机械原理
课后习题参考答案
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
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2-3936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。 解答：① 当未刹车时，F=3?6-2 ?8=2
②
在刹车瞬时，F=3?5-2?7=1，此时构件EFG 和车轮
接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。 ③ 完全刹死以后，F=3?4-2?6=0，此时构件EFG 、HIJ 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。
2-9 先计算图2-45～图2-50所示平面机构的自由度。
再将其中的高副化为低副，确定机构所含杆组的数
目和级别，以及机构的级别。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
A
B
C
D
E
I F E H J O
G C A B D
解答：a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 、E 处存在复合铰链 由3个Ⅱ级杆组构成。
b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 由3个Ⅱ级杆组构成的Ⅱ级机构。
B
D
E
C
A
c) n=3; P l =3; P h =2，F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度，由2个Ⅱ级杆组构成Ⅱ级机构。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4 -2 ?5-1 = 1 由1个Ⅲ级杆组构成的Ⅲ级机构。
A
B C D E
F G G'
H A
B
D C
E
F G
H
I
J
e) n=6; P l =8; P h =1，F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束, 由1个Ⅱ级杆组加上1个Ⅲ级杆组构成的Ⅲ级机构。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链, 由5个Ⅱ级杆构成的Ⅱ级机构。杆组拆分如下图所示。
＋
＋ ＋ ＋
第三章 平面机构的运动分析
3-1 如图3-20所示曲柄滑块机构中若已知a ，b ，e ，当?1给定后，试导出滑块位移s 和连杆转角?2的表达式。
ωx
解：??
?=+=+e
b a s b a 2121sin sin cos cos ???? 由12s i n s i n ??a e b -= 得到
???
???
?
-+=-=))sin (cos(arcsin cos )sin arcsin(1
112b a e b a s b a e ???? 或写成??
??
?
--+=-=2
1211
2)sin (cos )sin arcsin(
????a e b a s b
a e
3-2 如图3-20，若已知a b e ===-==2014010601011m m m m r a d s m m ,,,,ω? ，设经计算得到：?22997=-
.
，s=149.81mm ，请导出v c 和ω2的表达式，并求出其数值。
解：??
?=+=--0
cos cos sin sin 22112211?ω?ω?ω?ωb a v b a c ， 得：s rad b a /7153.0)997.2cos(140)60cos()10(20cos cos 2112=?-???-?-=-=??ωω s m v c /1784.0)997.2s i n (7153.014.0)60sin()10(02.0=?-??-??-?-=
3-12 如图3-30所示，曲柄摆动导杆机构中各杆长，已知a d l B D ===400500250m m m m m m ,,，构件1以等角速度ω120=rad s 绕A 顺时针方向转动，求此时v D 及角速度比ω13。
解：?
??=+=33
????sin sin cos cos 11BC BC l d a l a ，其中2式除以1式可得 0207.2cos sin tan
1
1=+=???a d a 3 故得：781.0251mm )
6705.63cos()30cos(400 ,6705.63=???=?=BC l 3?
?
求导得?????
+=-=-3333?ω??
ω?ω??ωc o s s i n c o s s i n c o s s i n 311311BC BC BC BC l l a l l a 上式中对2式用旋转坐标系法，按逆时针方向旋转3?角得：311)cos(ω??ωBC l a =-3
所以，s rad /5244.8 ,3462.2/331-==ωωω
又??
??++=?++=)
240sin(sin )240cos(cos 1133????BD D BD D l a y l a x 求导得????++=?+--=)240cos(cos )240sin(sin 31131133?ω?ω?ω?ωBD Dy BD Dx l a v l a v 或写成如下等价形式：
??
??-+=?-+=)
120sin(sin )120cos(cos 1133????BD D BD D l a y l a x 求导得????-+=?---=)120cos(cos )120sin(sin 31131133?ω?ω?ω?ωBD Dy BD Dx l a v l a v
解得：V Dx =-0.4*(-20)*sin(60*pi/180)-0.25*(-8.5244)*sin((63.6705-120)*pi/180)= 2.2264m/s
V Dy =0.4*(-20)*cos(60*pi/180)+0.25*(-8.5244)*cos((63.6705-120)*pi/180)= - 8.1097 m/s 合成可得：V D =sqrt(2.2264^2+8.1097^2)＝8.4098 m/s ， β VD ＝-74.6485° 3-12题解法二（瞬心法）：
mm CAB ad d a l BC 025.781cos 222=∠-+=
由余弦定理：8322.0cos =∠ABC ，得?=∠6746.33ABC mm ABC l B P BC 5064.938cos /24=∠= 由1324ωω?=?a B P ，得：3461.231=ωω s rad /5247.83=ω ?=?+∠=∠6476.9360ABC ABD mm D P 5945.98624= s m D P V D /4104.8243=?=ω
3-15 如图3-33所示为采煤康拜因的钻探机构。已知b a l ===2808401300m m m m m m A D ,,,?115= ,构件2绕构
C 、
D 两点的速度及加速度。
件1上的B 点以等角速度rad/s 121=ω逆时针方向转动， 求解：（1）求C 、D 两点的速度
???=+=2
121sin sin cos cos ????b a b l a AC
?=??=9373.50 ,280)15sin(840sin 22??
