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。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中的空气吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图；(2)计算其自由度。
解：(1)取比例尺作机构运动简图如图所示。
(2) F=3n-(2p1+p h-p’)-F’=3×4-(2×4+0-0)-1=1
2-14 解：1）绘制机构运动简图
1）绘制机构运动简图
F=3n-(2P l +P h –p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2）弯曲90o 时的机构运动简图
※2-15试绘制所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌8作为相对固定的机架)，井
计算自由度。
解：（1)取比倒尺肌作机构运动简图；（2)计算自由度1
?
=
-
F
2
10
?
7
3=
2-17 计算如图所示各机构的自由度。
（a）F=3n-( 2P l +P h–p’)-F’=3×4-(2×5+1 -0)-0=1（A处为复合铰链）
（b）F=3n-(2P l +P h–p’)-F’=3×7-(2×8+2-0)-2=1（2、4处存在局部自由度）
（c）p’=( 2P l ’+P h ’)-3n’=2×10+0-3×6=2,F=3n-(2P l +P h–p’)-F’=3×11-(2×17+0-2)-0=1 （C、F、K 处存在复合铰链，重复部分引入虚约束）
※2-21图示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件1和5分别用木螺钉连接于固定台板1’和括动台板5’上．两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台极转动。又通过件1，2，3，4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽连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l AB=l AD=90 mm；l BC=l CD=25 mm，其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。
解：F=3n-(2p1+p b-p’)-F’=3×5-(2×6+1-0)-1=1
2-23 图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。有如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同。
解：1）计算自由度
F=3n-(2P l +P h–p’)-F’=3×7-(2×10+0-0)-0=1
2）拆组
3）EG 为原动件，拆组
2-24 试计算如图所示平面高副机构的自由度,并在高副低代后分析组成该机构的基本杆组。
1、
解：1）计算自由度
F=3n-(2P l +P h –p ’)-F ’=3×5-(2×6+1-0)-1=1
2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图2所示） 3）高副低代（如图3所示） 4）拆组（如图4所示） 2
、
解：1）计算自由度
F=3n-(2P l +P h –p ’)-F ’=3×-(2×9+1-0)-1=1
2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图b 所示） 3）高副低代（如图c 所示） 4）拆组（如图d 所示）
第三章
3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点? 答：参考教材30~31页。
3—2 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定? 答：参考教材31页。 ※3-3机构中，设已知构件的尺寸及点B 的速度v B (即速度矢量pb)，试作出各机构在图示位置时的速度多边形。
※3-4 试判断在图示的两机构中．B 点足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度为零?怍出相
III 级组
II 级组
II 级组
II 级组
应的机构位置图。并思考下列问题。
(1)什么条件下存在氏加速度?(2)根椐上一条．请检查一下所有哥氏加速度为零的位置是否已全部找
出。(3)图 (a)中，a k
B2B3=2ω2v B2B3对吗?为什么。 解：（1)图 (a)存在哥氏加速度，图 (b)不存在。
(2)由于a k
B2B3==2ω2v B2B3故ω3，v B2B3中只要有一项为零，则哥氏加速度为零。图 (a)中B 点到达最高和最低点时构件1，3．4重合，此时v B2B3=0，当构件1与构件3相互垂直．即_f=；点到达最左及最右位置时ω2=ω3=0．故在此四个位置无哥氏加速度。图 (b)中无论在什么位置都有ω2=ω3=0，故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。 (3)对。因为ω3≡ω2。
3-5 在图示的曲柄滑块机构中，已知mm l mm l mm l mm l DE BD A AB 40,50,100,30C ====，曲柄以等角速度s rad /101=ω回转，试用图解法求机构在?=451?位置时，点D 、E 的速度和加速度以及构件2的角速度和角加速度。 解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图
（2）速度分析AB)(m/s 3.01⊥==AB B l v ωBC
BC
v v v v v C C C B C B C //3
2322⊥∨∨
+=+=？
方向：？0？大小：？
根据速度影像原理，作BC BD bc bd //2=求得点d ，连接pd 。根据速度影像原理，作BDE bde ?≈?求得点e ，连接pe ，由图可知
)(/r 2/m/s,175.0m/s,173.0,m/s 23.0223232顺时针s ad l bc c c v pe v pd v BC v v C C v E v D ========μωμμμ （3）加速度分析A)(B m/s 3221→==AB B l a ω
根据速度影像原理作BC BD c b d b /''/''2=求得点'd ，连接''d p 。根据速度影像原理，作BDE e d b ?≈'''?求得点e '，连接e p ''，由图可知
)(/36.8//,m/s 8.2'',m/s 64.2''2
'2'22222顺时针
s rad l c n l a e p a d p a BC a BC B C a E a D =======μαμμτ 3-6 在图示机构中，设已知各构件的尺寸，原动件1以等角速度1ω顺时针方向转动，试用图解法求
机构在图示位置时构件3上C 点速度和加速度（比例尺任选）。
（a ）
（b ）
（c ）
3-7 在图示机构中，已知mm l mm l mm l mm l mm l BC CD EF A AE 50,75,35,40,70B =====，曲柄以等角速度
s rad /101=ω回转，试用图解法求机构在?=501?位置时，C 点的速度c v 和加速度c a 。 解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图。
速度分析m/s 72.0m/s,4.01111====AF F AB B l v l v ωω AF
AF EF
v v v v F F F F F //1
5145⊥⊥∨+==方向：大小：
v d 用速度影响法求
（2）速度分析CD ED v v v CD
D C ⊥⊥∨+=方向：大小： BC AB v v v CB
B C ⊥⊥∨
+=方向：
大小：
（3）加速度分析)(m/s 2.7A),(B m/s 42211221A F l a l a AF F AB B →==→==ωω
AF
A F v a a a a a F F r
F F k F F F F F ///21511
515145→→∨++==方向：
大小：ω EF
E F l a a a a a EF
E
F n E F E F F ⊥→++==方向：
大小：2
444450
ωτ
a d 用加速度影像法求
CD D C l a a a a CD
CD
n
CD D C ⊥→∨∨++=方向：
