CanKaoDaAn-06-机械原理-2006-12-20

习题解答第一章绪论1-1 答：1 ）机构是实现传递机械运动和动力的构件组合体。

如齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构等。

2 ）机器是在组成它的实物间进行确定的相对运动时，完成能量转换或做功的多件实物的组合体。

如电动机、内燃机、起重机、汽车等。

3 ）机械是机器和机构的总称。

4 ）a. 同一台机器可由一个或多个机构组成。

b. 同一个机构可以派生出多种性能、用途、外型完全不同的机器。

c. 机构可以独立存在并加以应用。

1-2 答：机构和机器，二者都是人为的实物组合体，各实物之间都具有确定的相对运动。

但后者可以实现能量的转换而前者不具备此作用。

1-3 答：1 ）机构的分析：包括结构分析、运动分析、动力学分析。

2 ）机构的综合：包括常用机构设计、传动系统设计。

1-4 略习题解答第二章平面机构的机构分析2－1 ～2－5 （答案略）2-6(a) 自由度F＝1 (b) 自由度F＝1(c) 自由度F＝12-7题2 －7 图F ＝3 × 7 －2 × 9 －2 ＝12 -8a) n ＝7 ＝10 ＝0 F ＝3×7－2×10 ＝1b) B 局部自由度n ＝3 ＝3 ＝2 F＝3×3 －2×3－2＝1c) B 、D 局部自由度n ＝3 ＝3 ＝2 F＝3×3 －2×3－2 ＝1d) D( 或C) 处为虚约束n ＝3 ＝4 F＝3×3 －2×4＝1e) n ＝5 ＝7 F＝3×5－2×7＝1f) A 、B 、C 、E 复合铰链n ＝7 ＝10 F ＝3×7－2×10 ＝1g) A 处为复合铰链n ＝10 ＝14 F ＝3×10 －2×14＝2h) B 局部自由度n ＝8 ＝11 ＝1 F ＝3×8－2×11－1 ＝1i) B 、J 虚约束C 处局部自由度n ＝6 ＝8 ＝1 F ＝3×6 －2×8－1＝1j) BB' 处虚约束A 、C 、D 复合铰链n ＝7 ＝10 F ＝3×7－2×10＝1 k) C 、D 处复合铰链n＝5 ＝6 ＝2F ＝3×5－2×6－2 ＝1l) n ＝8 ＝11 F ＝3×8－2×11 ＝2m) B 局部自由度I 虚约束4 杆和DG 虚约束n ＝6 ＝8 ＝1 F ＝3×6－2×8－1 ＝12-9a) n ＝3 ＝4 ＝1 F ＝3 × 3 －2 × 8 －1 ＝0 不能动。

2006~2007学年第二学期《机械原理》试卷（A卷）班级：姓名：学号：一、填空题(共计20分，每空1分)1、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<F，则构件间的运动是不确定的，若机构自由度Ｆ〉0，而原动件数〉F，则各构件之间不能运动或产生破坏。

2、瞬心是两个作平面相对运动刚体上瞬时相对速度为零的重合点.3、移动副的自锁条件是驱动力与接触面法线方向的夹角小于摩擦角;转动副的自锁条件是驱动力的作用线距轴心偏距h小于摩擦圆半径ρ。

4、在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中，等速运动规律具有刚性冲击；等加速等减速运动规律具有柔性冲击。

5、内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是模数相等，压力角相等，螺旋角大小相等且旋向相同。

6、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；曲柄摇块机构；摆动从动件圆柱凸轮机构；摆动从动件空间凸轮机构或组合机构等.7、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机器所有运动构件的总动能之和来确定。

8、输出功和输入功的比值，通常称为机械效率。

9、为了减少飞轮的质量和尺寸，应将飞轮安装在高速轴上。

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、分析题（共计18分）1、(本题10分)如图所示，已知：BCDEGF，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。

