平面机构的结构分析
1、如图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（各尺寸由图上量取），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l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。
图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l
因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。
图 b ）
3）提出修改方案（图c ）。
为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。
图 c1） 图 c2）
2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
图a ）
解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F
图 b ）
解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F
3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3－1
解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。
3－2
解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度
3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F
4、试计算图示精压机的自由度
解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p
13305232=?-+?='-'+'='n p p p h l 26310232=?-?='-'+'='n p p p h l
0='F 0='F
F p p p n F h l '-'-+-=)2(3 F p p p n F h l '-'-+-=)2(3
10)10152(103=--+?-?= 10)20172(113=--+?-?=
（其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链）
5、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。又如在该机构中改选EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。
解1）计算此机构的自由度
110273)2(3=?-?='-'-+-=F p p p n F h l
2）取构件AB 为原动件时 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
P直接标注在图上）。
1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号
ij
2、在图a 所示的四杆机构中，AB l =60mm ，CD l =90mm ，AD l =BC l =120mm ，
2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：
1） 当?= 165时，点C 的速度C v
；
2） 当?=
165时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小； 3）当C v
=0 时，?角之值（有两个解）。
解1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图（图b ）。
b)
2）求C v
，定出瞬心13P 的位置（图b ） 因13p 为构件3的绝对速度瞬心，则有：
)/(56.278003.0/06.010132313s rad BP u l w v w l AB BP B =??=?==
)/(4.056.252003.0313s m w CP u v l C =??==
3）定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置
因BC 线上速度最小之点必与13P 点的距离最近，故从13P 引BC 线的垂线交于点E ，由图可得：
)/(357
.056.25.46003.0313s m w E P u v l E =??=?= 4）定出C v
=0时机构的两个位置（作于 图C 处），量出 ?=4.261?
?=6.2262? c)
3、在图示的机构中，设已知各构件的长度AD l ＝85 mm ，AB l =25mm ，CD l =45mm ，
BC l =70mm ，原动件以等角速度1ω=10rad/s 转动，试用图解法求图示位置时点E 的速度E v 和加速度E a
以及构件2的角速度2ω及角加速度2α。
a) μl =0.002m/mm
解1）以l μ=0.002m/mm 作机构运动简图（图a ） 2）速度分析 根据速度矢量方程：CB B C v v v
+=
以v μ＝0.005(m/s)/mm 作其速度多边形（图b ）。 b) a μ=0.005(m/s 2)/mm
（继续完善速度多边形图，并求
E v
及2ω）。 根据速度影像原理，作BCE bce ??~，且字母 顺序一致得点e ，由图得：
)(31.062005.0s m pe v v E =?=?=μ
)(25.207.0/5.31005.02s m l bc w BC v =?=?=μ
（顺时针）
)(27.3045.0/33005.03s m l pc w CO v =?=?=μ
（逆时针）
3）加速度分析 根据加速度矢量方程：
t CB n CB B t C n C C a a a a a a ++=+=
以a μ=0.005(m/s 2)/mm 作加速度多边形（图c ）。
（继续完善加速度多边形图，并求E a 及2α）。
根据加速度影像原理，作BCE e c b ?'''?~，且字母顺序一致得点e '，由图得：
)/(5.37005.02s m e p a a E =?=?=μ
)/(6.1907.0/5.2705.0/22
2s rad l C n l a a BC a BC t
CB =?=?==μ（逆时针）
4、在图示的摇块机构中，已知AB l =30mm ，AC l =100mm ，BD l =50mm ，DE l =40mm ，曲柄以1ω=10rad/s 等角速度回转，试用图解法求机构在1?＝
45时，点D 和点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l μ=0.002m/mm 作机构运动简图（图a ）。
2）速度分析v μ=0.005(m/s)/mm 选C 点为重合点，有：
?
//13
23
22
？
？
大小
？方向AB
C C C B C B C l w BC BC AB v v v v v ⊥⊥+=+
=
以v μ作速度多边形（图b ）再根据速度影像原理， 作BC BD bC bd =2，BDE bde ??~，求得点d 及e ， 由图可得
)/(23.05.45005.0s m pd v v D =?==μ )/(173.05.34005.0s m pe v v E =?==μ
)/(2122.0/5.48005.012s rad l bc w BC v =?==μ（顺时针）
3）加速度分析a μ=0.04(m/s 2)/mm
根据
?
20
?
?
