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机械原理习题解答1.绘制题1图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l题２图简易冲床机构lμ=0.001m/mm动件及其转动方向.如题１图所示。
2.绘制题２图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.如题２图所示。
3. 题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。
自测题1一、选择题（每小题1分，共10分）1. 构件是机械中独立（a ）单元。
A. 制造B. 运动C. 分析2. 在一般情况下，机构具有确定运动的条件是原动件数目等于（c ）。
A. 从动件B. 最终执行构件C. 自由度D. 13. 一般情况下机构的对称部分可能产生（c ）。
A. 复合铰链B. 局部自由度C. 虚约束4. 一般门、窗扇与框之间有两个铰链，这是（ a ）。
A. 复合铰链B. 局部自由度C. 虚约束5. 平面连杆机构是由许多刚性构件用（ c ）联结而成的机构。
A. 转动副B. 高副C. 低副6. 对心曲柄滑块机构的行程速比系数一定（ a ）A. 大于1B. 等于1C. 小于l7. （b）为无穷大引起的冲击为刚性冲击。
A. 速度B. 加速度C. 加速度的导数8. 斜齿轮的标准模数和压力角在（ b ）上。
A. 端面B. 法面C. 轴面9. 圆锥齿轮是用来传递两（c ）轴之间的转动运动的。
A. 平行B. 相交C. 交错10. 用（a ）来调节机器的周期性速度波动。
A. 飞轮B. 调速器C. 轮系二、填空题（每空1分，共33分）1. 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。
2. 平面四杆机构中的运动副都是转动副的称为铰链四杆机构，其基本型式有、、。
3. 在曲柄摇杆机构中，当连杆与摇杆两次共线位置之一时出现最小传动角。
4. 在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件，连杆与摇杆构件两次共线时，则机构出现死点位置。
5. 铰链四杆机构具两个曲柄的条件和。
6. 在对心直动平底从动件盘形凸轮机构中，增加基圆半径，其压力角将；当用对心尖端从动件时，增加凸轮基圆半径，其压力角将。
7. 一对模数相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮标准安装时，两轮的分度圆相等；齿轮的节圆和分度圆重合，啮合角α′等于压力角α；中心距a等于两轮分度圆半径之和。
8. 斜齿圆柱齿轮的参数为标准值；直齿圆锥齿轮分度圆上的和取为标准值。
机械原理B线下作业第一次作业一、判断题(判断正误，共2道小题)1. 机构是具有确定运动的运动链正确答案：说法正确2. 平面四杆机构的曲柄存在条件为最长杆与最短杆的杆长之和不大于其余两杆长之和正确答案：说法错误二、主观题(共7道小题)3. 齿轮的定传动比传动条件是什么？答：不论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线必须与两齿轮的连心线相交于一固定点。
4. 计算图7－2所示大减速比减速器的传动比。
答：将轮系分为两个周转轮系①齿轮A、B、E和系杆C组成的行星轮系；②齿轮A、E、F、G和系杆C组成的差动轮系。
因为，所以将代入上式，最后得5. 图7－4中，，为轮系的输入运动，C为轮系的运动输出构件。
已知确定转速的大小和转向。
答：该轮系是由定轴轮系（１-２）和周转轮系（2-3-4-4’-5）组成的混合轮系。
对定轴轮系（１-２），有即对周转轮系（2-3-4-4’-5），有将，，代入上式，最后得，其中“-”表示齿轮5的转向与相同，方向“↓”，如下图所示。
6. 在图8－3中凸轮为半径为R的圆盘，凸轮为主动件。
（1）写出机构的压力角α与凸轮从图示位置转过的角度δ之间的关系；（2）讨论如果a ≥[a]，应采用什么改进设计的措施？答：当凸轮转动任意角时，其压力角a如下图所示。
由图中几何关系有所以机构的压力角 a与凸轮转角之间的关系为（1）如果，则应减小偏距e，增大圆盘半径R和滚子半径r r。
（2）7. 机械系统的等效驱动力矩和等效阻力矩的变化如图9-2所示。
等效构件的平均角速度为。
求该系统的最大盈亏功。
答：由下图中的几何关系可以求出各个盈、亏功的值如下其中“+”表示盈功，“—”表示亏功。
画出示功图，如下图(b)，先画出一条水平线，从点a开始，盈功向上画,亏功向下画。
