机械原理第四章作业题答案

第1章平面机构的结构分析1.1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。

1.2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1.2图题1.3图1.3 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)。

1.4 计算下列机构自由度，并说明注意事项。

1.5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1.4图题1.5图第2章平面机构的运动分析2.1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。

题2.1图2.2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。

2.3 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2.2图题2.3图2.4 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2.4图2.5 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。

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 ，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。

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。

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 。

机械原理总复习题及解答第四章第4章凸轮机构及其设计4.1填空题4.1.1．设计滚⼦从动件盘形凸轮机构时，滚⼦中⼼的轨迹称为凸轮的廓线；与滚⼦相包络的凸轮廓线称为廓线。

4.1.2．盘形凸轮的基圆半径是上距凸轮转动中⼼的最⼩向径。

4.1.3．根据图4.1的??22d d s 运动线图，可判断从动件的推程运动是_____________，从动件的回程运动是______________。

图4.1题4.1.9图4.1.4．在设计滚⼦从动件盘形凸轮轮廓曲线中，若出现时，会发⽣从动件运动失真现象。

此时，可采⽤⽅法避免从动件的运动失真。

4.2判断题4.2.1.．偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，其推程运动⾓等于凸轮对应推程廓线所对中⼼⾓；其回程运动⾓等于凸轮对应回程廓线所对中⼼⾓。

( )4.2.2．在直动从动件盘形凸轮机构中进⾏合理的偏置，是为了同时减⼩推程压⼒⾓和回程压⼒⾓。

( )4.2.3．当凸轮机构的压⼒⾓的最⼤值超过许⽤值时，就必然出现⾃琐现象。

（）4.2.4．凸轮机构中，滚⼦从动件使⽤最多，因为它是三种从动件中的最基本形式。

（）4.2.5．直动平底从动件盘形凸轮机构⼯作中，其压⼒⾓始终不变。

（）4.2.6．滚⼦从动件盘形凸轮机构中,基圆半径和压⼒⾓应在凸轮的实际廓线上来度量。

（）4.2.7．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。

因此，只要将理论廓线上各点的向径减去滚⼦半径，便可得到实际轮廓曲线上相应点的向径。

（）4.2.8．从动件按等加速等减速运动规律运动时，推程的始点、中点及终点存在柔性冲击。

因此，这种运动规律只适⽤于中速重载的凸轮机构中。

（）4.2.9．从动件按等加速等减速运动规律运动是指从动件在推程中按等加速运动，⽽在回程中则按等减速运动，且它们的绝对值相等。

（）4.2.10．从动件按等速运动规律运动时，推程起始点存在刚性冲击，因此常⽤于低速的凸轮机构中。

（）4.2.11．在对⼼直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，当从动件按等速运动规律运动时，对应的凸轮廓线是⼀条阿⽶德螺旋线。

机械原理第四章答案【篇一：西北工业大学机械原理课后答案第4章】（a） (b)(c)解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力见下图（a）由构件3的力平衡条件有：fr?fr43?fr23?0?fr41?fd?0由构件1的力平衡条件有：fr21按上面两式作力的多边形见图（b）得??frfd?cot?（b）作压力机的机构运动简图及受力图见（c）由滑块5的力平衡条件有：?r65由构件2的力平衡条件有：r42 ?r45?0?r32?r12?0 其中 r42?r54按上面两式作力的多边形见图（d），得??gft(c) 对a点取矩时有 fr?a?fd?b ??其中a、b为fr、fd两力距离a 点的力臂。

??gftfdfr43rgdr41(a)(b)(d)解：1) 选定比例尺,?l?0.005绘制机构运动简图。

(图(a) )2）运动分析：以比例尺?v作速度多边形，如图 (b) 以比例尺?a作加速度多边形如图4-1 (c)ac??apc?23.44s2?210as2??aps2s2t?ancac2b?2???51502slbc?lbc3) 确定惯性力活塞3：fi3??m3as3??g3gac?3767(n) 方向与pc相反。