大小：2
3ωτ CB
B C l a a a a CB CB
n
CB B C ⊥→∨∨++=方向：大小：
2
2ωτ 2m/s 3''=?=a C c p a μ
3-8 在图示凸轮机构中，已知凸轮1以等角速度s rad /101=ω转动，凸轮为一偏心圆，其半径
?====90,50,15,251B ?mm l mm l mm R AD A 。试用图解法求构件2的角速度2ω和角加速度2α。 解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图。
（2）速度分析：将机构进行高副低代，其替代机构如图b 所示。m/s 15.0141===AB B B l v v ω
CD
AB BD v v v B B B B //4
242⊥⊥∨
+=方向：大小：？？
)(/3.2//222逆时针s rad l pb l v BD v BD B ===μω
（3）加速度分析A)m/s(B 5.12141→===AB B B l a a ω
其中，
）（顺时针
2
22222222242242rad/s 9.143/''/,m/s 286.0,m/s 746.02=======BD a BD D B BD n D B B B k B B l b n l a l a v a μαωωτ 3-11 试求图示机构在图示位置时的全部瞬心。
解：（a ）总瞬心数：4×3/2=6
对P 13：P 12、P 23、P 13在同一直线上， P 14、P 34、P 13在同一直线上 对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上 d) 总瞬心数：4×3/2=6
对P 13：P 12、P 23、P 13在同一直线上， P 14、P 34、P 13在同一直线上 对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上 ※3-12 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。 解：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P 16、P 36、P 13的位置，
3)ω1/ω3= P 36P 13/P 16P 13=DK/AK ，由构件1、3在K 点的速度方向相同，可知ω3与ω1同向。 3-13 在图示四杆机构中，s rad mm l mm l CD AB /10,90,602===ω，试用瞬心法求：（1）当?=165?时点C 的速度C v ；当?=165?时构件3的BC 线上（或其延长线上）速度最小的一点E 的位置及其速度大
小；（3）当0=C v 时?角之值（有两解）。
解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图
（2）因P 24为构件2、4的顺心，则m/s 4.0rad/s 5.4424242242424=?==?=?=CD C D P A P l v D
P A
P l l ωωωω，
对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上
（3）因构件3的BC 线上速度最小的点到绝对瞬心P 13的距离最近，故从P 13作BC 线的垂线交于E 点。 对P 13：P 12、P 23、P 13在同一直线上， P 14、P 34、P 13在同一直线上，故
m/s 357.01313
21313133313=??=???=??=?=E P B P l E P u B P v E P l v AB
l l B l E P E ωμμωω
（4）若0=C v ，则04=ω，D
P A
P l l D
P A P 24242242424?=?=ωωω
若024=A P ，则P 24与P 12重合，对P 24:P 23、P 34、P 24在同一直线上，P 12、P 14、P 24在同一直线上 若024=A P ，则A 、B 、C 三点共线。
?=?-++?=?=?-+=6.226)2arccos(1804.26)2arccos(22
222
221212211AD
AC D C AD AC AD AC D C AD AC ??，
※3-15 在图示的牛头刨机构中，l AB =200 mnl ，l CD =960 mm ，l DE =160 mm, h=800mm,h 1=360mm,h 2=120mm 。
设曲柄以等角速度ω1=5 rad ／s ．逆时针方向回转．试以图解法求机构在φ1=135o 位置时．刨头点的速度v C 。
s
m AP v v P P P l p c l /24.1,,)2(151********===μωμ出瞬心利用顺心多边形依次定所示作机构运动简图，如图（1）以:解。 ※3-16 图示齿轮一连杆组合机构中，MM 为固定齿条，齿轮3的直径为齿轮4的2倍．设已知原动件
1以等角速度ω1顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位置时E 点的速度v E 以及齿轮3，4的速
度影像。
解：(1)以μl作机构运动简图如(a)所示。
(2)速度分析：此齿轮连杆机构可看作，ABCD受DCEF两个机构串联而成，则可写出：
v C=v B+v CB，v E=v C+v EC
以μv作速度多边形如图 (b)所示．由图得v E=μv pe m/S
齿轮3与齿轮4的啮合点为k，根据速度影像原理，作△dck∽△DCK求得k点。然后分别以c，e为圆心，以ck、ek为半径作圆得圆g3和圆g4。圆g3代表齿轮3的速度影像，圆g4代表齿轮4的速度影像。
※3-19 图示为一汽车雨刷机构。其构件l绕固定轴心A转动，齿条2与构件1在B点处铰接，并与绕固定轴心D转动的齿轮3啮合(滚子5用来保征两者始终啮合)，固连于轮3上的雨刷3’作往复摆动。设机构的尺寸为l AB=18 mm, 轮3的分度圆半径r3=12 mm，原动件1以等角速度ω=l rad/s顺时针回转，试以图解法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度和角加速度。
解：(1)以μl作机构运动简图 (a)。在图作出齿条2与齿轮3啮合摆动时占据的两个极限位置C’，C”可知摆程角φ如图所示：
(2)速度分析：
将构件6扩大到B点，以B为重合点，有
v B6 = v B2 + v B6B2
大小 ? ω1l AB ?
方向┴BD ┴AB ∥BC
v B2=ωl l AB= 0.01 8 m／s
以μv作速度多边形图 (b)，有ω2=ω6=v B6/l BD=μv pb6/μl BD=0.059rad/s(逆时针)
v B2B6=μv b2b6=0.018 45 rn／s
(3)加速度分析：
a B5 = a n B6 + a t B6 = a n B2 + a k B6B2 + a r B6B2
大小ω26l BD ? ω12l AB 2ω2v B6B2 ?
方向 B-D ┴BD B-A ┴BC ∥BC
其中，a n B2=ω12l AB=0.08m/s2，a n B6=ω62l BD=0.000 1 8m／s2，a k B2B6=2ω6v B2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多边形图 (c)。有α6=a t B6/l BD=μa b6``r`/l BD=1,71 rad／s2(顺时针)
※图示为一缝纫机针头及其挑线器机构，设已知机构的尺寸l AB=32mm，l BC=100 mm，，l BE=28mm，l FG=90mm，原动件1以等角速度ω1=5 rad/ s逆时针方向回转．试用图解法求机构在图示位置时缝纫机针头和挑线器摆杆FG上点G的速度及加速度。
解：（1）以μl作机构运动简图如图 (a)所示。
(2)速度分析： v C2 = v B2 + v C2B2
大小 ? ωlAB ?
方向 //AC ┴AB ┴BC
以μv作速度多边形图如图(b)，再根据速度影像原理；作△b2c2e2∽△BCE求得e2，即e1。由图得
ω2=v C2B2/l BC=μa c2b2/l BC=0.44 rad／s(逆时针)
以E为重合点 v E5=v E4+v E5E4
大小 ? √ ?
方向┴EF √ //EF
继续作图求得vE5，再根据速度影像原理，求得v G=μv pg=0.077 m/ s
ω5=μv pg／l FG=0.86 rad／s(逆时针)v E5E4=μv e5e4=0.165 rn／s
(3)加速度分析：
a C2 = a n B2 + a n C2B2 + a t C2B2
大小 ? ω12l ABω22l BC ?