示功图中的最低点对应，最高点对应。
图 (b)可以看出，点b最高，则在该点系统的角速度最大；点c最低，系统的角速度最小。
则的积分下限和上限应为下图(a)中的点b和点c。
试题1一、选择题（每空2分，共10分）1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。
A、从动件的尺寸B、机构组成情况C、原动件运动规律D、原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm，80mm，100mm，当以30mm的杆为机架时，则该机构为 A 机构。
A、双摇杆B、双曲柄C、曲柄摇杆D、不能构成四杆机构3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。
A、一次多项式运动规律B、二次多项式运动规律C、正弦加速运动规律D、余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。
A、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0.2）D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。
A、模数B、分度圆上压力角C、齿数D、前3项二、填空题（每空2分，共20分）1、两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。
2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。
3、转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。
4、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。
5、在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为差动轮系，若其自由度为1，则称其为行星轮系。
6、装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。
7、棘轮机构的典型结构中的组成有：摇杆、棘爪、棘轮等。
三、简答题（15分）1、什么是构件？答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单位体。
2、 何谓四杆机构的“死点”？ 答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动，机构的这种传动角为零的位置称为死点。
机械原理习题解答1.绘制题1图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l题２图简易冲床机构lμ=0.001m/mm原动件及其转动方向，如题１图所示。
2.绘制题２图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，如题２图所示。
3. 题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。
西南交通大学2006－2007学年第(1)学期考试试卷课程代码 2100242 课程名称 《机械原理》 考试时间 120 分钟阅卷教师签字：一、 填空题：（每空0.5分，共10分）1、从受力观点来分析，移动副的自锁条件是，转动副的自锁条件是；从效率的角度来分析，机械的自锁条件是。
2．铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是。
3．在曲柄摇杆机构中，当为原动件，与时，则机构出现死点位置。
4．凸轮机构推杆常用的四种运动规律为：A ，等速运动 B ，等加等减速运动 C ，余弦加速运动 D ，正弦加速运动。
其中，仅适用于低速运动的运动规律是。
5．渐开线齿廓的啮合线也是两基圆的，它与两齿轮连心线的交点，称为，此交点是一，因此渐开线齿廓能保证两齿轮的传动比为。
6．对转子的质量平衡一般有静平衡和动平衡两种方法，经过静平衡 动平衡，而经过动平衡的静平衡的。
7、凸轮的基圆半径越小，机构的结构就越__ ____，但过小的基圆半径会导致压力角_____，从而使凸轮机构的传动性能变____ __。
8、用标准齿条刀具加工标准齿轮产生根切的原因是______________________。
9、经过负变位的齿轮比标准齿轮的分度圆齿厚_ ____，齿顶高_ _____。
