机械原理练习及答案
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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。
123ABCa进油口出油口4(a) ABC1234解：
大腿 小腿213456(b) ACBFEDB解：
ABCDGO1O2ω11′239566′78 ABCDEFGH解： 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。
ABCDE(a) ABDCE(b) ABCDE(c)
ABCDEFGHKIJ1234567CHDGEF(d) (e) (f)
ABCDEFIJHG1234567O(g)
解：
(a) C处为复合铰链。7,nph=0，pl=10。
自由度 323721001WlhFnpp。
(b) B处为局部自由度，应消除。3n， ph=2，pl=2
自由度 323323121WlhFnpp。
(c) B、D处为局部自由度，应消除。3n， ph=2，pl=2。
自由度 323323121WlhFnpp。
(d) CH或DG、J处为虚约束，B处为局部自由度，应消除。6n，ph=1，pl=8。
自由度 32362811WlhFnpp。 (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，ph=2，pl=4。
自由度 32342422WlhFnpp。
(f) 其中，8n，ph=0，pl=11。
自由度 323821102WlhFnpp。
(g) ① 当未刹车时，6n，ph=0，pl=8，刹车机构自由度为
32362802WlhFnpp
② 当闸瓦之一刹紧车轮时，5n，ph=0，pl=7，刹车机构自由度为
32352701WlhFnpp
③ 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，4n，ph=0，pl=6，刹车机构自由度为
32342602WlhFnpp
知识青年 22:53:08
当闸瓦之一刹紧车轮时，n=5，ph=0，pl=7，刹车机构自由度为2
知识青年 22:53:36
自由度为1
知识青年 22:54:22
那么左边算虚约束吗 左边是机架
知识青年 22:54:46
当两个闸瓦同时刹紧车轮时，n=4，ph=0，pl=6，刹车机构自由度为0
知识青年 22:55:33
四个活动构件是哪些呢？ 1、2、3、5
知识青年 22:56:23
ＨＤ杆就不算活动构件吗？ 算
知识青年 22:59:53
四个活动构件是BA\CBD\EC\还有EFGOJHI此时算一个构件吗，而ＨＤ不算活动构件？
2-3 判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。
(a)1234 (b)123456
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。要想使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。 （b）该机构的自由度不难求出为3，即机构要想运动就需要3个原动件，在一个原动件的作用下，无法使机构具有确定的运动，就要设法消除两个自由度。
解： （a）机构自由度 32332410WlhFnpp。
该机构不能运动。
修改措施：
（1）在构件2、3之间加一连杆及一个转动副（图a-1所示）；
（2）在构件2、3之间加一滑块及一个移动副（图a-2所示）；
（3）在构件2、3之间加一局部自由度滚子及一个平面高副（图a-3所示）。
（4）在构件2、4之间加一滑块及一个移动副（图a-4所示）
(a-1)12345 (a-2)12345
1234(a-3) 1234(a-4)5
修改措施还可以提出几种，如杠杆2可利用凸轮轮廓与推杆3接触推动3杆等。
（b）机构自由度 32352603WlhFnpp。在滑块的输入下机构无法具有确定的运动。
修改措施
（1）构件3、4、5改为一个构件，并消除连接处的转动副（图b-1所示）；
（2）构件2、3、4改为一个构件，并消除连接处的转动副（图b-2所示）；
（3）将构件4、5和构件2、3分别改为一个构件，并消除连接处的转动副（图 b-3所示）。 (b-1)123(4)(5)6(b-2)123456
(b-3)12(3)4(5)6
第三章 平面机构的运动分析
3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。
解：瞬心的位置直接在题图上标出。
P14P12P23(P24)P34(P13)ABCD1234P14AP12BP23(P24)34P(P13)C(a)(b)(c)(d)22233114443AABCCBP1434PP1412P34PP13P23P24vMMP12P23P13P24