?
??
?=-=-22112211c o s c o s s i n s i n ?ω?
ω?ω?ωb a b v a C s r a d b a b a /278.01)1cos cos (1 ,cos cos 1121
12211212==-=-?=ωω??ωωωω??ω，得，得＝又根据题目已知条件 /4.361278.01300 ,/4079.217sin sin 1122s mm v s mm a b v D C =?==-=?ω?ω
（2）求C 、D 两点的加速度
?????-=---=--2
22221211122
22212111sin cos sin cos cos sin cos sin ?ω?ε?ω?ε?ω?ε?ω?εb b a a b b a a a C 1212210εεεεω==-，得＝由dt d 由上面2式可得：
840*ε1*cos(15*pi/180)-840*(0.278^2)*sin(15*pi/180)=280*ε2*cos(50.93*pi/180)-280*(1.278^2)*sin(50.93*pi/180) 811.3777ε1 - 16.8022＝176.4754ε1 -355.0521 得ε1＝ε2＝-0.5328rad/s 2
求D 点加速度的方法有两种：第一种按书上的方法列出运动方程式，按步骤求解；第二种方法求出法向加速度和切向加速度的合成。
① 对D 点列出位置方程式???==11sin cos ??AD D AD D l y l x 求导得速度方程式???=-=1
111sin ?ω?ωos l v l v AD Dy AD Dx c 再求导得加速度方程式?????-=--=12111
12
111sin cos sin ?ω?ε?ω?εAD AD Dy AD AD Dx l os l a l l a c ，则22Dy Dx D a a a += a Dx = -1300*(-0.5328)*sin(15*pi/180)-1300*(0.278^2)*cos(15*pi/180)＝82.2226 mm/s 2
a Dy = 1300*(-0.5328)*cos(15*pi/180)-1300*(0.278^2)*sin(15*pi/180)＝-695.0422 mm/s 2
故D 点的加速度为：a D = sqrt(a Dx ^2+ a Dy ^2) = 699.8887 mm/s 2 ， β aD ＝-83.2533°
②2221212
2/s 699.8887mm )()(=+=+=ωεAD AD Dn Dt D l l a a a
C 点的加速度为：1211122
222cos sin cos sin ?ω?ε?ω?εa a b b a C ++--=
a C =-280*(-0.5328)*sin(50.9373*pi/180)-280*(1.278^2)*cos(50.9373*pi/180)+840*(-0.5328)*sin(15*pi/180)+840*(0.278^2)*cos(15*pi/180)＝-225.4828 mm/s 2
3-17 在图3-35所示
e R A B
m m m m ===2050,,ω110=rad /s ，指出速度瞬心P 12，
并用瞬心法求?104
5=
,及90 时构件2
速度瞬
心P 12如图所示，从s mm v /200 ,021=?=?；
s mm v /4214.141 ,4521=?=?； s mm v /0 ,9021=?=?
3-18 如图3-36
=113P ，并用瞬心法求构件1的角速度ω1。
解：速度瞬心P 13如图所示。
s mm v v C P /2 13
==，又113
13
ωAP P l v = 故得出30cos /1001?
=
ω
3-19 如图3-28所示凸轮机构，指出速度瞬心P 12，并用速度瞬心法求从动件的角速度ω2。
解：速度瞬心P 12如图所示。 2112
12
ωωD P AP l l =
R R l AP 330tan /12
=?= ,
R R R l
DP 3260sin /)60cos /(12
=?+?=
所以得 s rad /102
112==ωω
3-21如图3-382和构件3上任何重合点的速度相等时的机构位置，
此时?1=?
3
解： 构件3上任意点的速度方向为：该点与构件3的回转中心D 点（瞬心P 34）的连线垂直的方向；其大小为构件3的角速度与该点与瞬心P 34距离的乘积。
构件2上任意点的速度方向为：该点与构件2和4的速度瞬心P 24的连线垂直的方向；其大小为构件2的角速度与该点与瞬心P 24距离的乘积。
要使构件2和构件3上任何重合点的速度相等，即应使瞬心P 34与瞬心P 24重合（此时AB 与AD 连线重合）。此时构件2和3都相对于D 点做纯转动，且构件2和3的角速度相同（从两者的重合点C 可推导出），重合点距离D 点的距离也相同，故任何重合点的速度相等。
故当α?=1时，满足题目要求。
第四章 机构的力分析
4-4 在图4-23所示的对心尖顶直动推杆盘形凸轮机构中，已知r b 015030==m m m m ,，l =80mm ，b 2=12mm ，ω101
=.rad s （为常数）。又机构在图示位置时，推杆以等加速度22m 1=a 垂直向上运动，该处凸轮的压力角α=16 。推杆重力N 202=Q ，重心位于其轴线上。凸轮的质心与回转中心A 相重合。若加于凸轮上的驱动力矩M d N m =?1，试求各个运动副反力和推杆所能克服的生产阻力F r 。 解：构件2推杆的受力简图如上，其中N b l M h M R d d 3523.53]sin )/[(/212=-==α
惯性力N a g G ma F a 0408.2)/(=== 对构件2列出力和力矩平衡方程式： ???