//?3
2322213
2323
222
C C BC
AB
r C C k C C C t
B C n B C B C v w l w l w BC
BC BC B C A B a a a a a a a 大小
方向⊥⊥→→++
=+
+
=
其中：49.0122.022
222=?==BC n B C l w a
7.035005.022232232=???==C C k C C v w a
以a μ作加速度多边形（图c ），由图可得：
)/(64.26604.02s m d p a a D =?=''?=μ )/(8.27004.02s m e p a a E =?=''?=μ
)/(36.8122.0/5.2504.0122.0//2
2222s rad C n l a a a CB t B C =?=''==μ（顺时针）
5、在图示的齿轮-连杆组合机构中，MM 为固定齿条，齿轮3的齿数为齿轮4的2倍，设已知原动件1以等角速度1ω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E v
及齿轮3、4的速度影像。
解1）以l μ作机构运动简图（图a ） 2）速度分析（图b ）
此齿轮－连杆机构可看作为ABCD 及DCEF 两 个机构串连而成，则可写出
CB B C v v v += EC C E v v v +=
取v μ作其速度多边形于图b 处，由图得
)/(s m pe v v E μ=
取齿轮3与齿轮4啮合点为K ，根据速度影像原来，在速度图图b 中，作DCK
dck ??~
求出k 点，然后分别以c 、e 为圆心，以ck 、ek 为半径作圆得圆3g 及圆4g 。 求得pe v v E ?=μ 齿轮3的速度影像是3g 齿轮4的速度影像是4g
6、在图示的机构中，已知原动件1以等速度1ω=10rad/s 逆时针方向转动，
AB l =100mm ，BC l =300mm ，e =30mm 。当1?= 50、 220时，试用矢量方程解析法求
构件2的角位移2θ及角速度2ω、角加速度2α和构件3的速度3v 和加速度3α
。
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
)(321a e
s l l
+=+
分别用i 和j 点积上式两端，有
)(sin sin cos cos 2
21
13221
1b e l l s l l ?
??
=+=+θ?θ?
故得：]/)sin arcsin[(2112l l e ?θ-=
)(cos cos 2
2113c l l s θ?+=
2）速度分析 式a 对时间一次求导，得 )(3222111d i
v e w l e w l t
t
=+
上式两端用j
点积，求得：)(cos /cos 2
21112e l w l w θ?-=
式d ）用2e
点积，消去2w ，求得 )(cos /)sin(221113f w l v θθ?--=
3）加速度分析 将式（d ）对时间t 求一次导，得：
)(322222221
211g i
a e w l e l e w l n
t n =++α
用j
点积上式的两端，求得：
)(cos ]sin sin [2
222
2212112h l w l w l a θθ?+-=
用2e
点积（g ），可求得：
)(])cos([2
222212113i w l w l a θθ?+--=
7、在图示双滑块机构中，两导路互相垂直，滑块1为主动件，其速度为100mm/s ，方向向右，AB l =500mm ，图示位置时A x =250mm 。求构件2的角速度和构件2中点C 的速度C v
的大小和方向。
解：取坐标系oxy 并标出各杆矢量如图所示。 1） 位置分析 机构矢量封闭方程为：
AC A O C l x l +=
121802
221????-?=+=i AB A i AB e l
x e l
2
22sin 2
cos 2
cos 2???AB
C AB A AB C l y l
x l x -=+=-
=
2）速度分析
2
22222cos 2
sin 2sin 2???w l y w l
v w l x
AB
C AB A AB C -=-== 当s mm v A /100=，s mm x C /50= ?=1202? ，s rad w /2309.02=（逆时针） s m y
C /86.28= ， s mm y x v C C C /74.572
2=+= 像右下方偏?30。
8、在图示机构中，已知1?=
45，1ω=100rad/s ，方向为逆时针方向，AB l =40mm ，
γ= 60。求构件2的角速度和构件3的速度。
解，建立坐标系Axy ，并标示出各杆矢量如图所示：
1．位置分析 机构矢量封闭方程
DB D s +=1
)(11γπ?-+=i D B C i e l s e l
?
??
==+γ?γ?sin sin cos cos 1111DB C DB l l s l l
2．速度分析 消去DB l ，求导，02=w s
m m w l v C /4.1195]sin cot [cos 1111-=-=?γ?
平面连杆机构及其设计
1、在图示铰链四杆机构中，已知：BC l =50mm ，CD l =35mm ，AD l =30mm ，AD 为机架，
1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求AB l 的最大值； 2）若此机构为双曲柄机构，求AB l 的范围；
3）若此机构为双摇杆机构，求AB l 的范围。
解：1）AB 为最短杆 AD CD BC AB l l l l +≤+ mm l AB 15m ax =
2）AD 为最短杆，若BC AB l l ≤
AB CD BC AD l l l l +≤+ mm l AB 45≤ 若BC AB l l ≥ CD BC AB AD l l l l +≤+
mm l AB 55≤
3) AB l 为最短杆
AD CD BC AB l l l l +>+，mm l AB 15>
AD AB l l > CD AB BC AD l l l l +>+ mm l AB 45< AB l 为最短杆 CD BC AB AD l l l l +>+ mm l AB 55> 由四杆装配条件 mm l l l l CD BC AD AB 115=++<
2、在图示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a=28mm ，b=52mm ，c=50mm ，d=72mm 。试问此为何种机构？请用作图法求出此机构的极位夹角θ，杆CD 的最大摆角?，机构的最小传动角min γ和行程速度比系数K 。 解1）作出机构的两个
极位，由图中量得 ?=6.18θ ?=6.70?