连杆2：fi32??m2as2??g2相反。

as2?5357(n) 方向与p?s2mi2??js2?2?218.8(n?m) （顺时针）总惯性力：fi?2?fi2?5357(n)lh2?mi2i2?0.04(m) (图(a) )(b)(c)解：1）求图a所示导轨副的当量摩擦系数fv，把重量g分解为g 左，g右g左?l2lg ， g右?1g ， fvg?ff左?ff右l1?l2l1?l2l?f??2??l1??fv??l1?l2l?f??2??l1??g??l1?l22）求图b所示转动副的摩擦圆半径?支反力fr左?l2lg ，fr右?1g l1?l2l1?l2假设支撑的左右两端均只在下半周上近似均匀接触。

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。

《机械原理》第四章课后答案（孙恒版）回复关键词：机械原理即可获取其他章节答案资源第4章平面机构的力分析4-1何谓机构的动态静力分析?对机构进行动态静力分析的步骤如何?答: (1) 动态静力分析是指将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静力学方法进行分析的过程。

(2)对机构进行动态静力学分析的步骤如下:①对机构作运动分析以确定在所要求位置时各构件的角加速度和质心加速度，求各构件的惯性力;②对机构进行拆分杆组，如有高副，应先进行高副低代;③从外力全部已知的构件组开始分析，逐步推算出未知构件;④对机构进行动态静力计算，求出运动副反力和平衡力的变化规律。

⑤如需考虑摩擦，可采用逐次逼近的方法。

4-2何谓质量代换法?进行质量代换的目的何在?动代换和静代换各应满足什么条件?各有何优缺点?静代换两代换点与构件质心不在一直线上可以吗?答: (1) 质量代换法是指为了简化构件惯性力的确定，把构件的质量按一定条件用集中于构件上某个选定点的假想集中质量来代替的方法。

(2)进行质量代换的目的简化惯性力的确定，代换后只需求各集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩。

(3)动代换和静代换应满足的条件①动代换满足的条件:a.代换前后构件的质量不变;b.代换前后构件的质心位置不变;c.代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。

②静动代换满足的条件:a.代换前后构件的质量不变;b.代换前后构件的质心位置不变。

采(4)动代换和静代换的优缺点①动代换的优缺点:a.优点代换后，构件的惯性力和惯性力偶都不会发生改变;b.缺点其代换点的位置不能随意选择，则会给工程计算带来不便。

②静代换的优缺点:a.优点代换后，构件的惯性力和惯性力偶都不会发生改变;b.缺点其代换点的位置不能随意选择，则会给工程计算带来不便。

②静代换的优缺点:a.优点两个代换点位置均可以任意选取，引起的误差能被一-般工程接受，常为工程上所采纳;b.缺点代换后，构件的惯性力偶会产生- -定误差。

§4 机构力分析填空题：1. 作用在机械上的力分为 驱动力 和 阻抗力 两大类。

2．对机构进行力分析的目的是：(1) 确定运动副中的反力 ；(2) 确定机械上的平衡力或平衡力矩 。

3. 质量代换中，动代换是指满足质量不变、质心位置不变以及对质心轴的转动惯量不变；而静代换则是指只满足 构件的质量不变和质心位置不变 。

4. 在滑动摩擦系数相同条件下，槽面摩擦比平面摩擦大，其原因是槽面摩擦的当量摩擦系数为θsin f f =∇，明显大于f ，因此，机械中三角带传动比平型带传动用得更为广泛，而联接用的螺纹更多地采用三角形为螺纹牙型。

5. 虑摩擦的移动副，当发生加速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角 大于摩擦角 ，当发生匀速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角 等于摩擦角 ，当发生减速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角 小于摩擦角6. 考虑摩擦的转动副，当发生加速运动时，说明外力的作用线 在摩擦圆之外 ，当发生匀速运动时，说明外力的作用线 与摩擦圆相切 ，当发生减速运动时，说明外力的作用线 与摩擦圆相割 。

选择题：1. 在车床刀架驱动机构中，丝杠的转动使与刀架固联的螺母作移动，则丝杠与螺母之间的摩擦力矩属于 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力； D)惯性力。

2. 风力发电机中的叶轮受到流动空气的作用力，此力在机械中属于 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力； D)惯性力。