班 级 学 号 姓 名密封装订线 密封装订线 密封装订线二．试绘出图示机构的运动简图（6分）三．计算图示机构的自由度，对其中所含有的复合铰链、局部自由度和虚约束应进行指出。
（12分）四．图示铰链机构中，已知l AB=30mm，l DC=60mm，l BC=l AD=80mm，ω1=5rad/s，试用瞬心法求：当φ1=15°时，C点的速度v C。
（绘图需按比例）（12分）五．已知图示机构的结构为l AB =40mm ，l BC =35mm ，输入运动φ1=3t 、s /rad 31=φ 。
试求解滑块C 的运动方程及速度方程。
（14分）六． 已知所示轮系的z 1=18, z 2=28,z 2′=24,z 3=64,z 4=60。
西南交通大学2010－2011 学年第(1)学期考试试卷A课程代码 2100242课程名称 机械原理 考试时间 95 分钟题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总成绩 得分阅卷教师签字：一 填空题（共20空 每空1.5分）1．机构中的速度瞬心是两构件上（相对速度）为零的重合点，它用于平面机构（速度 ）分析。
2．凸轮的基圆半径越小，则机构尺寸（紧凑）但过于小的基圆半径会导致压力角（增大）。
3．当要求凸轮机构从动件的运动没有冲击时，应选用（摆线运动（正弦加速度））规律。
4.在（ ）条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。
5.机构中传动角γ和压力角α之和等于（ 90）。
6．在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得（双摇杆）机构。
7．在右图示导杆机构中，AB 为主动件时，该机构传动角的值为（90）。
8.在摆动导杆机构中，导杆摆角ψ=3 0°，其行程速度变化系数K 的值为（ ）。
9. 在下列四杆机构中若各杆长度为下列给定值时，应各为什么机构（a 、 b 、c 、d 为顺时针次序各杆长，其中 d 为机架）： 当 a =150 b = 250 c = 250 d = 100 时，（ ）； 当 a =100 b = 300 c = 250 d = 350 时，（ ）；。
10．构件与零件不同， 构件是（运动）单元， 零件是（制造）单元。
11．在曲柄摇杆机构中，最小传动角发生的位置在（曲柄与机架两次共线位置 ）。
12.在平面机构中，若引入一个高副，将引入（1）个约束，而引入一个低副将引入（2） 个约束。
运动副约束数与相对自由度数的关系是（）13.凸轮的形状是由（ ）决定的。
14、凸轮机构设计的基本任务是（ ）。
二 选择题（共10题，每题1.5分）1．高副低代中的虚拟构件的自由度为（A ）。
A) -1 ； B) +1 ； C) 0 ；2．压力角是在不考虑摩擦情况下，作用力与作用点的（B ）方向的夹角。
1ωABC DEFGββ'β'βH1234561O 77ω78题二图西南交通大学机械原理期中考试试题班级 学号 姓名 成绩一、 (15分)题一图所示机构，画图比例为mmml 003.0=μ，其中点A 为构件1的转动轴，固定导板0上圆弧ββ的圆心为2O 。
1.绘制机构的运动简图；2.计算机构的自由度；3.画出机构拓扑图，并写出该机构的邻接矩阵。
二、 （14分）题二图示机构， ''//ββββ，构件1和构件7为原动件。
1．机构中，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请予以指出；2．对机构进行高副低代，画出机构的低副等效机构；3．拆出机构中所含的基本杆组，并确定机构的级别。
题一图三、 （16分）题三图所示连杆机构， 已知mm l AB 50=，mm l BC 120=，构件1以ω匀速转动，设计要求构件AB 为曲柄。
1. 试确定满足设计要求的机构尺寸e 的取值范围；2. 分析当e 分别取其取值范围内的极大和极小值时，机构是否有急回作用？如果有急回作用，确定行程速比系数。
3. 如果设计要求行程速比系数为4.1四、 （20分）题四图所示的双滑块机构，已知连杆2的长度mm l AB 205.156=，滑块1移动的距离S 为mm 60。
如图。
1.写出连杆2从11B A 运动到i i B A 的位移矩阵，并利用该位移矩阵确定出点i P 的坐标；2.利用上面的结果，验证位移矩阵保持了刚体运动的性质，如i i A P A P =11及i i i B P A B P A ∠=∠111。
五、 （20分）题五图所示机构，图中比例为mmm /005.0=μ。
P；1.确定在图示位置时，构件1与构件5之间的相对速度瞬心152.如果已知液压油缸AC的伸长后的长度为H，各个固定铰链的坐标和各个构件的杆长，现要确定构件5的位置、速度和加速度。
