题网上选答第3章平面机构的结构分析1判断：（1）大多数的常用机构是空间机构(×)（2）一个作平面运动的构件有2个独立运动参数(×)（3）一个作平面运动的构件有5个自由度(×)（4）转动副的约束数为2(√)（5）高副的约束数为1(√)（6）由于两构件接触，便限制了构件的某些独立运动。
(√)（7）为了定性的表述个构件间的相互关系，不按比例尺绘制的机构图形称为机构运动简图。
(×) （8）采用复合铰链，可以使机构工作起来省力。
(×)（9）机构采用局部自由度会影响机构的输出运动的自由度。
(×)（10）机构的自由度大于零是机构具有确定相对运动的必要条件。
(×)（11）为了定性的表述各构件间的相互关系，不按比例尺绘制的机构图形称为机构简图。
(√) （12）机构自由度数目就是机构杆组的数目。
(×)2填空：（1）2 个以上的构件以运动副联接构成的系统称为运动链。
（2）机构中输入运动的构件称为主动件。
（3）机构是由(主动件)、(从动件)和(机架)三部分组成。
（4）构件上参与接触的点、线、面称为运动副元素。
（5）移动副保留1个自由度。
（6）两构件组成平面高副时其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓。
（7）一个构件具有多个转动副时，则应在两条线交接处涂黑。
（8）机构是具有确定的相对运动的实物组合。
（9）作为平面运动构件的位置，可由三个独立参数来决定。
3名词解释：（1）机构运动简图（2）.运动副：两构件接触而形成的可动联接称为运动副。
（3）.转动副：允许构件作相对转动的运动副。
（4）移动副：允许构件作相对移动的运动副。
（5）..机构：一个构件固定并使另几个构件按给定的运动规律运动，这样的运动链构成机构。
（6）.原动件：也称主动件，机构中按外部给定的运动规律运动的构件。
（7）.高副：由两构件点接触或线接触构成的运动副。
（8）.自由度：允许外部给与机构独立位置参数的数目。
机械设计基础IA--第一章平面机构的自由度及速度分析--习题与答案
第1章 平面机构的自由度和速度分析本章要点：1、理解运动副及其分类，熟识各种平面运动副的一般表示方法；了解平面机构的组成。
2、熟练看懂教材中的平面机构的运动简图。
3、能够正确判断和处理平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和常见的虚约束，综合运用公式F=3n-2P L -P H 计算平面机构的自由度并判断其运动是否确定。
第一节 平面机构的组成基本概念1、平面机构的定义：所有构件都在互相平行的平面内运动的机构2、自由度：构件所具有的独立运动个数3、运动副：两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接 第二节 平面机构的运动简图平时观察机构的组成及运动形式时，不可能将复杂的机构全部绘制下来观看，应该将不必要的零件去掉，用简单的线条表示机构的运动形式：机构的运动简图、机构简图 步 骤1、运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；2、测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）；3、按比例绘制运动简图；简图比例尺：μl =实际尺寸 m / 图上长度mm4、检验机构是否满足运动确定的条件。
第三节 平面机构的自由度 一、平面机构自由度计算公式机构的自由度保证机构具有确定运动，机构中各构件相对于机架的独立运动数目 一个原动件只能提供一个独立运动 机构具有确定运动的条件为 自由度=原动件的个数平面机构的每个活动构件在未用运动副联接之前，都有三个自由度 经运动副相联后，构件自由度会有变化：自由度的计算公式 F=3n －(2PL +Ph )二、计算平面机构自由度的注意事项活动构件 构件总自由度 3×n 低副约束数 2 × P高副约束数1 × P h n1、复合铰链：两个以上的构件在同一处以转动副相联2、局部自由度：与输出件运动无关的自由度出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp3、虚约束：对机构的运动实际不起作用的约束计算自由度时应去掉虚约束第四节速度瞬心及在机构速度分析上的应用机构运动分析的任务、目的和方法（1）任务：在已知机构尺寸及原动件运动规律的情况下，确定机构中其他构件上某些点的轨迹、位移、速度及加速度和构件的角位移、角速度及角加速度。
机械设计基础(陈立德第三版)课后答案(1-18章全)
当 、 、 时的位移 、 、 分别为
（1）用极标法求理论轮廊上对应点的坐标值。
选取凸轮转轴中心为坐标原点，OX通过从动件的运动起始点，则理论轮廊上某点的极坐标方程为
因该凸轮机构为对心直动从动件，故 、 、 、
可求得
当 时：
当 时：
当 时：
（2）用极坐标方法出实际轮廓上对应点的坐标值。
紧螺栓连接中，螺纹部分受轴向力作用产生拉伸正应力σ，因螺纹摩擦力矩的作用产生扭转剪应力τ，螺栓螺纹部分产生拉伸与扭转的组合变形，根据强度理论建立强度条件进行强度计算。