2）求行程速比系数
23.1180180=-?+?=
θ
θ
K
3）作出此机构传动 角最小的位置，量得
?='=7.22min γγ
此机构为 曲柄摇杆机构
3、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
○
1 mm AC AC l l AB 5.492/)355.84(22/)(12=-=-=μ mm AC AC l l BC 5.1192/)355.84(22/)(12=+=+=μ
○
2 mm AC AC l l AB 222/)1335(22/)(21=-=-=μ mm AC AC l l BC 482/)1335(22/)(21=+=+=μ
4、如图所示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD 和滑块连接起来，使摇杆的三个已知位置D C 1、D C 2、D C 3和滑块的三个位置1F 、2F 、3F 相对应（图示尺寸系按比例尺绘出），试以作图法确定此连杆的长度及其与摇杆CD 铰接点E 的位置。（作图求解时，应保留全部作图线 。l μ=5mm/mm ）。
解
（转至位置2作图）
故mm F E l l EF 13026522=?==μ
5、图a 所示为一铰链四杆机构，其连杆上一点E 的三个位置E 1、E 2、E 3位于给定直线上。现指定E 1、E 2、E 3和固定铰链中心A 、D 的位置如图b 所示，并指定长度CD l =95mm ，
EC l =70mm 。用作图法设计这一机构，并简要说明设计的方法和步骤。
解：以D 为圆心，CD l 为半径作弧，分别以1E ，2E ，3E 为圆心，EC l 为半径交弧1C ，
2C ，3C ，1DC ，2DC ，3DC 代表点E 在1，2，3位置时占据的位置，
2ADC 使D 反转12?，12C C →，得2DA
3ADC 使D 反转13?，13C C →，得3DA
CD 作为机架，DA 、CE 连架杆，按已知两连架杆对立三个位置确定B 。
凸轮机构及其设计
1、在直动推杆盘形凸轮机构中，已知凸轮的推程运动角0δ＝π/2，推杆的行程
h =50mm 。试求：当凸轮的角速度ω=10rad/s 时，等速、等加等减速、余弦加速度和正弦加速度四种常用运动规律的速度最大值max v 和加速度最大值max a 及所对应的凸轮转角δ。
解
2、已知一偏置尖顶推杆盘形凸轮机构如图所示，试用作图法求其推杆的位移曲线。 解 以同一比例尺l μ=1mm/mm 作推杆的位移线图如下所示
3、试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速度逆时针回转，偏距e =10mm ，从动件方向偏置系数δ=－1，基圆半径
0r =30mm ，滚子半径r r =10mm 。推杆运动规律为：凸轮转角?=0○～150○，推杆等速上
升16mm ；?=150○～180○，推杆远休；? =180○～300○
时，推杆等加速等减速回程
16mm; ?=300○～360○
时，推杆近休。
解 推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为：
1） 推程：0/δδh s = ，)1500(?≤≤?δ
2） 回程：等加速段20
2/2δδ'-=h h s ，)600(?≤≤?δ 等减速段2020
/)(2δδδ'-'=h s ，)12060(?≤≤?δ 取l μ=1mm/mm 作图如下：
第二章 4.在平面机构中,具有两个约束的运动副就是移动副或转动副;具有一个约束的运动副就是高副。 5.组成机构的要素就是构件与转动副;构件就是机构中的_运动_单元体。 6.在平面机构中,一个运动副引入的约束数的变化范围就是1-2。 7.机构具有确定运动的条件就是_(机构的原动件数目等于机构的自由度)。 8.零件与构件的区别在于构件就是运动的单元体,而零件就是制造的单元体。 9.由M个构件组成的复合铰链应包括m-1个转动副。 10.机构中的运动副就是指两构件直接接触所组成的可动联接。 1.三个彼此作平面平行运动的构件共有3个速度瞬心,这几个瞬心必定位于同一直线上。 2.含有六个构件的平面机构,其速度瞬心共有15个,其中有5个就是绝对瞬心,有10个就是相对瞬心。 3.相对瞬心与绝对瞬心的相同点就是两构件相对速度为零的点,即绝对速度相等的点, 不同点就是绝对瞬心点两构件的绝对速度为零,相对瞬心点两构件的绝对速度不为零。 4.在由N个构件所组成的机构中,有(N-1)(N/2-1)个相对瞬心,有N-1个绝对瞬心。 5.速度影像的相似原理只能应用于同一构件上_的各点,而不能应用于机构的不同构件上的各点。 6.当两构件组成转动副时,其瞬心在转动副中心处;组成移动副时,其瞬心在移动方向的垂直无穷远处处;组成纯滚动的高副时,其瞬心在高副接触点处。 7.一个运动矢量方程只能求解____2____个未知量。 8.平面四杆机构的瞬心总数为_6__。 9.当两构件不直接组成运动副时,瞬心位置用三心定理确定。 10.当两构件的相对运动为移动,牵连运动为转动动时,两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为a*kc2c3,方向与将vc2c3沿ω2转90度的方向一致。 1.从受力观点分析,移动副的自锁条件就是驱动力位于摩擦锥之内, 转动副的自锁条件就是驱动力位于摩擦圆之内。 2.从效率的观点来瞧,机械的自锁条件就是η＜0。 3.三角形螺纹的摩擦力矩在同样条件下大于矩形螺纹的摩擦力矩,因此它多用于联接。 4.机械发生自锁的实质就是无论驱动力多大,机械都无法运动。 F方向的方法就是与2构件相5.在构件1、2组成的移动副中,确定构件1对构件2的总反力 12 R 对于1构件的相对速度V12成90度+fai。 6.槽面摩擦力比平面摩擦力大就是因为槽面的法向反力大于平面的法向反力。 7.矩形螺纹与梯形螺纹用于传动,而三角形(普通)螺纹用于联接。 8.机械效率等于输出功与输入功之比,它反映了输入功在机械中的有效利用程度。 9.提高机械效率的途径有尽量简化机械传动系统, 选择合适的运动副形式, 尽量减少构件尺寸, 减少摩擦。 1.机械平衡的方法包括、平面设计与平衡试验,前者的目的就是为了在设计阶段,从结构上保证其产生的惯性力最小,后者的目的就是为了用试验方法消除或减少平衡设计后生产出的转子所存在的不平衡量_。 2.刚性转子的平衡设计可分为两类:一类就是静平衡设计,其质量分布特点就是可近似地瞧做在同一回转平面内,平衡条件就是。∑F=0即总惯性力为零;另一类就是动平衡设计,其质量分布特