方向 //AC B-A C-B ┴BC
其中a n B2=ω12l AB =0.8 m ／s 2，a n C2B2 =ωa n C2B2=0.02 m ／S 2
以μa =0,01(m ／s 2)／mm 作加速度多边形图c ，利用加速度影像求得e ’2。再利用重合点E 建立方程 a n
E5
十a t E5=a E4+a k E5E4+a r E5E4继续作图。矢量p ’
d 5就代表a E5。利用加速度影像得g ’。a G =μa p ’g ’=0.53 m ／S 2
第四章 平面机构的力分析 ※4-10 图示为一曲柄滑块机构的三个位置，P
为作用在活塞上的力，转动副A
及B 上所画的虚线小圆为摩擦圆，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（各构件的重量及惯性力略去不计）。
解：（1）判断连杆2承受拉力还是压力（如图）；（2）确定ω21、ω23的方向（如图）；（3）判断总反力应切于A 、B 处摩擦圆的上方还是下方（如图）；（
4
）
作
出
总
反
力
（
如
图
）
。
※4-14 在图示的曲柄滑块机构中，设已知AB l =0.1m,BC l =0.33m,n 1=1500r/min
（为常数），活塞及其附件的重量Q 1=21N ，连杆重量Q 2=25N, 2c J =0.0425kgm 2, 连杆质心c 2至曲柄销B 的距离2Bc l =BC l /3。试确定在图示位置的活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。
解：以l μ作机构运动简图（图a ） 1）
运动分析，以v μ和a μ作其速度图（图b ）及加速图（图c ）。由图c 得
)/(500033
.0227522s rad l c n l a a BC a BC t CB =?=''==μ（逆时针）
2） 确定惯性力
活塞3：180081
.921
333?===c c I a g
Q a m P )(2.3853N = 连杆2：5.212281
.925
2
22?=
=c
I a g
Q P )(5409N = 50000425.0222?==c c I a J M )(5.212Nm =（顺时针）
连杆总惯性力：22I I P P =')(5409N =
54095.212222==I I h P M l )(0393.0m =（将3I P ?及2I P ?
'示于图
a 上）
第五章 机械的效率和自锁
※5-6 图示为一带式运输机，由电动机1经带传动及一个两级齿轮减速器，带动运输带8。设已知运输带8所需的曳引力P=5500N ，运送速度u=1.2m/s 。带传动（包括轴承）的效率η1=0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率η2=0.97,运输带8的机械效率η3=0.9。试求该系统的总效率及电动机所需的功率。
解：该系统的总效率为 822.092.097.095.0232
2
1=??==ηηηη 电动机所需的功率为)
(029.8822.0102.155003
kw v P N =??=?=-η
5-7 如图所示，电动机通过V 带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工作机A 及B 。设每对齿轮的效率η1=0.97(包括轴承的效率在内)，带传动的效率3 =0.92，工作机A 、B 的功率分别为P A =5 kW 、P B =1kW ，效率分别为A=0.8、B=0.5，试求电动机所需的功率。 解：带传动、圆锥齿轮传动、圆柱齿轮传动、工作机A 串联 带传动、圆锥齿轮传动、圆柱齿轮传动、工作机B 串联，故
所以电机所需功率为kW 53.931.222.7'''=+=+=d d d P P P
※5-8 图示为一焊接用的楔形夹具，利用这个夹具把两块要焊接的工件1及1’预先夹妥,以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块，试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。 解：此自锁条件可以根据得0≤'η的条件来确定。 取楔块3为分离体，其反行程所受各总反力的方向如图所示。根据其力平衡条件作力多边形，由此可得：
)2sin(cos 23?α?-'=P R 且αsin )(023P R '=
则反行程的效率为?α?αηcos sin )2sin()(23023-=='R R
令0≤'η，0)2sin(≤-?α，即当02≤-?α时，此夹具处于自锁状态。 故此楔形夹具的自锁条件为：02≤-?α
第六章 机械的平衡
6-7 在图示转子中，已知各偏心质量m 1=10kg ，m 2=15kg ，m 3=20kg ，m 4=10kg ，它们的回转半径分别为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50cm ，试求m bI 及m bII 的大小和方位(l 12=l 23=l 34)。 解：1) 计算各不同回转平面内，偏心质量产生的离心惯性力。 2) 将惯性力向两平衡基面分解。
3) 分别考虑平衡基面I 和平衡基面II 的平衡。
平衡基面I 03
13
2,0bI I b 332211
bI 4I 3I 2I 1I =+++=++++r m r m r m r m F F F F F
平衡基面I ?===+++=++++47.146kg 6.703
2
3
10bI II b bII II b 443322bII 4II 3II 2II 1II αm r m r m r m r m F F F F F ，，
第七章 机械的运转及其速度波动的调节
7-7 图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r 3，各齿轮的转动惯量J 1、J 2、J 2’、J 3，齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1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，求该机械系统的等效转动惯量J e 。 解：求等效转动惯量
※7-9 已知某机械稳定运转时其主轴的角速度ω1=100rad/s,机械的等效转动惯量 Je=0.5kgm 2 ，制动器的最大制动力矩 M r =20Nm （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dt
dw J M e e =，其中Nm M M r e 20-=-=，25.0kgm J e =，
dw dw M J dt r
e
025.0-=-=
，将其作定积分得 )(5.2025.0)(025.0s w w w t s s ==--=，得s s t 35.2<=故该制动器满足工作要求
7-12 某内燃机曲柄轴上的驱动力矩随曲柄转角的变化曲线如图所示，其运动周期π?=T ，曲柄的平均转速为n m =620r/min 。若用该内燃机驱动一阻抗力为常数的机械，要求机械运转的不均匀系数δ=0.01，试求：（1)曲轴最大转速n max 和相应的曲柄转角位置ψmax ；（2)装在曲柄轴上的飞轮的转动惯量。
解：确定阻抗力矩：m N M M W W r r r d ?==?===??+?+??=67.11691050,910502118132006200219200πππππ
确定n max 和?max ：m
m n n n n n n min
max min max ,2-=+=
δ
联立求解，得min /r 1.623=m n
作出能量变化图，当? =?b 时，n=n max 。?=-?