??-=-='=?=?'-+?-='++=?=++-N R N R N .R b R b b R R R R N .F G F F R r a r 7059.14 5883.20 88245 0)(0sin 244729 0)(cos 3232322322
13232
321212全全反力αα
注：也可以由图中虚线所示，将机架对推杆的两个支反力3232R R '和合成为一个全反力全32R ，这样根据三力汇交理论，可以更方便的求出结果。
对构件1列出力平衡方程式：
N R N R R R N R R R y y x x 3523.35 2855.15
0cos 14.7059
0sin 31312131312131=?????
?=?=+=?=+合成得αα
A
α
1
2
l
B
F r
b 1
Q 2
R 21
R 31x
R 31y
M d R 31
也可直接由构件1只受两力平衡直接得出：N R R 3523.531231==
4-10 在如图4-29所示摆动导杆机构中，已知a ===300309031mm,,?? ,加于导杆上的力矩M 360=?N m ,求机构各运动副的反力及应加于曲柄1上的平衡力矩M b 。
解：对于构件3，由力矩平衡0=∑M 可得：
?==?=-?1501000)sin /(23233323β?N R M a R
由力平衡得：?==3301004343βN R
对于构件2滑块，由力平衡可得：?===-=15010012233212βN R R R 对于构件1，由力平衡可得：?===-=15010041122141βN R R R 由力矩平衡得：m N M M a R b b ?=?=??15)sin (312?
4-11 在如图4-30所示偏心轮凸轮机构中，已知R OA a ===6030m m m m ,,且OA 位于水平位置，外载F 2100030==N,β 。求运动副反力和凸轮1上的平衡力矩M b 。
4
32 R R
R 21 R 41 2
解：根据三力汇交理论，画出构件2受力图。列出力平衡方程：
0sin 0cos 232212???=+=+ββF R F R 解得 5000254.866
32
12??
?-==N R N R 图中机架对推杆的支反力也可以看作虚线所示两个力的合成，此时也可以按照推杆在四个力的作用下平衡来求解，解法可参考题4-4。 由构件1凸轮的受力图可得： N R R R 0254.866122131==-= m N a R M b ?-=?-=9808.2531
4-19 如图4-38所示，构件1为一凸轮机构的推杆，它在力F 的作用下，沿导轨2向上运动，设两者的摩擦因数f=0.2，为了避免发生自锁，导轨的长度L 应满足什么条件（解题时不计构件1的质量）？
解：力矩平衡0=∑M 可得：
L R F ?=?100, 得：L F R /100?= ，其中21R R R == R 正压力产生的磨擦力为：L F f R F f /1002.0??=?=
要使推杆不自锁，即能够上升，必须满足：f F F 2>，即L F F /1002.02???>
解得：mm L 401004.0=?>
4-22 图4-41所示为一胶带运输机，由电动机1经过平型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F =5500N ，运输
带8的运送速度v =12.m s ，滚筒直径D =900mm ，平型带传动（包括轴承）的效率η1095=.，每对齿轮（包括其轴承）的效率η2097
=.，运输带8的机械效率η3097
=.。试求该传动系统的总效率η及电动机所需的功率P 。
L
F
100
1
2
R
2
解：串联机组，总效率8670.03221=???=ηηηηη 输出功率W v F P r 6600125500=?=?=
故电机输入功率应为： kW P P r 6121.7/==η
4-23 如图4-42所示，电动机通过三角带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工作机A 及B ，设每对齿轮的效率η1096=.，每个轴承的效率η2098=.，带传动的效率η3092=.，工作机A 、B 的功率分别为P A kW =3，P B kW =2，效率分别为ηηA B ==0708.,.，试求电动机所需的功率。 解：电机功率P d 为:
kW
.P P P B B A A d 67688 )92.098.098.096.098.0()]96.098.08.0/(2)96.098.07.0/(3[ )
()]/()/([322121212=??????+??=??????+??=ηηηηηηηηηηη
第五章 机构的型综合
5-1 运动链()()N N N 313
240120120022---,,。请画出其运动链的结构图。若以四元连杆为机架，其中一个三元连杆作转动并为原动件，要求机构的执行构件为两个完全对称运动的滑块。试进行机构变换。 解：
E
图2 机构变换方案一
5-2 运动链()
()N N 313
2112112--,。请画出运动链的结构图。分别取不同构件为原动件，三元连杆为机架。试综合出一个II 级机构和一个高级别机构。 解：运动链的结构图如下。
D
① 以AB 或CD 杆为原动件得到II 级机构； ② 以FG 杆为原动件得到Ш级机构。
5-3 指出代号()()N N N 313
241111111111---,,中有几个二、三、四元连杆。若以四元连杆为机架，取回转构件为原动件。试变换出一个连架杆为导杆，另两个连架杆为滑块的机构。
解：1个四元连杆，2
J
5-4 代号为()()N N N 313240*********---,,的运动链。请画出其运动链的结构图。问有几个二、三、四元连杆。变换机构后其自由度F =?。
解：1个四元连杆，2个三元连杆，6个二元连杆。总构件数N =1+2+6=9，自由度F =3(N -1)-2P =2，变换机构后其自由度不应改变，依然为2。
解题注意事项：1. 画出运动链结构图后，对比代号进行检验；2. 机构变换后检查其中的多元连杆连接是否正确，多元连杆画对的话，机构一般不会有错；3. 机构变换后其自由度不应改变。
第六章 平面连杆机构
6-1 如图6-48所示，设已知四杆机构各机构的长度为a =240mm ，b c ==600400m m m m ,,
d =500mm 。试问：
1）当取杆4为机架时，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方法获得双曲柄和双摇杆机构？如何获得？ 解：1) d c b a +≤+,满足杆长之和条件，且最短杆为连架杆，故有曲柄存在。
2) 以a 为机架，得双曲柄机构；
以c 为机架，得双摇杆机构。
6-4 在图6-48所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a b c d ====28525072m m m m m m m m ,,,，试求：
1）当取杆4为机架时，该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角ψ和最小传动角γmin 。
2）当取杆1为机架时，将演化成何种类型机构？为什么？并说明这时C 、D 两个转动副是周转副还是摆动副？ 解：1) 由曲柄与连杆拉直共线和重叠共线两位置计算极位夹角θ和杆3的摆角ψ：
?=?