机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
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'=。
第二章 一、单项选择题： 1 ?两构件组成运动副的必备条件是 A ?直接接触且具有相对运动； C ?不接触但有相对运动； 9.要使机构具有确定的相对运动，其条件是 __________ 。 A .机构的自由度等于1 ； B .机构的自由度数比原动件数多 1； C .机构的自由度数等于原动件数 第三章 一、单项选择题： 1 .下列说法中正确的是 ________ 。 A .在机构中，若某一瞬时，两构件上的重合点的速度大小相等，则该点为两构件的瞬心； B .在机构中，若某一瞬时，一可动构件上某点的速度为零，则该点为可动构件与机架的瞬心; C .在机构中，若某一瞬时，两可动构件上重合点的速度相同，则该点称为它们的绝对瞬心； D .两构件构成高副，则它们的瞬心一定在接触 点上。 2.下列机构中ajcs 不为零的机构是 3 ?下列机构中a CkC 为零的机构是 2 3 2 .当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将 A .有； B .没有； C .不一定 3 ?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 ?虚约束； B ?局部自由度； C .复合铰链 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 A . 3； B . 4； C . 5 ； D . 6 5 .杆组是自由度等于 _______ 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 A . 1； B . 2； C . 3； D . 1 或 2 7. 某机构为川级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是 A .含有一个原动件组； C .至少含有一个n 级杆组； 8 .机构中只有一个 ________ 。 A .闭式运动链； B .原动件； B ?至少含有一个基本杆组； D ?至少含有一个 川级杆组。 C .从动件; 确定的运动。 个自由度。 D .机 架。 _______________________________ O B .直接接触但无相对运动; D .不接触也无相对运动。 A . (a)与(b); (b)与(c); 。
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 。
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
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：能源学院 班级： 1302402 设计者：黄建青 学号： 1130240222 指导教师：焦映厚陈照波 设计时间： 2015年06月23日
凸轮机构设计说明书 1. 设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，机构运动简图如图1，机构的原始参数如表1所示。 图1 机构运动简图 表1 凸轮机构原始参数
计算流程框图： 2. 凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 2.1 确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程 设定角速度为ω=1 rad/s (1) 升程：0°<φ<50° 由公式可得 )]cos(1[20 ?π Φh s -=
)sin( 20 1 ?π ωπΦΦh v = )cos(20 2 2 12?π ωπΦΦh a = (2) 远休止：50°<φ<150° 由公式可得 s = 45 v = 0 a = 0 (3) 回程：150°<φ<240° 由公式得： ()()22 0000200000002200000 0,2(1)(1)1,12(1)(1),2(1)s s s s s s s s s Φhn s h ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h n s h ΦΦΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn hn s ΦΦΦΦΦn Φn ??????'?=---+<≤++?'-? ???''-? =----++ <≤++???'-??? ?'---?'=-++<≤++'-?? 201 00000010002001 000 00n (),(1)(1)n ,(1)(1)n (1),(1)s s s s s s s s Φh v ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h v ΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn h v ΦΦΦΦΦn ΦΦn ω??ω??ω??'=- --+<≤++?'-? ?''-? =- ++<≤++?'-? ?'---'?=--++<≤++''-??