+
?+?==17.104)67.116200(200
1303020max b ?? 确定转动惯量：
m
N A E E W a b aABb ?=?-?+÷?-???=?-????+
-==-=?08.892
1)67.116200()620067.116918017.104(21
)67.116200()18030(min max max ππππ?? 第八章 连杆机构及其设计
8-7 如图所示四杆机构中，各杆长度a=240mm ，b=600mm ，c=400mm ，d=500mm 。试求：（1) 取杆4为机架，是否有曲柄存在？（2) 若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？（3) 若a 、b 、c 三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d 的取值范围应为何值？ 解：（1) 取杆4为机架，有曲柄存在。因为
l min +l max =a+b=240+600=840 （2)若各杆长度不变，可以不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构。要使此机构成为双曲柄机构，应取杆1为机架；要使此机构成为双摇杆机构，应取杆3为机架。 （3)若a 、b 、c 三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d 的取值范围： 若d 不是最长杆，则b 为最长杆(d <600)，有：a+b=240+600=840，c+d=400+d ，则440≤d<600 若d 为最长杆(d ≥600)，有：a+d=240+d ，b+c=600+400，则600≤d ≤760，则440≤d ≤760 8-9 在图示四杆机构中，各杆长度l 1=28mm ，l 2=52mm ，l 3=52mm ，l 4=72mm 。试求：（1) 取杆4为机架，机构的极位夹角、杆3的最大摆角、最小传动角和行程速比系数K;（2) 取杆1为机架，将演化为何种类型机构？为什么？并说明这时C 、D 两个转动副是周转副还是摆转副；（3) 取杆3为机架，将演化为何种类型机构？这时A 、B 两个转动副是否仍为周转副？ 解：（1）求机构的极位夹角：AD C AD C 12∠-∠=θ 行程速比系数23.156.1818056.181********=? -?? +?=-?+?= θθK 求杆3的最大摆角：DA C DA C 12∠-∠=? 求最小传动角： （2) 取杆1为机架将演化双曲柄机构，因满足杆长关系，且机架为最短杆。C 、D 两个转动副是摆转副。 （3) 取杆3为机架，将演化为双摇杆机构。这时A 、B 两个转动副仍为周转副。 8-10 在图示连杆机构中，各杆长度l AB =160mm ，l BC =260mm ，l CD =200mm ，l AD =80mm ，构件AB 为原动件，沿顺时针方向匀速转动，试求：（1)四杆机构ABCD 的类型；（2)该四杆机构的最小传动角；（3)滑块F 的行程速比系数K 。 解：（1) 四杆机构ABCD 的类型： 由于21max min 余余l l l l +≤+，即20016026080+≤+，而最短杆为机架，故四杆机构ABCD 为双曲柄机构。 （2) 该四杆机构的最小传动角：min γ出现在主动曲柄与机架共线处， ?=??--+=?-+=33.13]200 2602)80160(200260arccos[)''''''2''''''''arccos(''222222D C C B D B D C C B γ 故?=33.13min γ （3) 滑块F 的行程速比系数K ：θθ-?+?=180180K ，量得极位夹角为44o ，故65.1180180=-?+?=θ θ K 8-17 图示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD 和滑块联接起来，使摇杆的三个已 知位置C 1D 、C 2D 、C 3D 和滑块的三个位置F 1、F 2、F 3相对应。试确定连杆长度及其与摇杆CD 铰链点的位置。 解：1) 以摇杆第二位置作为基准位置、分别量取第一、第三位置到其之间的夹角。 2) 连接DF 1、DF 3，并根据反转法原理，将其分别绕D 点反转?12、?32角，得到点F 1’、F 3’。 3) 分别连接F 1’F 2、 F 2F 3’ ，并作其中垂线交于一点，即为铰链点E 2。 4) C 2、D 、E 2在同一构件上，连接E 2F 2，即为连杆长度。 8-19 设计图示六杆机构。当机构原动件1自y 轴顺时针转过?12=60o 时，构件3顺时针转过?12=45o 恰与x 轴重合。此时滑块6自E 1移到E 2，位移s 12=20mm 。试确定铰链B 、C 位置。 解：1) 选取比例尺作出机构的铰链点及滑块、连架杆位置。 2) 取第一位置为基准位置，根据反转法原理，连接DE2，并绕D 点反转ψ12角，得到点E2’。 3) 作E1E2’的垂直平分线c 12，其与DC 1轴的交点即为C 1。 4) 连接DC 1E 1，即为所求。 5) 取第一位置为基准位置，根据反转法原理，连接AC 2，并绕A 点反转?12角，得到点C 2’。 6) 作C 1C 2’的垂直平分线b 12，其与y 轴的交点即为B 1。 7) 连接AB 1C 1DE 1，即为所求。 ※8-24 现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD 的长CD l =75mm ，行程速比系数K =1.5，机架AD 的长度为 AD l =100mm ，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为ψ＝45○ ，试求其曲柄的长度AB l 和连杆的长BC l 。（有两个解） 解：先计算?=-?+?= 36.16180180K K θ 并取l μ作图，可得两个解 8-25 如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，鄂板长度l CD =300mm ，鄂板摆角?=35o ，曲柄长度l AB =80mm 。求连杆的长度，并验算最小传动角?min 是否在允许范围内。 解：1）?=+-? ?=36.161 1 180K K θ 2)作出摇杆CD 的两极限位置DC 1及DC2和固定铰链A 所在的圆s 1。 3)以C2为圆心，2AB 为半径作圆，同时以F 为圆心，FC 2为半径作圆，两圆交于点E ，作C 2E 的延长线与圆s 1的交点，即为铰链A 的位置。由图知l BC =l AC1+l AB =230+80=310mm ，?min =?''=45°>40° 解法二：mm D C D C D C D C C C K K 4.18035cos 2,36.161 1 180********=???-+=?=+-? ?=θ min γ出现在主动曲柄与机架共线处 第九章 凸轮机构及其设计 9-7 试标出 a 图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90后推杆的位移；标出图b 推杆从图示位置升高位移s 时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。 解：1) ①a 图在图示位置时凸轮机构的压力角：凸轮机构的压力角——在不计摩擦的情况下，从动件所受正压力方向与力作用点的速度方向之间所夹的锐角。从动件所受正压力方向——滚子中心与凸轮几何中心的连线。力作用点的速度方向——沿移动副导路方向。 ②凸轮从图示位置转过90o 后推杆的位移：图示位置推杆的位移量S0应是沿推杆的导路方向(与偏距圆相切)从基圆开始向外量取。凸轮从图示位置转过90o 后推杆的位移等于推杆从图示位置反转90o 后的位移。推杆从图示位置反转90o 后的导路方向仍于与偏距圆相切。其位移量S1 仍是沿推杆的导路方向从基圆开始向外量取。凸轮从图示位置转过90o 后推杆的位移：S=S 1-S 0。 2)应用反转法求出推杆从图示位置升高位移s 时，滚子中心在反转运动中占据的位置。由于滚子中心所在的推杆导路始终与偏距圆相切，过滚子中心作偏距圆切线，该切线即是推杆反转后的位置。 9-8 在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B 点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90时，试用图解法标出：（1）推杆在凸轮上的接触点；（2）摆杆位移角的大小；（3）凸轮机构的压力角。 作?AOA ’=90o ，并使AO=A ’ O ，则A ’ 为推杆摆动中心在反转过程中占据的位置。 作出凸轮的理论廓线和凸轮的基圆。以A ’ 为圆心，A 到滚子中心的距离为半径作圆弧，交理论廓线于C ’点，以C ’为圆心，r 为半径作圆弧交凸轮实际廓线于B ’点。则B ’ 点为所求。 作出凸轮的理论廓线和凸轮的基圆。以A ’为圆心，A 到滚子中心的距离为半径作圆弧，分别交基圆 和理论廓线于C 、C ’点，则?C ’A ’ C 为所求的位移角。 过C ’作公法线O ’C ’，过C ’作A ’C ’ 的垂线，则两线的夹角为所求的压力角。 9-9 已知凸轮角速度为s rad /5.1，凸轮转角??=150~0δ时推杆上升16mm ；??=180~150δ时推杆远休止；??=300~180δ时推杆下降16mm ；??=360~300δ时推杆近休止。试选择选择合适的推杆推程运动规律以实现其最大加速度值最小并画出其运动曲线。 解：采用等加速等减速运动规律，可使推杆推程阶段最大加速度最小。其运动线图如下： 第十章 齿轮机构及其设计 ※10-27 试问渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数z '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：)22(cos ** c h z m d a z m d a f b --'='=，由b f d d ≥有45.4120cos 1) 25.01(2cos 1)(2**=?