?
???
??--+--?????
??+-++=5617.18)(2)(arccos )(2)(arccos 2
22222d
a b c d a b d
a b c d a b θ ?=??
????--+-??????+-+=5582.702)(arccos 2)(arccos 222222cd a b d c cd a b d c ψ 由曲柄与机架内共线和外共线两位置计算连杆和摇杆的夹角δ：
?=??
?
?
??--+==0633.512)(arccos 2
22min 1bc a d c b δγ ?=??
????+-+-?=-?=7342.222)(arccos 180180222max
2bc a d c b δγ 故[]?==7342.22,min 21min γγγ
2) 满足杆长之和条件，A 、B 为全转副，C 、D 为摆动副，此时取a 为机架得到双曲柄机构。
6-8 图6-52所示为一牛头刨床的主传动机构，已知l l AB D E ==75100m m m m ,,行程速比系数K =2，刨头5的行程H =300mm ，要求在整个行程中，推动刨头5有较小的压力角，试设计此机构。
解：由已知行程速度变化系数K =2，得极位夹角θ为：
ψθ=?=+-?
=601
1
180K K ——导杆摆角 已知mm l AB 75=， 则mm l l AB AC 150)2
sin(/==θ
要使压力角最小，须使滑块导轨线位于D 和D'两位置高度中点处，此时在滑块的整个行程中机构的最大压力角最小。此时，压力角)2arcsin(
DE l δ
α=。
由已知条件，行程mm H 300=，即导杆从中心位置D 运动到左边极限位置D'时滑块的行程为mm H 1502
1=，可得：
H l l l DE D C E D 21
cos )21sin(cos +=+'''αθα，化简得：
150)2
1
sin(='θD C l ，解得：mm l D C 300='
刨头导轨线距离C 点的高度为：mm l l l h CD CD CD 9038.2790962.20300))2
1cos(1(2
12
=-=--=-=θδ
此时最大压力角为：?===5932.11)100/0962.20arcsin()2
arcsin(max DE l δα
6-14 如图6-57所示，设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为α?113550== ,；α?228075== ,；α?33125105== ,，试设计此四杆机构。 解：对照书上（6-41）式，此处可简化为：
3
i i i i p p p αα??cos )cos(cos 210=+-+
分别代入题目中已知3组数据得：
??????=+?-?+??=+?-?+??=+?-?+?)
125cos()125105cos()105cos()80cos()8075cos()75cos()35cos()3550cos()50cos(210
210210p p p p p p p p p 其中)2/()1( , ,222210a b c a p c p a
c p -++=-==
解得：?????=-==0235.12640.15815
.12
10p p p 故??????
?====1
2640.12651.17992
.0d c b a 6-16 如图6-59所示曲柄摇杆机构，已知摇杆长c =420mm ，摆程角ψ
=60 ，行程速比系数
K =1.25，若远极位时机构的传动角γ2
35= ，求各杆长a ，b ，d ，并校验
机构最小传动角γmin 。
解：机构的极位夹角θ和近极位传动角为：
??
??
=-+=?=+-?=7520)1()1(18021θγψγθK K 根据课本内容列出投影方程式： ()()()()()()()()()()??
?
??
??+=+++=+++=+-+++=+-020*********sin sin cos 1cos sin sin cos 1cos θγθθγθθθγθθθθγθθc a b c a b c a b c a b 解得：()()
()()tan sin sin sin sin cos sin sin θγθ
γγθθγ
02
1202=-=-=+=??
?
??
??a A B N
b A B N
c 其中由式（6-48）??
?