试按照求解顺序写出机构的位置分析方程，并简要说明如何求解其速度和加速度；3.如果图中H为油缸AC的最短长度, 其最大长度H max=1.7H。
机械原理考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 机械原理中，机构的自由度是指（）。
A. 机构中独立运动的数目B. 机构中运动副的数目C. 机构中构件的数目D. 机构中高副的数目答案：A2. 凸轮机构中，从动件的位移规律有（）。
A. 直线运动规律B. 匀速运动规律C. 匀加速运动规律D. 以上都是答案：D3. 四杆机构中，若最短杆长度为Lmin，最长杆长度为Lmax，则Lmin与Lmax之比应满足（）。
A. Lmin/Lmax < 0.5B. Lmin/Lmax ≥ 0.5C. Lmin/Lmax > 0.5D. Lmin/Lmax = 0.5答案：B4. 齿轮传动中，齿数比是指（）。
A. 两个齿轮的齿数之和B. 两个齿轮的齿数之差C. 两个齿轮的齿数之比D. 两个齿轮的直径之比答案：C5. 机械系统中，惯性力的平衡是指（）。
A. 惯性力与外力平衡B. 惯性力与重力平衡C. 惯性力与摩擦力平衡D. 惯性力与惯性力平衡答案：D6. 机构中，若存在高副，则机构的自由度会（）。
A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定答案：B7. 机械系统中，若要实现运动的合成，需要满足的条件是（）。
B. 运动方向相反C. 运动方向垂直D. 运动方向任意答案：D8. 齿轮传动中，若要实现减速，应选择（）。
A. 小齿轮带动大齿轮B. 大齿轮带动小齿轮C. 两个齿轮直径相同D. 两个齿轮齿数相同答案：A9. 机械系统中，若要实现运动的分解，需要满足的条件是（）。
A. 运动方向相同B. 运动方向相反D. 运动方向任意答案：D10. 四杆机构中，若最短杆长度为Lmin，最长杆长度为Lmax，则Lmin与Lmax之比应满足（）。
A. Lmin/Lmax < 0.5B. Lmin/Lmax ≥ 0.5C. Lmin/Lmax > 0.5D. Lmin/Lmax = 0.5答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 机械原理中，机构的自由度是指机构中独立运动的数目，其计算公式为：自由度 = 3n - 2pl - ph，其中n为构件数目，pl为低副数目，ph为高副数目。
1 西南交通大学 考试试卷（A ） 课程代码 2023500 课程名称 机械原理 考试时间 120 分钟 （开卷） 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总成绩 得分阅卷教师签字： 一、 （12分）计算图示平面机构的自由度，如果有复合铰链、局部自由度和虚约束请予以指出, 并画出机构的拓扑图。
二、 （18分）图示平底直动从动件盘形机构。
1、确定机构的压力角α；2、确定在图示位置时构件1和构件2之间的速度瞬心12P ;3、如果从动件的行程为h ，凸轮推程运动角为0δ，从动件推程的运动规律为五次多项式运动规律，凸轮的基圆半径为0r 。
试写出凸轮推程的轮廓曲线方程。
班级学 号姓 名密封装订线密封装订线密封装订线题一图 题二图2三、 （20分）直齿圆柱齿轮齿条传动，已知齿轮的分度圆半径mm r 42=，模数mm m 6=，压力角 20=α，正常齿制。
在正确安装的情况下，齿条分度线到齿轮转动中心o 的距离为45mm 。
齿轮为主动，并沿逆时针方向转动。
1、确定齿轮的齿数z ；2、判断齿轮是否发生根切；3、自选作图比例，画出啮合图，并在图上标出节点P ，齿轮节圆'r ，啮合角'α和实际啮合线B 1B 2。
四、 （20分）题四图所示轮系，已知20321===z z z ，3943'==z z 。
1、当电机M 的转速s rad M /100=ω、转向如图所示时，试确定齿轮4转速的大小和方向；2、如果取构件H 为等效构件，电动机M 的等效驱动力矩)(51000Nm M H edH ω-=，等效阻力矩可近似为常数)(250Nm M erH =，等效转动惯量也近似为常数25kgm J eH =。
求构件H 从起动到s rad M /100=ω所需要的时间t ；3、如果再取齿轮4为等效构件，并以4e J 表示系统的等效转动惯量，以4e M 表示等效力矩。
试说明eH J 与4e J 、eH M 与4e M 之间的关系。