-+=-+≥'a c h z a 当齿根圆与基圆重合时，45.41='z ；当42≥z 时，根圆大于基圆。 ※10-31 已知一对外啮合变位齿轮传动，21z z ==12,m =10mm,α=20○, * a h =1,a '=130mm,试设计这对齿轮传动，并验算重合度及齿顶厚（a s 应大于0.25m ，取21x x =）。 解：（1）确定传动类型130120)1212(2 10 )(221='<=+=+= a z z m a ，故此传动应为正传动。 （2）确定两轮变位系数：0529)20cos 130 120 arccos()cos arccos('?=?='='a a a a 取294.017/)1217(1/)(6245.0min min * min 21=-?=-=≥===z z z h x x x x a （3尺寸名称 几何尺寸计算 中心距变动系数 齿顶高变动系数 齿顶高 齿根高 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 分度圆齿厚 （4）检验重合度和齿顶厚 ：0298.12,840)arccos(22111121=='?===π εd a a a a b a a 5.225.0059.6)(111 1 21=>=--==m inv inv d d d s s s a a a a a αα，故可用。 ※10-32 某牛头刨床中有一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动。已知：Z 1=17, Z 2=118, m=5mm,α=20 ○ , *a h =1, * c =0.25, a ， =337.5mm 。现已发现小齿轮严重磨损，拟将其报废，大齿轮磨损较轻（沿齿 厚方向两侧总的磨损量为0.75mm ），拟修复使用，并要求新设计小齿轮的齿顶厚尽可能大些，问应如何设计这一对齿轮？ 解：（1）确定传动类型：mm z z m a 5.337)11817(25 )(221=+=+= ，因a a ='故应采用等移距变位传动 2）确定变位系数206.0205275 .0221=? ?=?=-=tg mtg s x x α，故206.01=x ，206.02-=x ※10-35 设已知一对斜齿轮传动，z 1=20, z 2=40,n m =8mm,n =20○ , an h =1,n c =0.25, B=30mm, 并 初取β=15○ ，试求该传动的中心距a(a 值应圆整为个位数为0或5，并相应重算螺旋角β)、几何尺寸、当量齿数和重合度。 解：（1）计算中心距a ：初取?=15β，则466.24815cos 2) 4020(8)(cos 221=? +=+=z z m a n β 取mm a 250=，则735116250 2) 4020(8arccos 2)(arccos 21'''?=?+=+=a z z m n β 法面及端面齿距 当量齿数 3）计算重合度γ：945420)735116cos /20()cos /('''?='''??==tg arctg tg arctg n t βαα 第十一章 齿轮系及其设计 11-11 图示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比i 15并指出提升重物时手柄的转向。 78.57718 1152052 403050'4'3'21543215=??????== z z z z z z z z i 解： ※11-14 图示为一装配用电动螺丝刀的传动简图。已知各轮齿数39,76341====z z z z 。若 min /30001r n =，试求螺丝刀的转速。 解：此轮系为一个复合轮系， 在1－2－3－H 1行星轮系中：7 39 1111313 11 1+=+=-=Z Z i i H H 在4－5－6－H 2行星轮系中：7 39 111464642 2+ =+ =-=Z Z i i H H 18.43)7 391(2 411212=+ =?=H H H i i i ，故)min (5.6918.4330002211r i n n H H ===，其转向与1n 转向相同。 11-16 如图a 、b 所示为两个不同结构的锥齿轮周转轮系，已知z 1=20, z 2=24,z 2‘=30，z 3=40，min /2001r n =，min /1003r n -=，试求两轮系的n H 。 解：1) 图a ：6.130 2040 24'21323113=??==--= z z z z n n n n i H H H 画箭头表示的是构件在转化轮系中的转向关系，而不是在周转轮系中的转向关系。 2) 图 b ：r/min 385.151)6.1(200 -(-100))6.1(1 ,6.130204024131313'21323113 =--?-=--=∴-=??-=-=--=H H H H H H i n n i n z z z z n n n n i 画箭头表示的是构件在转化轮系中的转向关系，而不是在周转轮系中的转向关系。 若转化轮系传动比的“?”判断错误，不仅会影响到周转轮系传动比的大小，还会影响到周转轮系中构件的转向。 11-17在图示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各齿轮齿数为56,57,25,643221====='z z z z z 。试求传动比i 14。 解：)(588)56(5.1056 1 255657251)(115.10657 1)(11414114243'243 4'2132131转向相反与n n i i i z z z z i i z z z z i i H H H H H H -=-?== ∴-=??-=+-=-==+=--=-= ※11-19 图示为纺织机中的差动轮系，设z 1=30, z 2=25, z 3=z 4=24, z 5=18, z 6=121, n 1=48～200r/min, n H =316r/min, 求n 6。 解：此差动轮系的转化轮系的传动比为： 6.51824301212425)1(5316426116=????=-=--=z z z z z z n n n n i H H H ，H H n n n i n +-=)(161166 当)min (200~481r n =时，则： 6n 转向与1n 及H n 转向相同。 ※11-20 图示为建筑用铰车的行星齿轮减速器。已知：z 1=z 3=17,z 2=z 4=39,z 5=18, z 7=152，n 1=1450r/min 。当制动器B 制动，A 放松时，鼓轮H 回转（当制动器B 放松、A 制动时，鼓轮H 静止，齿轮7空转），求n H 。 解：当制动器B 制动时，A 放松时，整个轮系为一行星轮系，轮7为固定中心轮，鼓轮H 为系杆，此行星轮系传动比为： 91.3144.45145011===H H i n n ，H n 与1n 转向相同。 ※11-21 在图示的轮系中，设各轮的模数均相同，且为标准传动，若已知其齿数40z z z z 20,z z z z 76426321========''', 试问：（1）当把齿轮1作为原动件时，该机构是否具有确定的运动？（2）齿轮3、5的齿数应如何确定？（3）当齿轮1的转速n 1=980r/min 时，齿轮3及齿轮5的运动情况各如何？ 解 ：（1）计算机构自由度： 7=n ，71=p ，8=h p ，2='p ，0='F 。 （)6(6'及7引入虚约束，结构重复），因此机构有确定的相对运动（删去不需要的）。 （2）确定齿数 根据同轴条件，可得： 100402202,802040204352213=?+=+==++=++=''Z Z Z Z Z Z Z （3）计算齿轮3、5的转速 图示轮系为封闭式轮系，在作运动分析时应划分为如下两部分来计算。 在1－2（2’）－3－5差动轮系中，有如下计算式：820208040213253515 13-=??-=-=--='Z Z Z Z n n n n i (a) 在3’－4－5定轴轮系中，有如下计算式：520 100355353-=-=-== 'Z Z n n i （b ） 联立式（a ）及（b ），得min)/(2049/9804915r n n ===，min)/(100205553r n n -=?-=-= 故3n =－100（r/min ），与1n 反向；5n =20（r/min ），与1n 同向。 ※在图示的复合轮系中，设已知n 1=3549r/min ，又各轮齿数为z 1=36, z 2=60, z 3=23，z 4=49, z 4=69, z 5=31, z 6=131, z 7=94, z 8=36, z 9=167,试求行星架H 的转速n H （大小及转向）。 解：此轮系为一复合轮系。在1-2(3)-4定轴轮系中 在4’-5-6-7行星轮系中899.2691311)(-115'4657 467'4=+=-=-=z z z z i i 在7-8-9-H 行星轮系中777.294 1671)(-118798797=+=-=-=z z z z i i H H 故(r/min)15.124587.28/3549/11===H H i n n ，其转向与轮4转向相同 ※在图示输送带的行星减速器中，已知：z 1=10, z 2=32, z 3=74, z 4=72, z 2， =30 及电动机的转速为1450r/min ，求输出轴的转速n 4。 解：1－2－3－H 行星轮系；3－2－2’－4－H 行星轮系；1－2―2’－4－H 差动轮系；这两个轮系是独立的。 )1(3 1 113z z n n n i H H H -=--= ，)2(2 43 2443z z z z n n n i H H H '=--= min /29.64r n =与1n 转向相同。 第十二章 其它常用机构 ※12-8 某自动机床的工作台要求有六个工位，转台停歇时进行工艺动作，其中最长的一个工序为30秒钟。