??===8157.03668.06138
.0N B A
解得：7279.0 ,2022.1 ,3027.0===c b a 由实际尺寸mm c 420 =。得绝对杆长尺寸为：
mm d mm b mm a 0023.577 ,6722.693 ,6568.174===
此时机构的最小传动角为?=7101.31min γ，不符合要求。
2
机械是（机器和机构）的总称。 1．构件是机构中的（运动）单元体。 2．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。 3．从机构结构观点来看，任何机构都是由机架、原动件和从动件三部分组成。 5．构件的自由度是指（构件的独立运动参数）；机构的自由度是指（机构的独立运动参数）。 6．由两个构件直接接触而组成的（可动联接）称为运动副。 7．两个构件通过（点或线）接触而构成的运动副称为高副。 8．两个构件通过（面）接触而构成的运动副称为低副。 9．运动链是指构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统称为运动链。 10．两个以上的构件在同一处以（转动）副相联接，就构成复合铰链。 11．机构中某些构件所具有的不影响其他构件运动的自由度称为 （局部自由度）。 12．不产生实际约束效果的重复约束称为（虚约束）。 13．当两个构件组成移动副时其瞬心位于（垂直于导路的无穷远处）。 14．当两个构件组成转动副时其瞬心位于（转动副的中心）。 15．当两个构件组成纯滚动高副时其瞬心位于接触点处。 16．两互作平面运动的构件上绝对速度相等的瞬时重合点称为（速度瞬心）17．求机构的不直接相联接的各构件的瞬心时，可应用三心定理来求。 18．从受力观点分析，移动副的自锁条件是驱动力作用线位于摩擦角内。转动副的自锁条件是驱动力作用线与摩擦圆相交。 19．槽面摩擦力比平面摩擦力大，是因为当量摩擦系数大 精品文档 20. 机械中，V带比平带应用广泛，从摩擦角度来看，其主要原因是 V带为槽面摩擦。，当量摩擦系数 fv 大
21. 运动副中法向反力（或正压力）和摩擦力的合力，称为运动副中的总反力。] 22. 总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角。 23. 驱使机械运动的力称为驱动力阻止机械运动的力称为阻抗力。 24. 机械的输出功与输入功之比称为机械效率。 25. 速度影象原理和加速度影象原理只能应用于同一构件上的各点。 26. 一个运动矢量方程只能求解 2 个未知量。 27. 从效率来分析，机械的自锁条件是n< 0 o 28. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为—连架杆。 29 .在平面四杆机构中，作平面复杂运动的构件称为一连杆。 30. 在平面四杆机构中，与机架构成整转副的连架杆称为—曲柄， 与机架构成摆转副的连架杆称为一摇杆。 31. 铰链四杆机构的三基本形式为曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构o 32. 对心曲柄滑块机构中若以曲柄为机架，则将演化成—导杆机构 33. 在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他连杆长度之和时，只能得到—双摇杆机构。 34. 在曲柄摇杆机构中，若将摇杆的长度增到无穷大就演化为—曲柄滑块机构。 35. 凸轮机构的压力角是从动件所受的力与力作用点速度方向所夹的锐角。 36. 凸轮机构推杆常用的四种运动规律为：A.等速运动，B.等加等减运动，C.余弦加速度，D.正弦加速度。其中，仅适用于低速运动的运动规律为等速运动规律。有刚性冲击的运动规律为等速运动规律。有柔性冲击的运动规律为等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律。适用于高速运动的运动规律为正弦加速度运动规律。 37. 用于平行轴间传动的齿轮机构有直齿；斜齿和人字齿轮机构精品文档 38．用于相交轴间传动的齿轮机构有（圆锥齿轮机构）。 39．用于交错轴间传动的齿轮机构有交错轴斜齿轮机构和蜗杆蜗轮机构。40．过两啮合齿廓接触点所做的两齿廓公法线与两轮连心线的交点称为两轮的节点。
2013年机械原理自测题（一） 一．判断题（正确的填写“ ”，错误的填写“ ”） （ 分） 、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。 （ ） 、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数 一定等于一。 （ ） 、在平面机构中，一个高副引入二个约束。 （ ） 、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 （ ） 、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。 （ ） 、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。 （ ） 、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ ） 、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。 （ ） 、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。 （ ） 、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。。
（ ） 二、填空题。 （ 分） 、机器周期性速度波动采用（ 飞 轮 ）调节，非周期性速度波动采用（ 调 速 器 ）调节。 、对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（ ）所以（没有 ）急回特性。 、渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（ 重合度大于或 等于 ）。 、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过极限啮合点 ）。 、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（ 大 ），故三角螺纹多应用（ 联接 ），矩形螺纹多用于（ 传递运动和动力 ）。 三、选择题 （ 分） 、齿轮渐开线在（ ）上的压力角最小。 ） 齿根圆 ； ）齿顶圆； ）分度圆； ）基圆。 、静平衡的转子（ ① ）是动平衡的。动平衡的转子（ ②）是静平衡的 。 ① ）一定 ； ）不一定 ； ）一定不。 ② ）一定 ； ）不一定： ）一定不。
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机械原理大作业三 课程名称：机械原理 设计题目：齿轮传动设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 1、设计题目 机构运动简图 机械传动系统原始参数
2、传动比的分配计算 电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比 令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间 隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。
机械原理模拟试卷 一单向选择(每小题1分共10分) 1. 对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过了许用值时，可采用措施来解决。 （A 增大基圆半径 B 改为滚子推杆 C 改变凸轮转向） 2. 渐开线齿廓的形状取决于的大小。 （A 基圆 B 分度圆 C 节圆） 3. 斜齿圆柱齿轮的标准参数指的是上的参数。 （A 端面 B 法面 C 平面） 4. 加工渐开线齿轮时，刀具分度线与轮坯分度圆不相切，加工出来的齿轮称为齿轮。 （A 标准 B 变位 C 斜齿轮） 5. 若机构具有确定的运动，则其自由度原动件数。 ( A 大于 B 小于 C 等于) 6. 两齿轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，则两轮传动比__ _____。 ( A 变大 B 变小 C 不变 ) 7.拟将曲柄摇杆机构改变为双曲柄机构，应取原机构的_____ __作机架。 ( A 曲柄 B 连杆 C 摇杆 ) 8. 行星轮系是指自由度。 （ A 为1的周转轮系 B 为1的定轴轮系 C 为2的周转轮系） 9. 若凸轮实际轮廓曲线出现尖点或交叉，可滚子半径。 ( A 增大 B 减小 C 不变) 10.平面连杆机构急回运动的相对程度，通常用来衡量。 ( A 极位夹角θ B 行程速比系数K C 压力角α) 二、填空题(每空1分共10分) 1. 标准渐开线直齿圆锥齿轮的标准模数和压力角定义在端。 2. 图(a)，(b)，（c）中，S为总质心，图中转子需静平衡，图中转子需动平衡。