3. 在空气压缩机工作过程中，气缸中往复运动的活塞受到压缩空气的压力，此压力属于 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力； D)惯性力。

4. 在外圆磨床中，砂轮磨削工件时它们之间的磨削力是属于 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力；D)惯性力。

5. 在带传动中，三角胶带作用于从动带轮上的摩擦力是属于 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力；D)惯性力。

6. 在机械中，因构件作变速运动而产生的惯性力 。

02P 1301由V p 3IO 1P 13V B3I qB 可得：VB1813l 01P 13I qBV pp2I Q P 122吩12VB '2l p24B 可得：VBI P24B十邑1P 24P 121顺时针方向匀速转动, 求在图示位置导杆 3的角速度 3的大小和方向。

4-3在题图 4-3所示的机构中，已知曲柄角速度 1=100rad/s ，试 讨论题与习题习题4-1试求出题图4-1所示的各机构的全部瞬心。

解:若已知凸轮2以等角速度顺时针转动，试求从动件上点 3在2上作纯滚动，求点 B'的速度。

解:B■ 了 P24 2-P 124-2在题图4-2所示的凸轮机构中, B的速度。

假设构件题图4-1解:因已知曲柄2的运动，而所求构件4的运动，所以要求取构件2和4的瞬心P24。

根据瞬心的性4-4所示的机构中，已知：图示机构的尺寸，原动件1以匀角速度1沿逆时针方向转动。

试确定：（1 ）在图上标出机构的全部瞬心；（2）用瞬心法确定点M的速度V M,需写出表达式，并标出速度的方向。

解:P231LJ3=J*4P344题图4-4^2B质，得P242 P24P12 4 P24P14所以4P24P122P24 只4方向顺时针运动。

4-4在题图P l3 1P l4 '冬题图4-3・P242IF 24P^2 1 1F 14P 12又由于AB 为最短杆，故机构演化为双曲柄机构， ( 另外，本题也可以利用三角形的边角关系求解具体数值。

P 24M I F 24F 12 G M 4-5在题图4-5所示的机构中，已知： 方向转动。

试确定：(1 )在图上标出机构的全部瞬心；的角速度 3,需写出表达式，并标出速度的方向。

______ 2 图示机构的尺寸，原动件 1以匀角速度 1沿顺时针 (2 )用瞬心法确定在此位置时构件 3 题图4-6解：相应的瞬心和求解过程可以参考 4—4,只需要利用 V P 13列出等式即可求解。

4-2如图4-40所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=300mm，b=600mm，c=450mm，d=500mm。

试问：（1）当取d为机架时，是否有曲柄存在，此时为什么机构？（2）若各杆长度不变，能否获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？（3）若a、b、c三杆长度不变，取杆d为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为何值？解：（1）b为最长杆，a为最短杆满足杆长条件。

故机构有整转副。

且a为连架杆，故机构有曲柄存在，为曲柄摇杆机构。

（2）选择a杆为机架可以得到双曲柄机构。

选择c杆为机架可以得到双摇杆机构。

（3）若d为最长杆，则若b为最短杆，则故当时机构为曲柄摇杆机构。

4-5在如图4-41所示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为：lAB=160mm，lBC=260mm，lCD=200mm，lAD=80mm，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）该机构的最小传动角γmin；（3）滑块F的行程速比系数K。

解：（1）lAD为最短杆，且为机架。

故该机构为双曲柄机构。

（2）故最小传动角γmin=13.33°。

（3）作图可知，极限位置时，曲柄位置的极位夹角θ=43°。

γγ+--=+--=⨯⨯=︒+-+=+-+=⨯⨯=︒222'222222''222()arccos 2260200(80160) arccos 2260200 13.33()arccos 2260200(80160) arccos 2260200 61.26BC CD AD AB BC CD BC CD AD AB BC CD4-6试设计一翻料四杆机构，其连杆机构BC=400mm ，连杆的两个位置关系如图4-22所示，要求机架AD 与B1C1平行，且在其下相距350mm 。

解：图解过程如图所示可得：AB=372.24mm ，CD=358.19mm ，AD=202.40mm 。