现拟采用一槽轮机构来完成间歇转位工作。设已知槽轮机构的中心距L=300mm ，圆销半径r=25mm ，槽轮齿顶厚b=12.5mm ，试绘出其机构简图，并计算槽轮机构主动轮的转速。 解 1）根据题设工作需要应采用单销六槽的槽轮机构。 2）计算槽轮机构的几何尺寸，并以比例尺μL 作其机构简图如图。 拨盘圆销转臂的臂长mm Z L R 1506 sin 300sin ===π π 槽轮的外径mm Z L S 81.2596cos 300cos ===π π 槽深mm Z Z L h 13525)16 cos 6 (sin 300)1cos (sin =+-+=+-+≥π π γπ π 锁止弧半径mm b r R r 5.1125.1225150=--=--=' 3）计算拨盘的转速：设当拨盘转一周时，槽轮的运动时间为t d ，静止时间为t j 静止的时间应取为t j ＝30 s 。本槽轮机构的运动系数k=(Z-2)/2Z=1/3 停歇系数k ， =1-k=t j /t,由此可得拨盘转一周所需时 间为)(45)1(30)1(3 1s k t t j =-=-=。故拨盘的转速min)/(3 4 60451601r t n =?=?= 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； 试题 1 3、 转动副的自锁条件是 驱动力臂≤摩擦圆半径 。 一、选择题（每空 2 分，共 10 分） 4、 斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点： 啮合性能好，重合度大，结构紧凑 。 1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。 A 、从动件的尺寸 B 、 机构组成情况 C 、 原动件运动规律 D 、 原动件运动规律和机构的组成情况 2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm ，80mm ，100mm ，当以 30mm 5、 在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为 2，则称为 差动轮 系 ，若其自由度为 1，则称其为 行星轮系 。 6、 装有行星轮的构件称为 行星架（转臂或系杆） 。 7、 棘轮机构的典型结构中的组成有： 摇杆 、 棘爪 、 棘轮 等。 三、简答题（15 分） 1、 什么是构件？ 的杆为机架时，则该机构为 A 机构。 答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的 A 、双摇杆 B 、 双曲柄 C 、曲柄摇杆 单位体。 2、 何谓四杆机构的“死点”？ 答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从 D 、 不能构成四杆机构 动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动， 3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。 A 、一次多项式运动规律 B 、 二次多项式运动规律 C 、正弦加速运动规律 D 、 余弦加速运动规律 4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。 A 、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡 B 、 动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来 机构的这种传动角为零的位置称为死点。 3、 用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪 些？ 答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m ）超过 了被切齿轮的啮合极限点 N 1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。 避免根切的方法：（a ）减小齿顶高系数 ha*.(b)加大刀具角α.(c)变位修正 四、计算题（45 分） 1、 计算如图 1 所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2） C 、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度 b 与其直径 D 之比 b/D<0.2） D 、 使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡 5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。 A 、模数 C D E C D B B F G B 、 分度圆上压力角 A A C 、齿数 D 、 前 3 项 a b 二、填空题（每空 2 分，共 20 分） 1、 两构件通过面接触而构成的运动副称为 低副 。 2、 作相对运动的三个构件的三个瞬心必 在同一条直线上 。 图 1 小题 a ：其中 A 、B 处各有一个转动副，B 处有一个移动副，C 、D 处的移动副记作一个 1 《机械原理》试题及答案 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r 3，各齿轮的转动惯量J 1、J 2、J 2`、J 3，因为齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1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J e 。 解：根据等效转动惯量的等效原则，有 ∑=??????????? ??+??? ??=n i i Si Si i e J v m J 122ωωω 212133212221 221???? ??+???? ??+???? ??+???? ??+=''ωωωωωωωv g G J J J J J e 2 322123232213221222 121???? ??+???? ??+???? ??+???? ??+='''Z Z Z Z r g G Z Z Z Z J Z Z J Z Z J J J e 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J e =·m 2，制动器的最大制动力矩M r =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J e 及等效力矩M e 均为常数，故可利用力矩形式的机械运动方程式dt d J M e e ω= 其中：25.020m kg m N M M r e ?=?-=-= ωωωd d d M J dt r e 025.020 5.0-=-=-= ()s t S S 5.2025.0025.0==--=∴ωωω 由于 s s t 35.2<= 所以该制动器满足工作要求。 机械原理自测题库—单选题（共63 题） 1、铰链四杆机构的压力角是指在不计算摩擦情况下连杆作用于＿＿＿上的力与该力作用点速度所夹的锐角。 A．主动件 B．从动件 C．机架 D．连架杆 答： 2、平面四杆机构中，是否存在死点，取决于＿＿＿是否与连杆共线。 A．主动件 B．从动件 C．机架 D．摇杆 答： 3、一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K＿＿＿。 A．大于1 B．小于1 C．等于1 D．等于2 答： ＿＿＿。 4、在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角γ min A．尽可能小一些 B．尽可能大一些 C．为0° D．45° 答： 5、与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是＿＿＿。 A．惯性力难以平衡 B．点、线接触，易磨损 C．设计较为复杂 D．不能实现间歇运动 答： 6、与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是＿＿＿。 A．可实现各种预期的运动规律 B．便于润滑 C．制造方便，易获得较高的精度 D．从动件的行程可较大 答： 7、＿＿＿盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A．摆动尖顶推杆 B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆 D．摆动滚子推杆 答： 8、对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为＿＿＿。 A．偏置比对心大 B．对心比偏置大 C．一样大 D．不一定 答： 9、下述几种运动规律中，＿＿＿既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。 A．等速运动规律 B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律） C．等加速等减速运动规律 D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律）答： 10、对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用＿＿＿ 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 。 机械原理---1 第2章机构的结构分析 一、正误判断题：（在括号内正确的画“ V,错误的画“X” ） 在平面机构中一个高副引入二个约束。 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。 