7.10铰制孔用螺栓连接有何特点？用于承受何种载荷？
答：铰制孔用螺栓连接在装配时螺栓杆与孔壁间采用过渡配合，没有间隙，螺母不必拧得很紧。工作时螺栓连接承受横向载荷，螺栓在连接结合面处受剪切作用，螺栓杆与被连接件孔壁相互挤压。
5.7用作图法求出下列各凸轮从如题5.7所示位置转到B点而与从动件接触时凸轮的转角 。（可在题5.7图上标出来）。
题5.7图
答：
如题5.7答案图
5.8用作图法求出下列各凸轮从如题5.8图所示位置转过 后机构的压力角 。（可在题5.8图上标出来）
题5.8图
答：
如题5.8答案图
题5.9答案图
5.10一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮顺时针匀速转动，基圆半径 ，行程 ，滚子半径 ，推程运动角 ，从动件按正弦加速度规律运动，试用极坐标法求出凸轮转角 、 、 时凸轮理论轮廊与实际轮廓上对应点的坐标。
11.12 试分析如题11.12图所示的蜗杆传动中，蜗杆、蜗轮的转动方向及所受各分力的方向。
题11.12
答：蜗杆、蜗轮的转动方向及所受各分力的方向如题11.12答案图所示。
第一章 平面机构的结构分析习题解答
1.1 试画出图1.1（a）所示泵机构的机构运动简图，并计算其自由度。
【分析】在绘制机构运动简图时，首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。
在图示机构中，偏心盘1为原动件，其与机架4构成转动副A；构件1与带环的柱塞2构成转动副B（不管转动副外形尺寸大小如何，均系绕着它的转动中心回转，故均用在转动中心处的小圆圈来表示）；构件2则在摆动盘3的槽中来回移动，构成移动副，其相对移动方向沿BC方向；构件3与机架4组成转动副C，其在摆动盘3的中心处。
解：根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置和移动副导路的方位。
就不难画出其机构运动简图，如图b 所示。
由于该机构具有三个活动构件、三个转动副和一个移动副，没有高副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为F=3n-（2p l-p h）=3×3-（2×4） =1【评注】绘制机构运动简图时,不管机构多么复杂，从原动件开始循着运动的传递路径，搞清相接触的构件之间构成什么运动副及运动副的位置最为关键。
1.2 图1.2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输人，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（尺寸按结构图画出即可），分析其运动是否能实现设计意图，并提出修改措施。
(a) (b)图1.1 图1.2【分析】该机构的机构运动简图如图1.3(a)所示。
要分析其运动是否能实现设计意图，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。
解：机构运动简图见图1.3（a）自由度F=3n-（2p l+p h）=3×3-（2×4+1）=0图1.3该简易机床设计方案的机构不能运动。
修改措施：（1）在构件3、4之间加一连杆及一个转动副（图（b）示）；（2）在构件3、4之间加一滑块及一个移动副（图（c）示）；（3）在构件3、4之间加一局部自由度滚子及一个平面高副（图（d）示）；修改措施还可以提出几种，如3杆可利用凸轮轮廓与推杆4接触推动4杆等。
杨可桢《机械设计基础》课后习题及详解(平面机构的自由度和速度分析)【圣才出品】
第1章平面机构的自由度和速度分析1-1至1-4 绘出图示（图1-1～图1-4）机构的机构运动简图。
图1-1 唧筒机构图1-2 回转柱塞泵图1-3 缝纫机下针机构图1-4 偏心轮机构解：机构运动简图分别如图1-5～1-8所示。
1-5至1-12 指出（图1-9～图1-16）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度。
图1-9 平炉渣口堵塞机构图1-10 锯木机机构图1-11 加药泵加药机构图1-12 测量仪表机构图1-13 缝纫机送布机构图1-14 冲压机构图1-15 差动轮系 图1-16 机械手解：图1-9 滚子处为局部自由度，。
图1-10 滚子处为局部自由度，。
图1-11。
图1-12。
图1-13 滚子处为局部自由度，。
图1-14 滚子处为局部自由度，右方三杆铰接处为复合铰链，下方两导程槽之一为虚约束，。
图1-15 最下方齿轮与机架，杆组成复合铰链，。
图1-16 3233233L H F n P P =--=⨯-⨯=。
1-13 求出图1-17导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速比。
图1-17 导杆机构解：该导杆机构的全部瞬心如图1-18所示。
由1141333413P P P P ωω=可得，杆件1、3的角速度比：3413131413P P P P ωω=。