《机械原理》复习题 一.填空题: 1设螺纹的升角为λ，接触面的当量摩擦系数为f cos v λ=,则螺旋副自锁的条件为arctan v f α≥ 3 对心曲柄滑块机构以曲柄为原动件时，其最大传动角γ为90? 4为了减小飞轮的质量和尺寸，最好将飞轮安装在机械的 高速 轴上。 ５、机器中安装飞轮的目的,一般是为了 调节周期性速度波动 而同时还可达到 减少投资，降低能耗 的目的; % ６、内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是1212,12,n n n n m m ααββ=== ７、一对斜齿圆柱齿轮传动的重合度由 端面重合度和轴向重合度 两部分组成,斜齿轮的当量齿轮是指＿与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮; ８、3个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心,这几个瞬心必定位于 同一直线 上; ９、含有6个构件的平面机构,其速度瞬心共有 15 个,其中有 5 个是绝对瞬心,有 10 个是相对瞬心; １０、周期性速度波动和非周期性速度波动的调节方法分别为 安装飞轮 和 安装调速器 ; １１、在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中 一次多项式 运动规律有刚性冲击, 二次多项式、余弦加速度 运动规律有柔性冲击; 五次多项式、正弦加速度 运动规律无冲击; 1２、周转轮系中的基本构件 太阳轮和行星架 ; 1３、速度影像的相似原理只能应用于 同一构件 的各点,而不能应用于机构 的不同构件 的各点. 》 1４、在平面机构中，具有两个约束的运动副是 转动 副或 移动 副；具有一个约束的运动副是 高 副。 1５、一个采取负变位修正的直齿圆柱齿轮与同样基本参数的标准齿轮相比较，其 齿顶 圆及 齿根 圆变小了；而 基 圆及 分度 圆有大小则没有变。 １６、周转轮系中，若自由度为2，则称其为 差动轮系 ，若自由度为1，则称其为 行星轮系 。 １７、一对心曲柄滑块机构中，若改为以曲柄为机架，则将演化为 导杆 机构。 １８、在平面四杆机构中，能实现急回运动的机构有 双曲柄机构 、 曲柄摇杆机构 等。 １９ 蜗轮蜗杆的正确啮合条件是 1212,x t x t m m m ααα==== ２０机构要能动，自由度必须 大于0 ，机构具有确定运动的条件是 机构原动件数与机构自由度数相等 。 ２１ 相对瞬心与绝对瞬心的相同点是 都是两构件瞬时速度相同的点 ，不同点 相对瞬心的绝对速度大小不为0，绝对瞬心的绝对速度大小为0 ，在有六个构件组成的机构中，有 15 个瞬心。 - 2２刚性回转构件的不平衡可以分为两种类型，一种是 静不平衡 ，其质量分布特点是 质量分布在垂直于回转轴线的同一平面内 ；另一种是 动不平衡 ，其质量分布特点是 质量分布在若干个不同的回转平面内 。 2３在曲柄摇杆机构中，当 曲柄 与 机架 两次共线位置时出现最小传动角。 ２４ 移动副的自锁条件是 外力作用在摩擦锥内 ，转动副的自锁条件是 外力作用在摩擦圆内 ，从效率的观点来看，机构的自锁条件是 0η≤。
平面机构的结构分析 1、如图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（各尺寸由图上量取），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l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 图 b ） 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增
给出了其中两种方案）。 图 c1） 图 c2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 图a ） 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 图 b ） 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3－1 解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2 解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度
机械原理复习思考题 .构件——独立的运动单元。 .零件——独立的制造单元。 .运动副——两个构件的相关联（接触、联接）部位，并能产生某种相对运动。 .构成运动副个条件：a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 运动副元素——直接接触的部位的形态（点、线、面）。 . P7两个构件之间的相对运动为转动副的运动副称为转动副或回转副，也称为铰链；相对运动为移动的运动副称为移动副；相对运动为螺旋运动的运动副称为螺旋副；相对运动为球面运动的运动副称为球面运动副。 运动链P9——构件通过运动副的连接，构成可相对运动的系统称为运动链。.原动件P10——机构中按给定运动规律运动构件称为原动件。（或主动件）.机构简图——用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。 .机构（定义）——具有确定运动的运动链称为机构。 .机构运动简图的作用1）用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形：2）作为运动分析和动力分析的依据。
.机构运动简图应满足的条件： 1）构件数目与实际相同；2）运动副的性质、数目与实际相符；3）.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。 .机构具有确定运动的条件为：自由度数目＝原动件数目 .最小阻力定律P15：当机构原动件数目小于机构自由度数目时，机构的运动将遵守最小阻力定律，即优先沿阻力最小的方向运动。 .欠驱动机构---机构原动件数目少于自由度~。P15图2-9 冗驱动机构---机构原动件数目多于自由度~。P16图2-10 .虚约束---对机构的运动不起实际作用的约束。 .试计算下例机构简图的自由度，首先明确标注杆件数量？复合铰链点？高副接触？原动件?对原动件的运动进行 分析说明。 （1）控掘机机构及自由度计算。 解：机构自由度为F＝3n－2m－p ＝3×11－2×15－0＝3；原动件为液压油
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。
