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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?1-3?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。
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）、√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。
机械原理课后习题答案1. 两个质量分别为m1和m2的物体，它们分别靠在光滑水平面上的两个弹簧上，两个弹簧的弹性系数分别为k1和k2。
求当两个物体分别受到的外力分别为F1和F2时，两个物体的加速度分别是多少？答，根据牛顿第二定律，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度，即F=ma。
根据这个公式，可以得出两个物体的加速度分别为a1=F1/m1，a2=F2/m2。
2. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，物体的加速度是多少？答，同样根据牛顿第二定律，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度，即F=ma。
根据这个公式，可以得出物体的加速度为a=F/m。
3. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，弹簧的位移是多少？答，根据胡克定律，弹簧的位移与受到的外力成正比，即F=kx，其中x为弹簧的位移。
解出x=F/k，即弹簧的位移与外力成反比。
4. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，弹簧的振动周期是多少？答，根据弹簧的振动周期公式T=2π√(m/k)，可以得出弹簧的振动周期与物体的质量和弹簧的弹性系数有关，与受到的外力无关。
5. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，弹簧的振幅是多少？答，根据弹簧振动的公式x=Acos(ωt+φ)，可以得出弹簧的振幅与受到的外力无关，只与弹簧的弹性系数和物体的质量有关。
求当物体受到外力F时，弹簧的振动频率是多少？答，根据弹簧振动的公式f=1/2π√(k/m)，可以得出弹簧的振动频率与受到的外力无关，只与弹簧的弹性系数和物体的质量有关。
7. 一个半径为r的圆盘，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当圆盘受到外力F时，圆盘的加速度是多少？答，根据牛顿第二定律，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度，即F=ma。
第四章课后习题4—12图示为一曲柄滑块机构的三个位置，F为作用在活塞上的力转动副A及B上所画的小圆为摩擦圆，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（构件重量及惯性力略去不计）。
解：上图中构件2受压力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐减小，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受压力，故FR12应切于摩擦圆的下方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA在逐渐增大，相对角速度ω23也沿顺时针方向，故FR32应切于摩擦圆的上方。
R32解：上图构件2依然受压力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB逐渐减小，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受压力，故F R12应切于摩擦圆的下方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA逐渐减小，故相对角速度ω23沿逆时针方向，F R32应切于摩擦圆的下方。
解：上图构件2受拉力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐增大，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受拉力，故FR12应切于摩擦圆的上方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA逐渐减小，故相对角速度ω23沿顺时针方向，FR32应切于摩擦圆的下方。
4-13 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆2上的外载荷，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力FR12及FR32方位（不考虑构件的重量及惯性力，解：经受力分析，FR12的方向如上图所示。
在FR12的作用下，2相对于3顺时针转动，故FR32应切于摩擦圆的左侧。
补充题1 如图所示，楔块机构中，已知γ＝β＝60°，Q ＝1000N 格接触面摩擦系数f ＝0.15，如Q 为有效阻力，试求所需的驱动力F 。
解:对机构进行受力分析,并作出力三角形如图。