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。 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。 当机构自由度F > 0,且等于原动件数时，该机构具有确定运动。 若两个构件之间组成了两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。 在平面机构中一个高副有两个自由度，引入一个约束。 在杆组并接时，可将同一杆组上的各个外接运动副连接在同一构件上。 任何机构都是由机架加原动件再加自由度为零的基本杆组组成。因此基本杆组是自由度为 零的运动链。 平面低副具有2个自由度，1个约束。 1. 2. 3. 4 5. 6. 7. 8. 9. 10. 二、填空题 1. 2. 3. 4. 5 . (X) (“ (X) (“ (X) (V) (X) (V (X) 机器中每一个制造单元体称为 零件 O 机器是在外力作用下运转的，当外力作功表现为 表现为 亏功 时，机器处在减速阶段。 局部自由度虽不影响机构的运动，却减小了 高副元素的磨损，所以机构中常出现局部自由 度。 机器中每一个独立的运动单元体称为 构件O 两构件通过面接触而构成的运动副称为 低 副;通过点、线接触而构成的运动副称为 高 副。 平面运动副的最大约束数为 2 ，最小约束数为 1 O 两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为 高畐y,它产生2 个约束。 盈功 时，机器处在增速阶段，当外力作功 6. 7. 三、选择题 1. 机构中的构件是由一个或多个零件所组成 ，这些零件间_B ______ 产生任何相对运动。 A.可以 B.不能 C. 变速转动或变速移动 2. 基本杆组的自由度应为 C A. — 1 B. +1 3. 有两个平面机构的自由度都等于 机构，则其自由度等于 _B _____ O A. 0 B. 1 4. 一种相同的机构_A _________ : A.可以 B.不能 5. 平面运动副提供约束为（C A. 1 B 6. C. 0 1,现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面 C. 2 组成不同的机器。 C.与构件尺寸有关 ； ）o 7. .2 计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度就会（ A.不变 B .增多 由4个构件组成的复合铰链，共有（ A. 2 B . 3 有两个平面机构的自由度都等 1 , .1或2 C ）O C .减少 B ）个转动副。 C . 4 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（B ） O 华科大版机械原理课后习题 答案—第五六七章作业_ -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 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 i 34 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= ; 5.12 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=3 5 2523z z n n n n -=-- 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。 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 第七版机械原理复习题 第2章 机构的结构分析 一、填空题 8.两构件之间以线接触所组成的平面运动副称为高副，它产生一个约束，而保留了两个自由度。 10.机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的自由度。 11.在平面机构中若引入一个高副将引入1个约束，而引入一个低副将引入2个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是F=3n-2pl-ph 。 12.平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1。 13.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2，至少为1。 14.计算机机构自由度的目的是判断该机构运动的可能性（能否运动〕及在什么条件下才具有确定的运动，即确定应具有的原动件数。 15.在平面机构中，具有两个约束的运动副是低副，具有一个约束的运动副是高副。 三、选择题 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 B 。 (A)0; (B)1; (C)2 4.原动件的自由度应为B 。 (A)-1; (B)+1; (C)0 5.基本杆组的自由度应为 C 。 (A)-1; (B)+1; (C)0。 7.在机构中原动件数目B 机构自由度时，该机构具有确定的运动。(A)小于 (B)等于 (C)大于。 9.构件运动确定的条件是C 。(A)自由度大于1； (B)自由度大于零； (C)自由度等于原动件数。 七、计算题 1.计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，需明确指出。 1.解E 为复合铰链。 F n p p =--=?-?=33921312L H 6.试求图示机构的自由度（如有复合铰链、局部自由度、虚约束，需指明所在之处）。图中凸轮为定径凸轮。 A B C D E F 第7章课后习题参考答案 7—1等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件是什么? 7—2在什么情况下机械才会作周期性速度波动?速度波动有何危害?如何调节? 答: 当作用在机械上的驱动力（力矩)周期性变化时，机械的速度会周期性波动。机械的速度波动不仅影响机械的工作质量，而且会影响机械的效率和寿命。调节周期性速度波动的方法是在机械中安装一个具有很大转动惯量的飞轮。 7—3飞轮为什么可以调速?能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么? 答： 飞轮可以凋速的原因是飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化．就需要较大的能量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小上升，即可将多余的能量吸收储存起来；而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢．飞轮又可将其储存的能量释放，以弥补能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。 非周期性速度波动的原因是作用在机械上的驱动力(力矩)和阻力(力矩)的变化是非周期性的。当长时问内驱动力(力矩)和阻力(力矩)做功不相等，机械就会越转越快或越转越慢．而安装飞轮并不能改变驱动力(力矩)或阻力(力矩)的大小也就不能改变驱动功与阻力功不相等的状况，起不到调速的作用，所以不能利用飞轮来调节非周期陛速度波动。 7—4为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用? 解： 因为安装飞轮后，飞轮起到一个能量储存器的作用，它可以用动能的形式把能量储存或释放出来。对于锻压机械来说，在一个工作周期中，工作时间很短．而峰值载荷很大。安装飞轮后．可以利用飞轮在机械非工作时间所储存能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，达到节能的目的，因此可以说安装飞轮能起到节能的作用。 7—5由式J F =△W max ／(ωm 2 [δ])，你能总结出哪些重要结论(希望能作较全面的分析)? 答：①当△W max 与ωm 一定时，若[δ]下降，则J F 增加。所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。 ②由于J F 不可能为无穷大，若△W max ≠0，则[δ]不可能为零，即安装飞轮后机械的速度仍有波动，只是幅度有所减小而已。 ③当△W max 与[δ]一定时，J F 与ωm 的平方值成反比，故为减小J F ，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。当然，在实际设计中还必须考虑安装飞轮轴的刚性和结构上的可能性等因素。 7—6造成机械振动的原因主要有哪些?常采用什么措施加以控制? 7—7图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r 3，各齿轮的转动惯量J 1、，J 2、，J 2’、J 3，齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1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J e 。 解：根据等效转动惯量的等效原则．有 2222211122`23311111()2 2222e G J J J J J v g ωωωω=++++ 则 22232122`31111()()()()2e G v J J J J J J g ωωωωω=++++ 2222112`12`122`33223231()()()()2e z z z z z G J J J J J J r z z z g z z =++++ 7-8图示为DC 伺服电机驱动的立铣数控工作台，已知工作台及工件的质量为m 4=355 kg,滚 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； 机械原理题库一 一. 