机械原理大作业 二、题目（平面机构的力分析） 在图示的正弦机构中,已知l AB =100 mm,h1=120 mm,h2 =80 mm,W1 =10 rad/s(常数)，滑块2和构件3的重量分别为G2 =40 N和G3 =100 N,质心S2 和S3 的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力Fr=400 N，构件1的重力和惯性力略去不计。试用解析法求机构在Φ1=60°、150°、220°位置时各运动副反力和需加于构件1上的平衡力偶M 。 b Array 二、受力分析图
三、算法 (1)运动分析 AB l l =1 滑块2 22112112/,/s m w l a s m w l v c c == 滑块3 21113113/cos ,sin s m l w v m l s ??== 212 113/sin s m w l a ?-= (2)确定惯性力 N w l g G a m F c 2 1122212)/(== N w l g G a m F 121133313sin )/(?-== (3)受力分析 i F F i F F x R D R x R C R 43434343,=-= j F j F F R R R 232323-==
j F i F j F i F F R x R y R x R R 2121121212--=+= j F F F y R x R R 414141+= 取移动副为首解副 ① 取构件3为分离体，并对C 点取矩 由0=∑y F 得 1323F F F r R -= 由0=∑x F 得 C R D R F F 4343= 由 ∑=0C M 得 2112343/cos h l F F R D R ?= ②取构件2为分离体 由0=∑x F 得 11212cos ?R x R F F = 由0 =∑y F 得 1123212sin ?F F F R y R -= ③取构件1为分离体，并对A 点取矩 由0=∑x F 得 x R x R F F 1241= 由0 =∑ y F 得 y R y R F F 1241= 由0=A M 得 1132cos ?l F M R b = 四、根据算法编写Matlab 程序如下： %--------------已知条件---------------------------------- G2=40; G3=100; g=9.8; fai=0; l1=0.1; w1=10; Fr=400; h2=0.8; %--------分布计算，也可将所有变量放在一个矩阵中求解------------------- for i=1:37 a2=l1*(w1^2); a3=-l1*(w1^2)*sin(fai); F12=(G2/g)*a2;
Harbin Institute of Technology 机械原理大作业（一） 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：
一、题目（13） 如图所示机构，已知各构件尺寸：Lab=150mm;Lbc=220mm;Lcd=250mm;Lad=300mm;Lef=60mm;Lbe=110mm;EF⊥BC。试研究各杆件长度变化对F点轨迹的影响。 二、机构运动分析数学模型 1.杆组拆分与坐标系选取 本机构通过杆组法拆分为： I级机构、II级杆组RRR两部分如下：
2.平面构件运动分析的数学模型 图3 平面运动构件（单杆）的运动分析 2.1数学模型 已知构件K 上的1N 点的位置1x P ,1y P ，速度为1x v ,1Y v ，加速度为1 x a ，1y a 及过点的1N 点的线段12N N 的位置角θ，构件的角速度ω，角加速度ε，求构件上点2N 和任意指定点3N （位置参数13N N ＝2R ，213N N N ∠＝γ）的位置、 速度、加速度。 1N ，3N 点的位置为： 211cos x x P P R θ=+ 211sin y y P P R θ=+ 312cos()x x P P R θγ=++ 312sin()y y P P R θγ=++ 1N ，3N 点的速度，加速度为： 211211sin ()x x x y y v v R v P P ωθω=-=-- 211121sin (-) y y y x x v v R v P P ωθω=-=- 312131sin() () x x x y y v v R v P P ωθγω=-+=--312131cos()() y y y x x v v R v P P ωθγω=-+=-- 2 212121()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 2 212121()() y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2313131()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 23133(1)(1) y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2.2 运动分析子程序 根据上述表达式，编写用于计算构件上任意一点位置坐标、速度、加速度的子程序如下： 1>位置计算 function [s_Nx,s_Ny ] =s_crank(Ax,Ay,theta,phi,s) s_Nx=Ax+s*cos(theta+phi); s_Ny=Ay+s*sin(theta+phi); end 2>速度计算 function [ v_Nx,v_Ny ] =v_crank(s,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi) v_Nx=v_Ax-s*omiga.*sin(theta+phi); v_Ny=v_Ay+s*omiga.*cos(theta+phi); end 3>加速度计算 function [ a_Nx,a_Ny ]=a_crank(s,a_Ax,a_Ay,alph,omiga,theta,phi) a_Nx=a_Ax-alph.*s.*sin(theta+phi)-omiga.^2.*s.*cos(theta+phi);