对楔块1，R 21R310F F F ++=由正弦定理有21sin(602sin(90R F F ϕϕ+-=））o o ① 对楔块2，同理有R12R320Q F F ++=sin(90sin(602ϕϕ+-=））o o ②sin(602sin(602F Q ϕϕ+=⋅-））o o且有2112R R F F = ，8.53arctgf ϕ＝＝o ③联立以上三式，求解得F ＝1430.65N2 如图示斜面机构，已知：f （滑块1、2与导槽3相互之间摩擦系数）、λ（滑块1的倾斜角）、Q （工作阻力，沿水平方向），设不计两滑块质量，试确定该机构等速运动时所需的铅重方向的驱动力F 。
机械原理课后全部习题解答文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]《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。
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。
43512解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，不合理 ，2-3 图2-39所示为一小型压力机，其中，1为滚子；2为摆杆；3为滑块；4为滑杆；5为齿轮及凸轮；6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ωA齿轮及凸轮BEFDC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 = 12-6 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 EMDFELKJIFBCCDBA2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(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=2② 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I F EHJOGCAB D作为机架。
机械原理习题解答例4-1 绘制图4-2所示液压泵机构的机构运动简图。
解：该机构由机架1、原动件2和从动件3、4组成，共4个构件，属于平面四杆机构。
机构中构件1、2，构件2、3，构件4、1之间的相对运动为转动，即两构件间形成转动副，转动副中心分别位于A 、B 、C 点处；构件3、4之间的相对运动为移动，即两构件间形成移动副，移动副导路方向与构件3的中心线平行。
构件1的运动尺寸为A 、C 两点间距离，构件2的运动尺寸为A 、B 两点之间的距离，构件3从B 点出发，沿移动副导路方向与构件4在C 点形成移动副，构件4同时又在C 点与构件1形成转动副。
选择比例尺l μ=0.001m/mm ，分别量出各构件的运动尺寸，绘出机构运动简图，并标明原动件及其转动方向，如图4-2所示。
例4-2 绘制图4-3所示简易冲床的机构运动简图。
解：图示机构中已标明原动件，构件6为机架，其余构件为从动件。
需要注意的是，在区分构件时应正确判断图中各构件都包括哪些部分，例如：构件3就包括两部分，如图所示。
该机构中构件1与机架以转动副连接，转动副中心位于固定轴的几何中心A 点处；构件2除与构件1形成回转中心位于C 点的转动副外，又与构件3形成移动副，移动副导路沿BC 方向；构件3也绕固定轴上一点B 转动，即构件3与机架形成的转动副位于B 点，同时构件3与构件2形成移动副，又与构件4形成中心位于D 点的转动副；构件4与构件5形图4-3 简易冲床机构l μ=0.001m/mm成中心位于E 点的转动副；构件5与机架6形成沿垂直方向的移动副。
该机构属于平面机构，因此选择与各构件运动平面平行的平面作为绘制机构运动简图的视图平面。
选择比例尺l μ=0.001m/mm ，量出各构件的运动尺寸，绘出机构运动简图，并标明原动件及其转动方向，如图4-3所示。
4-3 题4-３图为外科手术用剪刀。
其中弹簧的作用是保持剪刀口张开，并且便于医生单手操作。
忽略弹簧，并以构件1为机架，分析机构的工作原理，画出机构的示意图，写出机构的关联矩阵和邻接矩阵，并说明机构的类型。
<机械原理>第八版西工大教研室编第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。
试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
1)取比例尺绘制机构运动简图2)分析是否能实现设计意图解：不合理∵，可改为试绘制其机构示意简图并计算自由度。
解：2-16试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度（a）解： A为复合铰链（b）解：（1）图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致，经分析知该机构共有7个活动构件，8个低副(注意移动副F与F’，E与E’均只算作一个移动副)，2个高副；因有两个滚子2、4，所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为F=3n- (2p l+p h- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1（2）如将D处结构改为如图b所示形式，即仅由两个移动副组成。
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=1F=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。
题图2-3解：1)分析2)绘制其机构运动简图(图2-3 b)选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b ）所示。