如果以凸轮为原动件,机构是否具有确定的运动？1、(本题10分)解：n=61分P L= 8P H=1F＝3n－2P L－P H＝3×6－2×8－1 ＝1 B处存在局部自由度DE杆存在虚约束I、J之一为虚约束当以凸轮为原动件时，原动件数等于机构的自由度，故机构具有确定的运动。

2005~2006学年第二学期 机械原理考试复习一、填空选择题（共18分）1、(2分)对于绕固定轴回转的构件，可以采用的方法使构件上所有质量的惯性力形成平衡力系，达到回转构件的平衡。

2、(2分)渐开线圆锥齿轮的齿廓曲线是 ，设计时用上的渐开线来近似地代替它。

3、(2分)斜齿圆柱齿轮的重合度将随着 和 的增大而增大。

4、（4分）在图示a 、b 、c 三根曲轴中，已知44332211r m r m r m r m ===，并作轴向等间隔布置，且都在曲轴的同一含轴平面内，则其中 轴已达静平衡，轴已达动平衡。

5、（2分）反 行 程 自 锁 的 机 构， 其正 行 程 效 率 ， 反 行程 效 率 。

A) η＞;1 B) η=1; C) 01＜＜;η D) η≤0; 6、 (3分)图 示 轴 颈1 在 驱 动 力 矩d M 作 用 下 等 速 运 转，Q 为 载荷， 图 中 半 径 为ρ的 细 线 圆 为 摩 擦 圆，则 轴 承2作 用 到 轴 颈1 上 的 全 反 力21R应 是 图 中 所 示 的作 用 线。

1) A ； 2) B ； 3) C ； 4) D ； 5) E7、(3分)下图两对蜗杆传动中，a 图蜗轮的转向为 。

b 图蜗杆的螺旋方向为 。

(请将所有答案写在答题纸上)二、（10分）试求图示机构的自由度，进行高副低代和结构分析，并判别机构级别。

三、（10分）图示为一铰链四杆机构的运动简图、速度多边形和加速度多边形。

要求：(1)根据两个矢量多边形所示的矢量关系，标出多边形各杆所代表的矢量，并列出相应的矢量方程；(2)求出构件2上速度为零的点以及加速度为零的点。

四、（12分）在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度25=AB l mm ，55=BC l mm ，40=CD l mm ，50=AD l mm 。

（1）问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄； （2）该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围； （3）以AB 杆为主动件时，该机构有无急回性？用作图法求出其极位夹角θ，并计算行程速度变化系数K ；（4）以AB 杆为主动件，确定机构的max α和min γ。

机械原理习题答案机械原理是工程学科中的一个重要分支，它涉及到机械设计、运动学和动力学等多个方面。

以下是一些机械原理习题的答案示例：习题一：平面机构的自由度计算已知一个平面机构由4个刚体组成，其中包含3个铰链和2个滑动接头。

求该机构的自由度。

答案：根据格伯尔定理，平面机构的自由度计算公式为：\[ F = 3n - 2j - h \]其中，\( n \) 是刚体的数量，\( j \) 是铰链的数量，\( h \) 是滑动接头的数量。