第二章 4．在平面机构中，具有两个约束的运动副是移动副或转动副；具有一个约束的运动副是高副。 5．组成机构的要素是构件和转动副；构件是机构中的_运动_单元体。 6．在平面机构中，一个运动副引入的约束数的变化范围是1-2。 7．机构具有确定运动的条件是_（机构的原动件数目等于机构的自由度）。 8．零件与构件的区别在于构件是运动的单元体，而零件是制造的单元体。 9．由M个构件组成的复合铰链应包括m-1个转动副。 10．机构中的运动副是指两构件直接接触所组成的可动联接。 1．三个彼此作平面平行运动的构件共有3个速度瞬心，这几个瞬心必定位于同一直线上。 2．含有六个构件的平面机构，其速度瞬心共有15个，其中有5个是绝对瞬心，有10个是相对瞬心。3．相对瞬心和绝对瞬心的相同点是两构件相对速度为零的点，即绝对速度相等的点， 不同点是绝对瞬心点两构件的绝对速度为零，相对瞬心点两构件的绝对速度不为零。 4．在由N个构件所组成的机构中，有(N-1)(N/2-1)个相对瞬心，有N-1个绝对瞬心。 5．速度影像的相似原理只能应用于同一构件上_的各点，而不能应用于机构的不同构件上的各点。6．当两构件组成转动副时，其瞬心在转动副中心处；组成移动副时，其瞬心在移动方向的垂直无穷远处处；组成纯滚动的高副时，其瞬心在高副接触点处。 7．一个运动矢量方程只能求解____2____个未知量。 8．平面四杆机构的瞬心总数为_6__。 9．当两构件不直接组成运动副时，瞬心位置用三心定理确定。 10．当两构件的相对运动为移动，牵连运动为转动动时，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为a*kc2c3，方向与将vc2c3沿ω2转90度的方向一致。 1．从受力观点分析，移动副的自锁条件是驱动力位于摩擦锥之内， 转动副的自锁条件是驱动力位于摩擦圆之内。 2．从效率的观点来看，机械的自锁条件是η＜0。 3．三角形螺纹的摩擦力矩在同样条件下大于矩形螺纹的摩擦力矩，因此它多用于联接。 4．机械发生自锁的实质是无论驱动力多大，机械都无法运动。 F方向的方法是与2构件相对于1 5．在构件1、2组成的移动副中，确定构件1对构件2的总反力 R 12 构件的相对速度V12成90度+fai。 6．槽面摩擦力比平面摩擦力大是因为槽面的法向反力大于平面的法向反力。 7．矩形螺纹和梯形螺纹用于传动，而三角形（普通）螺纹用于联接。 8．机械效率等于输出功与输入功之比，它反映了输入功在机械中的有效利用程度。 9．提高机械效率的途径有尽量简化机械传动系统，选择合适的运动副形式， 尽量减少构件尺寸，减少摩擦。 1．机械平衡的方法包括、平面设计和平衡试验，前者的目的是为了在设计阶段，从结构上保证其产生的惯性力最小，后者的目的是为了用试验方法消除或减少平衡设计后生产出的转子所存在的不平衡量_。2．刚性转子的平衡设计可分为两类：一类是静平衡设计，其质量分布特点是可近似地看做在同一回转平面内，平衡条件是。∑F=0即总惯性力为零；另一类是动平衡设计，其质量分布特点是不在同一回转平面内，平衡条件是∑F=0，∑M=0。 3．静平衡的刚性转子不一定是动平衡的，动平衡的刚性转子一定是静平衡的。 4．衡量转子平衡优劣的指标有许用偏心距e，许用不平衡质径积Mr。
机械原理大作业三 课程名称: 机械原理 级: 者: 号: 指导教师: 设计时间: 1.2机械传动系统原始参数 设计题目： 系: 齿轮传动设计 1、设计题 目 1.1机构运动简图 - 11 7/7777777^77 3 UtH TH7T 8 'T "r 9 7TTTT 10 12 - 77777" 13 ///// u 2
电动机转速n 745r/min ,输出转速n01 12r/mi n , n02 17r /mi n , n°323r/min，带传动的最大传动比i pmax 2.5 ,滑移齿轮传动的最大传动比 i vmax 4，定轴齿轮传动的最大传动比i d max 4。 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i pmax 2.5，滑移齿轮的传动比为9、心、「3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i vi i vmax 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: Z5 11,Z6 43,Z7 14,Z8 39,Z9 18,乙。35 ；它们的齿顶高系数0 1，径向间隙
系数c 0.25，分度圆压力角200，实际中心距a' 51mm。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：Z11 z13 13，乙 2 z14 24。它们的齿顶高系数d 1，径向间隙系数c 0.25，分度圆压力角200,实际中心距 a' 46mm。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮令13,乙 6 24，齿顶高系数 h a 1，径向间隙系数c 0.20，分度圆压力角为200（等于啮合角’）。 4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 4.1滑移齿轮5和齿轮6
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。
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）、√
连杆的运动的分析 一．连杆运动分析题目 图1-13 连杆机构简图 二．机构的结构分析及基本杆组划分 1.。结构分析与自由度计算 机构各构件都在同一平面内活动，活动构件数n=5, PL=7,分布在A、B、C、E、F。没有高副，则机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1 2．基本杆组划分 图1-13中1为原动件，先移除，之后按拆杆组法进行拆分，即可得到由杆3和滑块2组成的RPR II级杆组，杆4和滑块5组成的RRP II级杆组。机构分解图如下：
图二 图一 图三 三．各基本杆组的运动分析数学模型 图一为一级杆组， ? c o s l A B x B =， ? sin lAB y B = 图二为RPR II 杆组， C B C B j j B E j B E y y B x x A A B S l C E y x S l C E x x -=-==-+=-+=0000 )/a r c t a n (s i n )(c o s )(?? ? 由此可求得E 点坐标，进而求得F 点坐标。 图三为RRP II 级杆组， B i i E F i E F y H H A l E F A l E F y y l E F x x --==+=+=111)/a r c s i n (s i n c o s ??? 对其求一阶导数为速度，求二阶导数为加速度。
lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0; yC=-350; A0=xB-xC; B0=yB-yC; S=sqrt(A0.^2+B0.^2); zj=atan(B0/A0); xE=xB+(lCE-S)*cos(zj); yE=yB+(lCE-S)*sin(zj); a=0:0.0001:20/255; Xe=subs(xE,t,a); Ye=subs(yE,t,a); A1=H-H1-yB; zi=asin(A1/lEF); xF=xE+lEF*cos(zi); vF=diff(xF,t); aF=diff(xF,t,2); m=0:0.001:120/255; xF=subs(xF,t,m); vF=subs(vF,t,m); aF=subs(aF,t,m); plot(m,xF) title('位移随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' x') lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0;