3)计算机构自由度并分析其是否能实现设计意图由图b 可知，45200l h n p p p F ''===== 故3(2)34(2520)00l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯+--=因此，此简易冲床根本不能运动，需增加机构的自由度。
第二章 平面机构的结构分析题2-1 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。
(图2-1a) 2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A上，只能作为一个活动件，故3=n3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。
1(c)题2-154364(a)53221讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。
题2-2 图a所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
第2章 机构的结构分析(P29)2-12：图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。
故解法一：7=n 9=l p 2=h p12927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F解法二：8=n 10=l p 2=h p 局部自由度1='F11210283)2(3=--⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l(P30) 2-17：试计算如图所示各机构的自由度。
图a 、d 为齿轮-连杆组合机构；图b 为凸轮-连杆组合机构（图中在D 处为铰接在一起的两个滑块）；图c 为一精压机机构。
并问在图d 所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？解： a) 4=n 5=l p 1=h p11524323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fb) 5=n 6=l p 2=h p12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n F12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fc) 5=n 7=l p 0=h p10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fd) 6=n 7=l p 3=h p13726323=-⨯-⨯=--=h l p p n F(C 可看做是转块和导块,有1个移动副和1个转动副)齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。
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。
机械原理课后题答案精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】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00；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。
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。
b) n ＝ 5 ＝ 6 F ＝ 3 × 5 － 2 × 6 ＝ 3 自由度数与原动件不等 , 运动不确定。
2-10a) n ＝ 7 ＝ 10 F ＝ 3 × 7 － 2 × 10 ＝ 1 二级机构b) n ＝ 5 ＝ 7 F ＝ 3 × 5 － 2 × 7 ＝ 1 三级机构c) n ＝ 5 ＝ 7 F ＝ 3 × 5 － 2 × 7 ＝ 1 二级机构习题解答第三章平面机构的运动和分析3-1～3-5（略）3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-153-16～3-17(略) 3-18 3-19～3-24（略）3-10a) V C = V B + V CB方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC 方向： C→D ⊥CD B→A C→B ⊥BC大小：？？大小： 0 ？？速度图、加速度图如上图中（a）所示。
b) 扩大构件法 , 将 2 构件和 3 构件构成的移动副扩大到 B 点方向：⊥BD ⊥AB ∥CD 方向： B→D ⊥BD B→A ⊥CD ∥CD大小：？？大小： 0 ？0 ？速度图、加速度图如上图中（ b ）所示。
c) 扩大构件法 , 将 1 构件和 2 构件构成的移动副扩大到 C 点方向：⊥CD ⊥AC ∥BC 方向： C→D ⊥CD C→A ⊥BC ∥BC大小：？？大小：？？速度图、加速度图如上图中（ c ）所示。
d) 首先分析 C 点，再利用影像原理分析 E 点，最后分析 F 点V C = V B + V CB方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC 方向：C→D ⊥CD B→A C→B ⊥BC大小：？？大小：？0 ？V F = V E + V FE方向：⊥ FG √⊥EF 方向：F→G ⊥FG √F→E ⊥EF大小：？√？大小： 0 ？√？速度图、加速度图如上图中（ d ）所示。