1-14 求出图1-19正切机构的全部瞬心。
设1ω＝10 rad ／s ，求构件3的速度3ν。
图1-19 正切机构解：该正切机构的全部瞬心如图1-20所示。
由114133P P v ω=可得，构件3的速度：311413102002000v P P ω==⨯=。
1-15 图1-21所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，图试用瞬心法求轮1与轮2的角速比1ω/2ω。
图1-21 摩擦行星传动机构解：确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心121424P P P 、、，如图1-22所示。
由于在行星轮2和构件1的瞬心12P 处，有12v v =，即11222r r ωω=⋅ 因此，轮1和轮2的角速比12212r r ωω=。
机械设计基础试题
《机械设计基础》题库一、填空题（每空1分）（一）绪论、概述、摩擦磨损润滑1、在各种机器中都经常使用的零件称为____零件；在特定类型机器中使用的零件称为____零件。
2、____是机器中制造的单元体，____是机器中运动的单元体，____是机器中装配的单元体。
3、零件的工作能力是指零件在一定的的工作条件下抵抗可能出现的____的能力。
4、零件常见的失效形式是____、、过量变形和破坏正常工作条件引起的失效。
4、机械零件丧失预定功能或预定功能指标降低到许用值以下的现象，称为机械零件的____。
5、运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为____。
（二）平面机构的结构分析、平面连杆机构6、一个作平面运动的构件有个独立运动的自由度。
7、使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为____。
8、机构具有确定运动的充分和必要条件是其。
9、运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为____。
10、两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称为____。
11、当机构的等于____数时，机构就具有确定的相对运动。
12、曲柄摇杆机构中，____两极限位置所夹锐角称为极位夹角。
13、平面连杆机构的行程速度变化系数Ｋ____时或曲柄的极位夹角θ____时，机构有急回特性。
14、在铰链四杆机构中，不与机架相连的杆称为____。
与机架相连的杆称为____。
15、生产中常常利用急回特性来缩短____，从而提高工作效率。
16、当曲柄摇杆机构的____为主动件时，机构有死点位置。
17、飞轮的作用是可以____，使机构运转平稳。
18、铰链四杆机构的基本形式为、___ _和。
19、在铰链四杆机构中，能作整周圆周运动的连架杆称为____，能绕机架作往复摆动的连架杆称为____。
（三）凸轮机构20、凸轮机构移动式从动件能实现____的直线运动。
21、一般规定移动从动件凸轮的推程压力角α≤____。
22、凸轮机构从动件中，____式最易磨损；____从动件的摩擦阻力小，传动能力大；____从动件可适应任何形式运动规律而不发生运动失真。
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一、选择题
1．组成机器的运动单元体是（）。
A 机构
B 构件
C 零件
2．下列属于“机器”和“机构”叙述错误的说法是（）。
A都由若干构件组成且各构件之间有确定的相对运动
B 机器包含一个或多个机构
C 能够完成有用的机械功或进行能量转换，而机构只能进行运动的传递或改变运动
D 机器与机构并无区别，统称为“机械”
3．机构运动简图与（）无关。
A机构数目 B 运动副的数目、类型 C 运动副的相对位置 D 构件形状4．内燃机的连杆属于（）。
A 机器
B 机构
C 构件
D 零件
5．以下运动副属于低副的是（）。
A 齿轮副
B 凸轮副
C 转动副
D 都不是
6．车轮在轨道上转动，车轮与轨道间构成（）。
A转动副 B 移动副 C 高副
7．平面机构中的高副引入（）约束。
A 1
B 2
C 3
D 0
二、计算图示机构的自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度应指出)，并确定原动件数。
三、试画出下列机构的运动简图。
唧筒机构
缝纫机针杆机构
油泵机构
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。
试分析此方案能否实现设计意图，并提出修改方案。
五、图a、b所示为牛头刨床的设计方案简图，试分析设计方案是否合理？为什么？如不合理，试绘出合理的设计方案图。
六、（1）计算图示机构的自由度，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）如果方案不合理，请修改并用简图表示。