3. 平面移动副自锁条件是，转动副自锁条件是。 4. 周期性速度波动和非周期性速度波动的调节方法分别为应用和。 5. 惰轮对并无影响，但却能改变从动轮的。 6. 平面连杆机构是否具有急回运动的关键是。 三、简答题(每小题6分共24分) 1. 什么是运动副、低副、高副？试各举一个例子。平面机构中若引入一个高副将带入几个约束？若引入一个低副将带入几个约束？ 2．何谓曲柄？铰链四杆机构有曲柄存在的条件是什么？当以曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角将可能出现在机构的什么位置？ 3．什么是渐开线齿廓的根切现象？产生根切原因是什么？标准直齿圆柱齿轮不根切的最小齿数是多少？ 4．如图所示平面四杆机构，试回答： (1) 该平面四杆机构的名称； (2) 此机构有无急回运动，为什么？ (3) 此机构有无死点，在什么条件下出现死点； (4) 构件AB为主动件时，在什么位置有最小传动角。 四、计算题（共36分) 1. 图所示穿孔式计算机中升杆和计算卡停止机构，有箭头标记的为原动件，试判断此机构运动是否确定。（若有复合铰链、局部自由度、虚约束请指出来）（8分） 2. 在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩M r的变化规律如图所示，等效驱动力矩I H
机械原理试题及答案试 卷答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
2013年机械原理自测题（一） 一．判断题（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分） 1、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。 （ F ） 2、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数K一定等于一。 （ T ） 3、在平面机构中，一个高副引入二个约束。 （ F ） 4、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 （ T ） 5、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。（ F ） 6、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。 （ T ）7、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ T ） 8、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。（ T ） 9、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。 （ F ） 10、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。。（ F ） 二、填空题。（10分） 1、机器周期性速度波动采用（飞轮）调节，非周期性速度波动采用（调速器）调节。 2、对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（ 0 ）所以（没有）急回特性。 3、渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（重合度大于或 等于1 ）。 4、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过极限啮合点N1 ）。 5、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（大），故三角螺纹多应用（
联接 ），矩形螺纹多用于（ 传递运动和动力 ）。 三、选择题 （10分） 1、齿轮渐开线在（ ）上的压力角最小。 A ） 齿根圆 ； B ）齿顶圆； C ）分度圆； D ）基圆。 2、静平衡的转子（ ① ）是动平衡的。动平衡的转子（ ②）是静平衡的 。 ①A ）一定 ； B ）不一定 ； C ）一定不。 ②A ）一定 ； B ）不一定： C ）一定不。 3、满足正确啮合传动的一对直齿圆柱齿轮，当传动比不等于一时，他们的渐开线齿形是（ ）。 A ）相同的； B ）不相同的。 4、对于转速很高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用（ ）的运动规律。 A ）等速运动； B ）等加等减速运动 ； C ）摆线运动。 5、机械自锁的效率条件是（ ）。 A ）效率为无穷大： B ）效率大于等于1； C ）效率小于零。 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 = 3×8－2×11 = 2 F = 3×8－2×11 － 1 = 1 2、在图4-2所示机构中，AB = AC ，用瞬心法说明当构件1以等角速度转动时，构件3与机架夹角Ψ为多大时，构件3的 ω3 与ω1 相等。 （10分） 当ψ = 90°时，P13趋于无穷远处， 14 133413P P P P =∴
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
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。
《机械原理与设计》（一）（答案） 班级： 姓名： 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 一、填空题（共25分，每一空1分） 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
压力角相等 ； 螺旋角大小相等且旋向相同 。 7． 能实现间歇运动的机构有棘轮机构 ;槽轮机构;不完全齿轮机构。 8．当原动件为整周转动时，使执行构件能作往复摆动的机构有 曲柄摇杆机构 ；摆动从动件圆柱凸轮机构；摆动从动件空间凸轮机构或多杆机构或组合机构等 。 9．等效质量和等效转动惯量可根据等效原则：等效构件的等效质量或等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能来确定。 10．刚性转子静平衡条件是 不平衡质量所产生的惯性力的矢量和等 于零 ；而动平衡条件是不平衡质量所产生的惯性力和惯性力矩的矢量都等于零 。 二、 （5分）题二图所示，已知： BC //DE //GF ，且分别相等，计算平面机构的自由度。若存在复合铰链、局部自由度及虚约束，请指出。 题二图 n= 6 P L = 8 P H =1 3236281L H F n P P =--=?-?-＝1 三、（10分）在图示铰链四杆机构中，已知：l BC =50mm ，l CD =35mm ， l AD =30mm ，AD 为机架，若将此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。
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。