3-11 解：速度分析：V C = V B + V CB方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC大小：？？= ＝ 12.56rad/s选择绘图比例尺，绘速度图如图示，=1.884m/sV CB ＝ 0 2 构件瞬时平动。
加速度分析：方向： C → D ⊥ CD B → A B → C ⊥ BC大小：？0 ？选择加速度比例尺，如图示绘加速度图，由图可知，利用加速度影像原理求出，如图示，＝29.34 。
3-1～3-5（略）3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-153-16～3-17(略) 3-18 3-19～3-24（略）习题解答第四章机械中的摩擦和机械效率4-1～4-8(略) 4-9 4-10 4-11 4-12 4-13(略) 4-14 4-15 4-16 4-17 4-184-19 4-20 4—9 题解滑块1所受三力F、Q和R21处于平衡，因此，F+Q+ R21=0，作出力三角形，标出相应的夹角，由正弦定理可得，则理想驱动力，由此可得机械效率4—10题解滑块1在三力作用下平衡，即,滑块2在三力作用下平衡，即由此作出两封闭力多边形，由正弦定理，即得?4—11题解此夹具的自锁条件可用三种方法来确定：（1）根据的条件来确定。
取楔块3为分离体，其受工件1（及1'）和夹具2作用的总反力R13和R23以及支持力P'。
各力的方向如图所示。
根据楔块3的力平衡条件，作力封闭三角形如图c所示。
由正弦定理可得当时，，于是得此机构反行程的机械效率为令，可得自锁条件为（2）根据生产阻力小于或等于零的条件来确定。
由正弦定理得生产阻力，若楔块3不自动松脱，应使，即，得自锁条件为。
（3）根据运动副的自锁条件来确定。
如图b所示，楔块3受有夹具2及工件1作用的总反力R23和R13，当总反力R23作用在相对边的摩擦角之内时，楔块3即发生自锁，即?或4—12题解1）当被轧坯料接触轧辊时，如图所示，其正压力为N，摩擦力为F，由图可知：使坯料右移之力为2f Ncosβ，使坯料左移之力为2Nsinβ。
故坯料自动进入轧辊之条件为2f Ncosβ>2Nsinβf = tan>tan β即?> β2）当β＝?时，h为最大，由图可得h=d+a-d cos=75.6mm4—14题正行程时，总反力R应切于摩擦圆右侧，方向向上；?反行程自锁的条件为：，（即H）4—15题R切于摩擦圆右侧，方向向上，4—16题解螺杆B为右旋螺纹，因此千斤顶起重时从螺杆顶部俯视螺杆B为逆时针旋转，每转一周，上升10mm，此时载荷Q为轴向阻力。
若不考虑螺杆A，则所需的驱动力矩为因螺杆A不能旋转，故当螺杆B转一周时，螺杆A相对于螺杆B沿轴向下降6mm，重物实际上升s=sB－sA＝4mm。
当螺杆A相对于螺杆B 下降时，Q为轴向驱动力，为了为此等速下降，所需阻力矩为因MB为驱动力矩，MA为阻力矩，它们方向相反，故总驱动力为M=MB－MA根据已知条件可得将、和代入驱动力矩M，则得到4—17题解方牙螺纹的平均直径d2为螺纹升角为,摩擦角为起重时，环形摩擦面间的摩擦力矩为螺旋副的摩擦力矩为故起重时所需的驱动力矩为无摩擦时，理想驱动力矩为故千斤顶的机械效率为因为M=F l =4.052Q所以能举起的重量为4—18题解离合器传递的扭矩为所需弹簧压力应满足式中a=8为摩擦面, 所以＝568.4N4—19题解串联机构的总效率为各级效率的连乘积，故电动机所需功率为4—20题。
习题解答第五章平面连杆机构5-3题5-8题5-9题5-12题5-13题5-14题5-15题5-16题5-17题5—1题a）；b）；c）当时，为摆动导杆机构；当时，为转动导杆机构。
5-2题该机构为摆动导杆机构的条件是，A、B必须为整转副，即AB杆为最短杆，则必须满足杆长条件，即，则得；该机构为摆动导杆机构的条件是，A、C必须为整转副，即杆AC为最短杆，则有；即，则得。
一铰接四杆机构（1）∵a+d=3.5 ， b+c=4∴a+d < b+c又∵最短杆为连架杆∴此机构为曲柄摇杆机构，可以实现连续转动与往复摆动之间的运动变换。
（2）机构的两极限位置如下图：（3）传动角最大和最小位置如下图：5-3题解：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。
所以此题有两种情况，即：（1）机架d为最长杆，则应满足 a+d≤c+bd≤c+b-a=2.5+3-1=4.5∴ dmax=4.5（2）连杆b为最长杆，则应满足 a+b≤c+dd≥a+b-c=1+3-2.5=1.5∴dmin=1.55-8题5-9题设计一铰接四杆机构，要求主动的连架杆A0A逆钟向转120°，另一连架杆B0B顺钟向转90°，并要求在起始位置机构有最好的传力性能。
5-12题5—13题解本题是为按两连架杆（摇杆与滑块）的预定对应位置设计四杆机构的问题，故可用反转法求解。
作图如下：将DF1线绕D点顺时针转动一大小为∠C1DC2的角度，得转位点（即将C1D线与F1的相对位置固定成△C1DF1，并绕D点转动使之C1D与C2D重合），同理将DF3线绕D点逆时针转动一大小为∠C2DC3的角度，得转位点，然后分别作连线和连线的中垂线f12、f23，其交点E2即为所求连杆与摇杆CD的铰链点。
所以连杆E2F2的长度为，式中μl为作图时所用的长度比例尺。
（本题是将连架杆CD的第二位置C2D当作机架，所以求出的是E2点。
当然也可选连架杆CD的第一或第三位置当作机架，再用反转法求解）题5－13图5—14题解以位置Ⅰ为起始位置，作相对转动极R12，R13及半角β12/2，β13/2。
两半角的（r12）和（r12）线交于B1，则（m12），（m13）线的交点即铰链A1的中心。
图中OAA1=42mm，所以=0.5×42=21mm，A1B1=91mm，所以，作曲柄存在条件检验如下，满足曲柄存在条件。