将已知数值代入公式：\[ F = 3 \times 4 - 2 \times 3 - 2 = 12 - 6 - 2 = 4 \]所以，该机构的自由度为4。

习题二：四连杆机构的运动分析考虑一个四连杆机构，其中杆AB和CD固定，杆BC和AD为活动杆。

求当杆AD的长度为L时，杆BC的位移和速度。

答案：设杆AD的长度为\( L \)，杆BC的长度为\( l \)。

根据四连杆机构的几何关系，可以得出杆BC的位移和速度的表达式。

位移表达式：\[ s_{BC} = l \sin(\theta) \]其中，\( \theta \) 是杆AD与杆AB之间的夹角。

速度表达式：\[ v_{BC} = l \cos(\theta) \cdot \omega \]其中，\( \omega \) 是杆AD的角速度。

习题三：齿轮传动的传动比计算已知一对齿轮，主动轮的齿数为20，从动轮的齿数为100。

求传动比。

答案：齿轮传动比的计算公式为：\[ i = \frac{N_2}{N_1} \]其中，\( N_1 \) 是主动轮的齿数，\( N_2 \) 是从动轮的齿数。

代入已知数值：\[ i = \frac{100}{20} = 5 \]所以，传动比为5。

习题四：凸轮机构的从动件运动规律分析考虑一个凸轮机构，凸轮为圆形，半径为R。

从动件在凸轮的上升过程中以匀速运动。

求从动件在凸轮上升过程中的位移和速度。

答案：假设凸轮以角速度\( \omega \) 旋转，凸轮上升的角度为\( \theta \)，则从动件的位移表达式为：\[ s = R \theta \]速度表达式为：\[ v = R \omega \]习题五：机械振动的自由振动分析已知一个单自由度振动系统，其质量为\( m \)，刚度系数为\( k \)，初始位移为\( A \)，初始速度为0。

机械原理习题册答案机械原理习题册答案机械原理是工程学中的重要基础课程，它涉及到物体的平衡、运动和力学性质等方面。

在学习过程中，习题是非常重要的辅助工具，通过解答习题可以巩固所学的理论知识，提高解决问题的能力。

本文将为大家提供一些机械原理习题册的答案，希望能对大家的学习有所帮助。

第一章：力的平衡1. 如图所示，一个质量为10kg的物体受到一个斜面上的力F1，斜面与水平面的夹角为30度。

已知物体在斜面上不发生滑动，求力F1的大小。

解答：根据力的平衡条件，物体在斜面上的重力与斜面对物体的支持力之和等于零。

设物体的重力为G，支持力为N，则有：G = mg = 10kg * 9.8m/s^2 = 98NN = G * cosθ = 98N * cos30° ≈ 84.85N由此可得，力F1的大小为84.85N。

2. 如图所示，一个质量为5kg的物体受到一个斜面上的力F2，斜面与水平面的夹角为45度。

已知物体在斜面上发生滑动，滑动摩擦系数为0.2，求力F2的大小。

解答：根据力的平衡条件，物体在斜面上的重力与斜面对物体的支持力之和等于物体受到的力F2。

设物体的重力为G，支持力为N，则有：G = mg = 5kg * 9.8m/s^2 = 49NN = G * cosθ = 49N * cos45° ≈ 34.65N摩擦力f = μN = 0.2 * 34.65N = 6.93N由此可得，力F2的大小为49N + 6.93N = 55.93N。

第二章：力的作用效果1. 如图所示，一个质量为2kg的物体受到一个力F3，使其沿水平方向匀速运动。

已知物体受到的摩擦力为4N，求力F3的大小。

解答：根据力的作用效果，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度。

设物体的质量为m，加速度为a，则有：F3 - 4N = ma由于物体沿水平方向匀速运动，加速度a为零。

因此，有：F3 - 4N = 0F3 = 4N由此可得，力F3的大小为4N。

《机械原理》课后习题答案第2章（P27）2-2 计算下列机构的自由度，如遇有复合铰链、局部自由度、虚约束等加以说明。

（a）n=3，p l=3 F=3*3-2*3=3（b）n=3，p l=3，p h=2 F=3*3-2*3-2=1 （B处有局部自由度）（c）n=7，p l=10 F=3*7-2*10=1（d）n=4，p l=4，p h=2 F=3*4-2*4-2=2 （A处有复合铰链）（e）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （A或D处有虚约束）（f）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （构件4和转动副E、F引入虚约束）（g）n=3，p l=5 F=(3-1)*3-(2-1)*5=1 （有公共约束）（h）n=9，p l=12，p h=2 F=3*9-2*12-2=1 （M处有复合铰链，C处有局部自由度）2-3 计算下列机构的自由度，拆杆组并确定机构的级别。

（a）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1由于组成该机构的基本杆组的最高级别为Ⅱ级杆组，故此机构为Ⅱ级机构。