第一章绪论 1—1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。 解：机器具有如下三个特征： 1、人造的实物组合体 2、各部分具有确定的相对运动 3、代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换 机构则具有机器的前两个特征。 机器与机构的区别：研究的重点不同： 机构：实现运动的转换和力的传递； 机器：完成能量的转换或作有益的机械功。 机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1—2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。 解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。 汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。 第二章平面机构的结构分析 2—1 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。 2—2 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。 2—3 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 2—4 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 解： 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 或1 7 2 5 3 2 3 7 5 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ，
2—5 图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，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解：机构简图如下： 机构不能运动。 可修改为： 2—6 计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。 2—7 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具 有确定运动的条件。 J A B C D E F G H I J 解： 1725323143=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，或 解1：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度。 解1：C 、F 为复合铰链，I 为局部自由度， EFGC 为虚约束。 解2：C 为复合铰链，I 为局部自由度（焊死）， EFGC 为虚约束（去掉）。 1 310283233108=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，1 23122103230 231210=--?-?='+'---=='='===p F p p n F p F p p n h l h l ，，，，2：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度（焊死）。
XX 大学学年第二学期考试卷（A 卷） 课程名称： 机械原理 课程类别： 必修 考试方式： 闭卷 注意事项：1、本试卷满分100分。 2、考试时间 120分钟。 : 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确 答案，并将正确答案的选项填在题后的括号内。每小题2分，共20分） 1. 以移动副相连接的两构件的瞬心在 ( B ) / A ．转动副中心处 B. 垂直于导路方向的无穷远处 C. 接触点处 D. 过接触点两高副元素的公法线上 2. 有一四杆机构，其极位夹角为11°，则行程速比系数K 为 ( D ) A. 0 B. C. 1 D. 3. 以下哪种情况不会发生机械自锁 ( D ) A. 效率小于等于零 B. 作用在移动副上的驱动力在摩擦角之内 C. 生产阻抗力小于等于零 D. 轴颈上的驱动力作用在摩擦圆之外 4. 有一四杆机构，杆长分别为17mm ，38mm ，42.5mm ，44.5mm ，长度为17mm 的杆为连架杆，长度为44.5mm 的杆为机架，则此四杆机构为 ( A ) A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 ^ C. 双摇杆机构 D. 无法确认 5. 下列凸轮推杆运动规律中既无刚性冲击也无柔性冲击的是 ( C ) 系（部） ： 专业 班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题
A. 一次多项式 B. 二次多项式 C. 五次多项式 D. 余弦加速度 6. 直齿圆柱齿轮的齿数为19，模数为5mm ，* a h =1，则齿顶圆半径为 ( C ) A. 47.5 mm B. 50 mm C. 52.5 mm D. 55 mm 7. 连杆机构的传动角愈大，对机构的传力愈 ( B ) A. 不利 B. 有利 C. 无关 D. 不确定 （ 8. 当凸轮轮廓出现失真现象时，凸轮理论廓线的曲率半径ρ与滚子半径r r 满足以下关系 ( A ) A. ρ
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）、√
机械原理试卷 一、计算图示机构的自由度（10分） 二、如下图所示行程速度变化系数为1 的曲柄摇杆机构，已知曲柄连架杆固定铰链 中心处图示机架平面（直线OO’）位置上，并已知摇杆的两个极限位置C1D，C2D及摇杆长度CD= C1D=C2D，求其余三个构件的杆长。（15 分） 三、如图所示凸轮机构，凸轮廓为以A为圆心，R为半径的圆，凸轮逆时针方向回 转，要求：（15分） 1．说出该凸轮机构的名称； 2．标出凸轮基圆半径r0； 3．标出从动件从B点接触到C点接触凸轮转过的角度Φ； 4．标出从动件从B点接触到C点接触从动件位移S； 5．标出从动件从B点接触时从动件压力角αB；
四、图示复合轮系中，各齿轮齿数如图中括号中所示，求传动比i1H。（10分） 五、图示曲柄滑块机构中，曲柄1上作用驱动力距M，滑块3上作用阻力F。若不 计各活动构件质量，标出机构在图示位置时各运动副总反力作用线（给定摩擦角）（15分）
φ 六、某内燃机的曲柄输出力矩M d与曲柄转角φ关系曲线如图所示，运动周期为 T=180度，曲柄转速为600r/min，如用此内燃机驱动一阻力为常量的机械，并要求不均匀系数δ=0.01，求在主轴上应装的飞轮转动惯量J F（不考虑其它构件的转动惯量）（15分） 七、摆动导杆机构，已知机构运动简图，原动件为1以等角速度ω1逆时针方向回转，用相对运动图解法求在图示位置时， 1．构件3的角速度ω3，角加速度α3的大小及方向； 2．构件3 上D点的速度和加速度的大小和方向； （注：所求各量大小用公式表示，不必计算出数值大小）（20分）
机械原理试卷答案 一、解：------------------------------------------------------------------------------------------10分 F=3×7－2×10－0＝1 二、解：------------------------------------------------------------------------------------------15分 AB ＋BC ＝AC 2＝42.5 BC －AB ＝AC 1＝20.5, ∴AB =11, BC =31.5 三、解-------------------------------------------------------------15分 1）它是滚子从动件盘形凸轮机构------------------------------3分 2）如图所示------------------------------------------------3分 3）如图所示------------------------------------------------3分 4）如图所示------------------------------------------------3分 5）如图所示------------------------------------------------3分 四、解-------------------------------------------------------------------------------------------10分 区分轮系----------------------------------------------------5分 行星轮系H K ------541321' 分别计算----------------------------------------------------5分 在K ---321中 20 60233113-=-=--=z z n n n n i k k K