判断下列各结论的对错。对者画“√”号，错者画“×”号。 1.一个构件可以由多个零件组成。 (√) 2.三级杆组必定是四件六副杆组。 (×) 3.曲柄滑块机构中，若曲柄为原动件则滑块一定无急回特性。 (×) 4.国产标准斜齿轮的齿根圆一定比基圆大。 (×) 5速度瞬心是构件上速度为零的点。 (×) 6平面高副连接的两构件间，只允许有相对滑动。 (×) 7在曲柄滑块机构中，只要滑块做主动件，就必然有死点存在。 (√) 8锥齿轮的标准摸数是指大端摸数。 (√) 9自由度为1的周转轮系是行星轮系。 (√) 10 等效力矩的值一定大于零。 (×) 11根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基 圆大。 （×） 12对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数K 一定等于一。 （√） 13在平面机构中，一个高副引入二个约束。 （×） 14在直动从动件盘形凸轮机构中，若从动件运动规律不变，增大基圆半径， 则压力角将减小 （√） 15在铰链四杆机构中，只要满足杆长和条件，则该机构一定有曲柄存在。 （×） 二、填空题。 1． 在平面机构中若引入H P 个高副将引入 2H P 个约束，而引入L P 个低副将引 入 L P 个约束，则活动构件数n 、约束数与机构自由度F 的关系是 32L H F n P P =--。 2． 机构具有确定运动的条件是: 机构的原动件数等于机构的自由度数；若机构 自由度Ｆ>0，而原动件数 第3章课后习题参考答案 3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点? 答：参考教材30~31页。 3—2 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定? 答：参考教材31页。 3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P，，直接标注在图上) (a) (b) 答： 答： （10分） (d) （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P 16、P 36、P 13的位置 3） ω1/ω3= P 36P 13/P 16P 13=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，L AB =60mm ，L CD =90mm,L AD =L BC =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V C =0时，φ角之值(有两个解)。 解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图b ） 2）求vc 定出瞬心p12的位置（图b ） 因p 13为构件3的绝对瞬心，则有 ω3=v B /lBp 13=ω2l AB /μl .Bp 13=10×0.06/0.003× v c =μc p 13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s) 3)定出构件3的BC 线上速度最小的点线上速度最小的点必与p13点的距离 最近，故丛p13引BC 线的垂线交于点 v E =μl.p 13E ω3=0.003×46.5× 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）、√ 机械原理自测题（二） 一、判断题。（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分） 1、一对相啮合的标准齿轮，小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大。（ F ） 2、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。（ T ） 3、两构件之间以点、线接触所组成的平面运动副称为高副，它产生两个约 束，而保留一个自由度。（ F） 4、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。（F） 5、平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。（T） 6、对于刚性转子，已满足动平衡者，也必满足静平衡。（T） 7、滚子从动件盘形凸轮的基圆半径和压力角应在凸轮的理论轮廓上度量。 （T） 8、在考虑摩擦的转动副中，当匀速转动时，总反力作用线永远切于摩擦圆。 （T） 9、当机构的自由度数大于零，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。（T） 10、对于单个标准齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。（F） 二、填空题；（10分） 1、机器产生速度波动的类型有（周期性）和（非周期性）两种。 2、铰链四杆机构的基本型式有（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）三种。 3、从效率观点分析，机械自锁的条件是（效率小于零）。 4、凸轮的形状是由（从动件运动规律和基圆半径）决定的。 5当两机构组成转动副时，其瞬心与（转动副中心）重合。 三、选择题（10分） 1、为了减小机器运转中周期性速度波动的程度，应在机器中安装（B）。 A）调速器； B）飞轮； C）变速装置。 2、重合度εα = 1.6 表示在实际啮合线上有（C）长度属于双齿啮合区。 A) 60% ； B）40% ； C）75%。 3、渐开线齿轮形状完全取决于（C）。 A）压力角； B）齿数； C）基圆半径。 3、在从动件运动规律不变的情况下，对于直动从动件盘形凸轮机构，若缩小 凸轮的基圆半径，则压力角（B）。 A）保持不变； B）增大； C）减小。 5、在计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度数（B）。 A）增多； B）减小； C）不变。 四、计算作图题（共60分） （注：凡图解题均需简明写出作图步骤，直接在试卷上作图，保留所有作图线。） 1、计算下列机构的自由度（10分） F = 3×6－2×8－1=1 F = 3×5－2×6－2 = 1 第5章存储器系统 一、选择题 1．下列（B）不是半导体存储器芯片的性能指标。 A. 存储容量 B. 存储结构 C. 集成度 D. 最大存储时间 2．高速缓存由（B）构成。 A. SRAM B. DRAM C. EPROM D. 硬磁盘 3．由2K×1bit的芯片组成容量为4K×8bit的存储器需要（D）个存储芯片。 A. 2 B. 8 C. 32 D. 16 4．安排2764芯片内第一个单元的地址是1000H，则该芯片的最末单元的地址是（D）。 A. 1FFFH B. 17FFH C. 27FFH D. 2FFFH 5．一片容量为8KB的存储芯片，若用其组成1MB内存，需（ C ）片。 A. 120 B. 124 C. 128 D. 132 6．外存储器包括（A B E F ）。 A. 软磁盘 B. 磁带 C. SRAM D. BIOS E. 硬磁盘 F. 光盘 7．在多级存储体系结构中，Cache-主存结构主要用于解决（D ）的问题。 A. 主存容量不足 B. 主存与辅存速度不匹配 C. 辅存与CPU速度不匹配 D. 主存与CPU速度不匹配 8．动态RAM的特点之一是（BD ）。 A. 能永久保存存入的信息 B. 需要刷新电路 C. 不需要刷新电路 D. 存取速度高于静态RAM 二、填空题 1.在分层次的存储系统中，存取速度最快、靠CPU最近且打交道最多的是Cache 存储器，它是由DRAM 类型的芯片构成，而主存储器则是由SRAM 类型的芯片构成。 2．将存储器与系统相连的译码片选方式有线选法、部分地址译码法和全地址译码法。 3．若存储空间的首地址为1000H，存储容量为1K×8、2K×8、4K×8H 和8K×8的存储器所对应的末地址分别为13FFH 、17FFH 、1FFFH 和2FFFH 。 4．微机系统中存储器通常被视为Cache 、主存、辅存三级结构。 三、综合题 1．某微机系统中内存的首地址为3000H，末地址为63FFH，求其内存容量。答：存储区总的单元数为：63FFH－3000H＋1＝3400H，故总容量13KB。 计算方法：若直接用十六进制表示，则总容量＝（3*163+4*162）/1024； 若将地址表示成二进制，则总容量＝213B＋212B＋210B； 机械原理课后题答案 Prepared on 22 November 2020 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 ）。 ； 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 ）。 机械原理期末题库（本科类） 一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程 作运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。 14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。 16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。 22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。机械原理课后答案-高等教育出版社
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