（b）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1此机构为Ⅱ级机构。

（c）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1拆分时只须将主动件拆下，其它构件组成一个Ⅲ级杆组，故此机构为Ⅲ级机构。

2-4 验算下列运动链的运动是否确定，并提出具有确定运动的修改方案。

（a）n=3，p l=4，p h=1 F=3*3-2*4-1=0 该运动链不能运动。

修改方案如下图所示：（b）n=4，p l=6 F=3*4-2*6=0 该运动链不能运动。

修改方案如下图所示：12或第3章（P 42）3-2 下列机构中，已知机构尺寸，求在图示位置时的所有瞬心。

（a ） （b ） （c ） (a) v 3=v P13=ω1P 14P 13μl3-6 在图示齿轮连杆机构中，三个圆互作纯滚，试利用相对瞬心P 13来讨论轮1与轮3的传动比i 13。

第5章 （P 80）5-2 一铰接四杆机构（2）机构的两极限位置如下图：35-3题略解：若使其成为曲柄摇杆机构，则最短杆必为连架杆，即a 为最短杆。

《机械原理》习题解答机械工程学院目录第1章绪论 (1)第2章平面机构的结构分析 (3)第3章平面连杆机构 (8)第4章凸轮机构及其设计 (15)第5章齿轮机构 (19)第6章轮系及其设计 (26)第8章机械运动力学方程 (32)第9章平面机构的平衡 (39)第一章绪论一、补充题1、复习思考题1)、机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？2）、机器与机构有什么异同点？3）、什么叫构件？什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例。

4）、设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。

2、填空题1)、机器或机构，都是由组合而成的。

2）、机器或机构的之间，具有确定的相对运动。

3）、机器可以用来人的劳动，完成有用的。

4）、组成机构、并且相互间能作的物体，叫做构件。

5）、从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。

6）、构件是机器的单元。

零件是机器的单元。

7）、机器的工作部分须完成机器的动作，且处于整个传动的。

8）、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。

9）、构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。

3、判断题1)、构件都是可动的。

（）2）、机器的传动部分都是机构。

（）3）、互相之间能作相对运动的物件是构件。

（）4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。

（）5）、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。

（）6）、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

（）7）、机构中的主动件和被动件，都是构件。

（）2 填空题答案1）、构件2）、构件3）、代替机械功4）、相对运动5）、传递转换6）、运动制造7）、预定终端8）、中间环节9）、确定有用构件3判断题答案1）、√2）、√3）、√4）、√5）、×6）、√7）、√第二章 机构的结构分析2-7 是试指出图2-26中直接接触的构件所构成的运动副的名称。