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 机械原理 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相似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等效转动惯量，其上作用有等效力矩的等效构件。 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，应该增大凸轮的基圆半径。 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等加速运动，后半程 作等减速运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度不变；增多齿数，齿轮传动的重合度增大。 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 3 个速度瞬心，且位于同一条直线。 14.铰链四杆机构中传动角γ为90度，传动效率最大。 15.连杆是不直接和机架相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为低副。 16.偏心轮机构是通过扩大转动副半径由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率小于等于0 。 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曲柄与机架两次共线的位置时。 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余角，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z/cos3β。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其模数相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于 2 的周转轮系。
一、选择题（每题2分，共20分） 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 2、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1B．小于1C．等于1D．等于2 3、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 4、渐开线上某点的压力角是指该点所受压力的方向与该点（）方向线之间所夹的锐角。 A.绝对速度 B.相对速度 C.滑动速度 D.牵连速度 5、渐开线标准齿轮是指m、α、h a*、c*均为标准值，且分度圆齿厚（）齿槽宽的齿轮。 A.小于 B.大于 C.等于 D.小于且等于 6、机构具有确定运动的条件是（）。 A．机构的自由度大于零B．机构的自由度大于零且自由度数等于原动件数 C．机构的自由度大于零且自由度数大于原动件数D．前面的答案都不对 7、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮要正确啮合，它们的（）必须相等。 A．直径B．宽度C.齿数D.模数 8、一渐开线标准斜齿圆柱齿轮与斜齿条传动，法面模数m n＝8mm，法面压力角a n=20°，斜齿轮的齿数Z=20,分度圆上的螺旋角β=20°，则斜齿轮上的节圆直径等于（）mm。 A.170.27 9、在曲柄摇杆机构中，若曲柄为主动件，且作等速转动时，其从动件摇杆作（）。 A．往复等速运动B．往复变速运动C．往复变速摆动D．往复等速摆动 10、两个构件在多处接触构成移动副，各接触处两构件相对移动的方向（）时，将引入虚约束。 A．相同、相平行B．不重叠C．相反D．交叉 11、在一个平面六杆机构中，相对瞬心的数目是（） A．15B．10C．5D．1 12、滑块机构通过（）演化为偏心轮机构。 A．改变构件相对尺寸B．改变构件形状C．改变运动副尺寸D．运动副元素的逆换 二、填空题（每题2分，共20分） 1、机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2、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。 3、机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 4、为了减少飞轮的质量和尺寸，应将飞轮安装在轴上。 5、输出功和输入功的比值，通常称为。 6、为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 7、增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 8、凸轮机构的运动规律中，如出现速度不连续，则机构将产生冲击；如出现加速度不连续，则机构将产生冲击； 9、具有一个自由度的周转轮系称为轮系，具有两个自由度的周转轮系称为 轮系。 10、移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是。 11、铰链四杆机构中传动角 为，传动效率最大。 12、平面低副具有个约束，个自由度。
第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。 答：转动副成为周转副的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和； （2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。 当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。 因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a 曲柄摇杆机构 图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。试问: 1)当取杆4为机架时，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?
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） A B C D E F G A B C D E F G H M N 图4-1 图4-1 a) b) H F = 3×6－2×8－1=1 F = 3×5－2×6－2 = 1
第二章机构的结构分析- 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、m-1 9、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=1 2、3、 4、 三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b)E处(或F处)为虚约束 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束 计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。
(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度n=6，P L=8，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 (i) C处为复合铰链 计算自由度n=5，P L =7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。 四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。 替代机构如下图所示： (1)计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 (2)计算自由度n=3，P L=3，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×3-2×3-2=1 五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构 的级别。 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 机构分析如下图所示。