图3-1
3-2 在图示四杆机构中，ABl=60mm，CDl=90mm，ADl=BCl=120mm，2=10rad/s，试用瞬心法求：
(1)当=45°时，点C的速度Cv；
(2)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Cv=0时，角之值(有两个解)。
ω1145P13BCAD1234(a) 1165ω1ABECDP241234(b)
ω112ADB2B1C2C1(c)P13P13
解：以选定的比例尺0.005/lmmm作机构运动简图如图3-2所示。
（1）定瞬心P13的位置，求vc。
1313316.07rad/APDPlls
30.547/clvCDms
（2）如图（b）所示，定出构件2的BC线上速度最小的一点E位置及速度的大小。
因为BC线上速度最小之点必与P24点的距离最近，故从P24点引BC线的垂线交于点E，由图可知
2421/7.31rad/sABBPll
2420.189/EEPvlms
（3）定出0cv的两个位置见图（c）所示，量出1160.42，2313.43。
第四章 平面机构的力分析
4-1 图a和b所示两种牛头刨床机构，已知：ACl=580mm，ABl=260mm，h=960mm；从动件5上作用工作阻力5F=200N。试分别求两机构的平衡力矩1M。 90°ω1M1ACBDF5123645(a) ω1M1CBAD125463F5h(b)
图4-1
4-2 在图示曲柄摆动导杆机构中，已知：ABl=150mm，ACl=360mm；1S、2S和3S分别为构件1、2和3的质心，3csl=200mm；构件3质量3m=10kg，转动惯量3sJ=0.2kg²m2；=100rad/s(常数)。试求平衡力矩1M及各运动副中反力。
ω1M1CB(S2)A(S1)124390°S3
图4-2
第五章 机械效率
5-1 填空题
(1)槽面摩擦比平面摩擦力大是因为 。
(2)从受力观点分析，移动副的自锁条件是 ；转动副的自锁条件是 ；从效率观点分析，机械自锁的条件是 。
(3)三角螺纹比矩形螺纹摩擦
。故三角螺纹多用于
矩形螺纹多应用于 。
5-2 比较各种螺纹当量摩擦系数vf的大小。已知螺纹的牙形角。 Pα=60°β=30°dd1d2内螺纹外螺纹(a) αβP内螺纹外螺纹dd1d2(b) 题5-2
5-4 如图所示的双滑块机构中，设已知200lmm，转动副A、B处轴颈直径20dmm，转动副处的摩擦系数vf=0.15，移动副处的摩擦系数f=0.1，试求：
(1)F与Q的关系式，且=45°，Q=100N时，F=?
(2)在力F为驱动力时，机构的自锁条件(不计各构件的重力)。
解：
AB1234FQ90°αl4 题5-3
5-6 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出，试问a角应满足什么条件?经分析你可得出什么结论?
α12344 12344αQφφFRFR 题5-6图 题5-6解图
解：设矿石的重量为Q，矿石与鄂板间的摩擦因数为f，则摩擦角为
arctanf
矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，由力平衡条件知：
2sin02RFQ 即 2sin2RFQ
0sinsin22RRFF
当0时，即02，矿石将被挤出，即自锁条件为2。
第六章 平面连杆机构
6—3 在图示铰链四杆机构中，各杆长度分别为ABl=28mm，BCl=52mm，CDl=50mm，ADl=72mm。
(1) 若取AD为机架，求该机构的极位夹角，杆CD的最大摆角和最小传动角min；
(2) 若取AB为机架，该机构将演化成何种类型的机构?为什么?请说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副?
ABCDABCDC1B1B2C2B′C′C″B″γ′γ″φ1234
题6-3 题6-3解图
解：（1）作出机构的两个极位，如图所示，并由图中量得
19，71，23，51
所以 min23。
（2）①由1423llll可知，所示的铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；②当取最短杆1为机架时，该机构将演化成双曲柄机构；③最短杆1参与构成的转动副A，B都是周转副，而C，D为摆转副。
6—4 在图示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为ABl=160mm，BCl=260mm，CDl=200mm，ADl=80mm；并已知构件AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定：
(1) 四杆机构ABCD的类型；
(2) 该四杆机构的最小传动角min；