机械原理朱理版习题答案机械原理是一门研究机械运动规律、机械结构设计原理和机械系统性能分析的学科。

朱理版的《机械原理》是众多教材中的一种，它以其系统性、实用性和理论性而受到广泛欢迎。

以下是一些习题的答案示例，供学习者参考。

# 第一章：机械运动的基本概念习题1：解释什么是自由度，并给出一个机械系统的自由度计算示例。

答案：自由度是指一个机械系统在空间中能够独立运动的方向数。

例如，一个平面机械系统，如果它有3个独立的运动方向，则它的自由度为3。

计算自由度的公式是：\( F = 3n - 2j - h \)，其中\( n \)是系统内的运动副数，\( j \)是低副数，\( h \)是高副数。

习题2：阐述平面四杆机构的类型及其特点。

答案：平面四杆机构主要有双曲柄机构、双摇杆机构和曲柄摇杆机构三种类型。

双曲柄机构具有两个曲柄，运动平稳；双摇杆机构没有曲柄，运动速度变化较大；曲柄摇杆机构则有一个曲柄和一个摇杆，兼具两者的特点。

# 第二章：平面连杆机构习题3：根据给定的连杆长度，设计一个满足特定运动要求的平面四杆机构。

答案：设计平面四杆机构时，需要根据给定的连杆长度和所需的运动轨迹来选择合适的连杆类型和长度比例。

例如，如果需要实现近似直线运动，可以选择双曲柄机构，并调整连杆长度以满足运动学要求。

# 第三章：凸轮机构习题4：描述凸轮机构的工作原理，并给出设计一个简单凸轮机构的步骤。

答案：凸轮机构通过凸轮的旋转来驱动从动件做往复或摆动运动。

设计凸轮机构的步骤通常包括确定运动规律、计算凸轮轮廓曲线、选择合适的材料和加工方法。

# 结束语机械原理的学习不仅要求理解理论知识，还需要通过习题来加深对概念的理解和应用。

希望上述习题答案能够帮助学习者更好地掌握机械原理的相关知识，并在实际设计中灵活运用。

请注意，上述内容仅为示例，具体的习题答案会根据实际的习题内容而有所不同。

如果需要针对特定习题的答案，请提供具体的习题信息。

机械原理习题答案机械原理习题答案机械原理是工程学中的重要基础课程，它研究物体在外力作用下的运动和力学性质。

通过学习机械原理，我们可以了解力的作用规律、运动的原理以及机械结构的设计等方面的知识。

为了帮助大家更好地掌握机械原理的相关知识，下面将给出一些典型习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 一个物体以匀速运动通过一个水平圆弧形的轨道，求物体所受的合外力。

答：由于物体以匀速运动通过轨道，所以物体受到的合外力为零。

根据牛顿第一定律，物体在不受合外力作用时，将保持匀速直线运动或静止状态。

2. 一个质量为2kg的物体在水平面上受到一个5N的水平拉力，求物体的加速度。

答：根据牛顿第二定律F=ma，其中F为物体所受合外力，m为物体的质量，a 为物体的加速度。

将已知数据代入公式中，可得5N=2kg*a，解得a=2.5m/s²。

所以物体的加速度为2.5m/s²。

3. 一个质量为10kg的物体静止在斜面上，斜面的倾角为30°，求物体所受的重力分解到斜面上的分力大小。

答：将物体的重力分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力。

根据三角函数的定义，可知物体所受的重力分解到斜面上的分力大小为10kg * 9.8m/s² * sin30° ≈ 49N。

4. 一个质量为5kg的物体通过一个光滑的斜面下滑，斜面的倾角为45°，求物体下滑的加速度。

答：物体下滑的加速度等于斜面的倾角的正弦值乘以重力加速度。

根据已知数据，可得物体下滑的加速度为5kg * 9.8m/s² * sin45° ≈ 34.6m/s²。

5. 一个质量为3kg的物体通过一个粗糙的斜面下滑，斜面的倾角为30°，摩擦系数为0.2，求物体下滑的加速度。

答：物体下滑的加速度等于斜面的倾角的正弦值减去摩擦系数乘以斜面的倾角的余弦值，再乘以重力加速度。

根据已知数据，可得物体下滑的加速度为3kg * 9.8m/s² * (sin30° - 0.2*cos30°) ≈ 25.9m/s²。

机械原理课后习题答案（顺序有点乱，不过不影响）第2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，而且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。

2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。

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2-20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。

2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。

1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上的弹簧合页；4)可调臂台灯机构；5)剥线钳；6)磁带式录放音机功能键操纵机构；7)洗衣机定时器机构；8)轿车挡风玻璃雨刷机构；9)公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构；…。

2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副?试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。

2-11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j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^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。

机械原理习题集答案第一章：机械运动学1. 问题：简述平面运动的基本概念。

答案：平面运动是指物体在平面内的运动，其轨迹可以是直线或曲线。

在平面运动中，物体的每一个点都在同一平面内移动。

2. 问题：什么是四杆机构的运动规律？答案：四杆机构是最基本的机械机构之一，其运动规律取决于杆的长度和连接方式。

常见的四杆机构有双曲柄机构、曲柄滑块机构等。

第二章：机械动力学1. 问题：牛顿运动定律在机械设计中的应用是什么？答案：牛顿运动定律是描述物体运动的基本定律，包括惯性定律、力的作用与反作用定律和作用力与加速度的关系。