二．综合题 1．根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么 2．计算图示机构的自由度。如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。 （a）（b） 3．计算图示各机构的自由度。 （a）（b） C 2 1 A B E D F 3 4 5 6 7 8 9 10 11 G H I J K L A D E C H G F I B K 1 2 3 4 5 6 7 8 9
（c）（d） （e） （f） 4．计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。 （a）（b）
（c）（d） 5．计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。如果在该机构中改选FG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。 6．试验算图示机构的运动是否确定。如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。 （a）（b）
第三章平面机构的运动分析 一、综合题 1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号 P直接在图上标出）。 ij 2、已知图示机构的输入角速度?1,试用瞬心法求机构的输出速度?3。要求画出相应的瞬心，写出?3的表达式，并标明方向。
3、在图示的齿轮--连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω2。 4、在图示的四杆机构中，AB l =60mm, CD l =90mm, AD l =BC l =120mm, 2ω=10rad/s ，试用瞬心法求： （1）当?=165°时，点C 的速度c v ； （2）当?=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大 小； （3）当0c v =u u u v 时，?角之值（有两个解）。 5、如图为一速度多边形，请标出矢量AB v 、BC v 、CA v 及矢量A v 、B v 、C v 的方向
第1章 平面机构的结构分析 解释下列概念 1.运动副； 2.机构自由度； 3.机构运动简图； 4.机构结构分析； 5.高副低代。 验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。 题图 题图 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。 计算下列机构自由度，并说明注意事项。 计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a 所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。 题图 题图 第2章 平面机构的运动分析 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。 题图 在图示机构中，已知各构件尺寸为l AB =180mm , l BC =280mm , l BD =450mm , l CD =250mm , l AE =120mm , φ=30o , 构件AB 上点E 的速度为 v E =150 mm /s ,试求该位置时C 、D 两点的速度及连杆2的角速度ω2 。 在图示的摆动导杆机构中，已知l AB =30mm , l AC =100mm , l BD =50mm , l DE =40mm ,φ1=45o ,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s 沿逆时针方向回转。求D 点和E 点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。 题图 题图 在图示机构中，已知l AB =50mm , l BC =200mm , x D =120mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=10 rad/s ，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。 题图 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。 （1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。 （2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D 点的速度和加速度矢量方程。 （3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D 点的速度矢量 2pd 和加速度矢量2''d p 。 题图 在图示机构中，已知机构尺寸l AB =50mm , l BC =100mm, l CD =20mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=ω4=20 rad/s ，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度ω2和角加速度α2的大小和方向。 题图 在图示机构构件1等速转动，已知机构尺寸l AB =100mm ,角速度为ω1= 20 rad/s ，原动件的位置φ1= 30o,分别用相对运动图解法和解析法求构件3上D 点的速度和加速度。 题图 题图 在图示导杆机构中，已知原动件1的长度为l 1 、位置角为φ1 ，中心距为l 4 ，试写出机构的矢量方程和在x 、y 轴上的投影方程(机构的矢量三角形及坐标系见图)。 在图示正弦机构中，已知原动件1的长度为l 1=100mm 、位置角为φ1= 45o 、角速度ω1= 20 rad/s ，试用解析法求出机构在该位置时构件3的速度和加速度。 在图示牛头刨床机构中，已知机构尺寸及原动件曲柄1的等角速度ω1 ，试求图示位置滑枕的速度v C 。 题图 题图