在机械设计中，这些定律用于预测和计算机械系统的运动状态和受力情况。

2. 问题：简述达朗贝尔原理。

答案：达朗贝尔原理是动力学中的一个基本原理，它指出在没有外力作用的系统中，系统内各部分的动量守恒。

在机械设计中，这一原理常用于分析和计算机械系统的动态平衡。

第三章：机构设计与分析1. 问题：什么是机构的自由度？答案：机构的自由度是指在没有约束的情况下，机构能够独立进行的运动的数量。

自由度的计算公式为：\( F = 3n - 2j - h \)，其中\( n \)是机构中杆件的数量，\( j \)是铰链的数量，\( h \)是高副的数量。

2. 问题：如何确定一个机构的运动类型？答案：确定机构的运动类型需要分析机构的几何形状和连接方式。

例如，如果机构中存在曲柄和滑块，它可能是一个曲柄滑块机构，其运动类型为往复直线运动。

第四章：机械结构设计1. 问题：机械结构设计中需要考虑哪些因素？答案：在机械结构设计中，需要考虑的因素包括材料的选择、强度和刚度的计算、尺寸的确定、成本控制、维护的便利性等。

2. 问题：什么是疲劳强度？答案：疲劳强度是指材料在反复加载和卸载过程中抵抗断裂的能力。

在机械结构设计中，需要考虑疲劳强度以确保结构的可靠性和耐久性。

第五章：机械传动1. 问题：什么是齿轮传动？答案：齿轮传动是一种利用齿轮啮合来传递运动和动力的机械传动方式。

参考答案：2-12： 【解答】: 因n = 8, P L =10, P H =2, 局部自由度F ′=1(滚于5处为局部自由度) 故其自由度为： 11)2102(83)2(3F '=-+⨯-⨯=-+-=F P P n H L2-13： 【解答】: 因n = 3, P L =4, P H =0故其自由度为： 1)042(33)2(3F =+⨯-⨯=+-=H L P P n2-16【解答】(a) 因n = 4, P L =5, P H =1, （点A 处为复合铰链）故其自由度为： 1)152(43)2(3F =+⨯-⨯=+-=H L P P n(b) 因n = 7, P L =8, P H =2, （E 处与F 处的移动副只能各算为一个，局部自由度为2，C 处与E 处滚子为局部自由度)故其自由度为： 12)282(73)2(3F '=-+⨯-⨯=-+-=F P P n H L(c)首先计算虚约束数P ′机构重复部分为CFULKM ，其中F 处为由4个构件组成的复合铰链，有3个转动副；k 处为由3个构件组成的复合铰链，有2个转动副；注意，C 处仍有一个转动副。

则有n ′=7，P L ′=10, P H ′=10, 所以重复部分所带入的虚约束数P ′= 2P L ′+ P H ′-3n ’= 2×10+0-3×6=2然后计算机构的自由度F因n=11，P L =17，P H =0，P ′=2，故自由度为1)20172(113)2(3F '=-+⨯-⨯=-+-=P P P n H L ’‘(d) 因为齿轮3与齿轮5啮合时中心距不变，只能算作一个高副；齿轮5与齿条7啮合时，中心距发生变化，导致在齿的两侧均相互接触，有两个高副。

即齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目不相同。

从而n=6，P L =7(A 、B 、C 处均为复合铰链)，P H =3， 故其自由度为1)372(63)2(3F =+⨯-⨯=+-=’‘H L P P n2-21： 【解答】: 因n = 4, P L =5, P H =1故其自由度为： 1)152(43)2(3F =+⨯-⨯=+-=H L P P n2-24： 【解答】: 因n = 5, P L =6（F 处的移动副只能算为一个）, P H =1 ，F ′=1故其自由度为： 11)162(53F )2(3F =-+⨯-⨯=-+-=‘H L P P n高副低代后的运动机构简图如下(1)所示，组成该机构的基本杆组情况如图（2）所示，因此除了原动件外有两个Ⅱ级杆组，故改机构为Ⅱ组机构。

机械原理课后题答案1. 列举并解释一下机械原理中的三大支配因素。

- 动力：指施加在机构元件上的力或力矩，用来驱动机构执行运动或产生工作效果。

- 运动：指机构元件相对运动的方式、路径和速度。

- 连结：指机构元件之间的连接方式，包括直接和间接连接两种形式。

2. 解释一下机械原理中的三大运动副类型。

- 滑动副：两个机构元件之间只能沿着一条确定的直线运动，如推拉杆、滑块等。

- 旋转副：两个机构元件之间只能绕一条确定的轴线旋转运动，如轴承、齿轮等。

- 滚动副：两个机构元件之间存在滚动运动，如滚子轴承、滚珠丝杠等。

3. 什么是机械原理中的受力分析方法？受力分析方法是指通过分析机构元件之间的力和力矩关系，找出各个元件的受力情况，以解决机构设计和运动性能分析的方法。

常用的受力分析方法包括力平衡法、力矩平衡法、虚功原理等。

4. 什么是力平衡法？力平衡法是一种受力分析方法，通过分析机构元件之间的力平衡关系，得到各个元件所受力的大小和方向。

它基于牛顿第一定律，即所有物体受力之和为零，可用来解决机构中受力平衡问题，确定力的大小和方向。

5. 解释一下力矩平衡法。

力矩平衡法是一种受力分析方法，通过分析机构元件之间的力矩平衡关系，得到各个元件所受力的大小和方向。

在机械原理中，力矩平衡法常被用于解决转动副运动问题，根据力矩平衡条件，求解未知力矩和力矩的方向。

6. 什么是虚功原理？虚功原理是一种受力分析方法，通过分析机构元件之间的虚功平衡关系，得到各个元件所受力的大小和方向。

虚功原理是基于功率平衡的原理，即虚功平衡原理，在机械原理中常用于分析运动副的受力情况和功率传递效率。

7. 介绍一下机械原理中的摩擦现象。

摩擦是指两个物体相对运动时由接触面之间的相互作用力导致的阻碍运动的力。

在机械运动中，正常情况下不可避免地存在摩擦力，摩擦力会导致机械能的损失、能量的消耗和部件的磨损。

因此在机械原理中需要对摩擦进行充分的考虑和分析。

机械原理习题及答案 Prepared on 22 November 2020第二章 平面机构的结构分析 2-1 绘制图示机构的运动简图。

2-3 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

解：(a) C 处为复合铰链。

7,n =p h =0，p l =10。

自由度 323721001W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(b) B 处为局部自由度，应消除。

3n =， p h =2，p l =2自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。

(c) B 、D 处为局部自由度，应消除。

3n =， p h =2，p l =2。

自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。

(d) CH 或DG 、J 处为虚约束，B 处为局部自由度，应消除。

6n =，p h =1，p l =8。

自由度 32362811W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(e) 由于采用对称结构，其中一边的双联齿轮构成虚约束，在连接的轴颈处，外壳与支架处的连接构成一个虚约束转动副,双联齿轮与外壳一边构成虚约束。

其中的一边为复合铰链。

其中4n =，p h =2，p l =4。

自由度 32342422W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(f) 其中，8n =，p h =0，p l =11。

自由度 323821102W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(g) ① 当未刹车时，6n =，p h =0，p l =8，刹车机构自由度为② 当闸瓦之一刹紧车轮时，5n =，p h =0，p l =7，刹车机构自由度为③ 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，4n =，p h =0，p l =6，刹车机构自由度为2-3 判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。

分析 (a) 要分析其运动是否实现设计意图，就要计算机构自由度，不难求出该机构自由度为零，即机构不能动。