机械原理试题及答案试卷答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪个选项不属于机械的基本组成要素？A. 零件B. 部件C. 机构D. 系统答案：D2. 下列哪种机构属于高副机构？A. 齿轮机构B. 曲柄滑块机构C. 螺旋机构D. 摇杆机构答案：A3. 下列哪个选项不是机械设计的基本要求？A. 实用性B. 安全性C. 经济性D. 艺术性答案：D4. 下列哪种材料不适合用作机械零件？A. 钢B. 铝C. 塑料D. 橡胶答案：D5. 下列哪个选项不是机械传动的基本形式？A. 齿轮传动B. 摩擦传动C. 液压传动D. 磁悬浮传动答案：D二、填空题（每题2分，共20分）6. 机械原理是研究机械的______、______和______等方面的基本理论和方法的科学。
答案：结构、运动、力学7. 机械零件的疲劳破坏是由于______引起的。
答案：交变应力8. 机械零件的强度计算方法主要有______、______和______。
答案：安全系数法、许用应力法、极限载荷法9. 齿轮传动的失效形式主要有______、______和______。
答案：点蚀、齿面磨损、轮齿折断10. 机械系统的平衡条件是______、______和______。
答案：力平衡、力矩平衡、功率平衡三、判断题（每题2分，共20分）11. 零件和部件是机械的基本组成要素。
（）答案：√12. 机械设计的基本要求不包括可靠性。
（）答案：×13. 机械传动中的摩擦力总是有害的。
（）答案：×14. 机械零件的疲劳破坏只与材料性能有关，与应力状态无关。
（）答案：×15. 机械系统的平衡条件只包括力平衡和力矩平衡。
（）答案：×四、简答题（每题10分，共30分）16. 简述机械原理的主要研究内容。
答案：机械原理的主要研究内容包括：机械的基本组成要素、机械的运动、机械的力学性能、机械零件的强度计算、机械传动、机械系统设计等。
西南交通大学机械原理期中考试试题机械2000级使用班级学号姓名一、(15分)图示为一个油泵机构，试画出机构的运动简图和机构拓扑图，并写出该机构的关联矩阵和邻接矩阵。
图示比例为mmml002.0=μ二、（14分）图示的凸轮机构，凸轮廓线为中心为O，半径为R的圆盘，构件为2原动件，其转动角速度为m in/5002r=ω，转向如图所示。
图示机构的比例尺为mmml003.0=μ。
1．机构中，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请予以指出；2．利用速度瞬心法确定图示位置时，构件3的角速度3ω；3．进行高副低代，并画出该机构的运动等效低副机构。
三、（16分）图示连杆机构，已知各固定铰链点的位置、各构件的杆长和原动件1的运动，现要用直角坐标解析法求解构件4、5之间的相对运动。
试按照求解顺序写出机构位置分析的运动方程式，并说明如何求解两构件之间的相对速度和相对加速度。
块机构ABC ，实现曲柄和滑块之间的相互对应位置关系2 ,1 , ,=i s i i ϕ，并且要求在第二组对应位置时，滑块处于其左极限位置。
设已经确定出铰链点A 的位置，如图所示。
说明如何用位移矩阵法得到机构的设计方程和如何得出构件AB 、BC 的杆长BC AB l l ,。
五、 （20分）图示机构，构件AB 匀速转动，已知mm a 120=，mm b 600=，mm e 120=。
滑块从其左极限位置运动到其右极限位置为其工作行程，而从其右极限位置运动到其左极限位置为空回行程。
（1） 连架杆AB 是否为曲柄？ （2） 机构是否具有急回作用，行程速比系数K 是多少？（3） 确定构件AB 的正确转向； （4） 若将机构改变为尖底直动从动件盘形凸轮机构，并且保证机构的行程速比系数K 、滑块的行程H 不发生变化，凸轮的转向与构件AB 的转向相同。
① 问凸轮的推程运动角0δ和回程运动角'0δ应为多少？② 若已经确定出从动件的运动规律)(δs ，基圆半径0r ，试写出凸轮廓线的方程式；六、 （12分）某一传动系统设计者的主要目的是实现构件EF 的上下往复运动。
机械原理习题解答1.绘制题1图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l题２图简易冲床机构lμ=0.001m/mm原动件及其转动方向，如题１图所示。
2.绘制题２图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，如题２图所示。
3. 题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。
西南交通大学机械原理试题西南交通大学2003年硕士研究生招生入学考试机械原理试题考试时间：2003年1月考生请注意：1．本试题共七题，共3页，考生请认真检查；2．答题时，直接将答题内容写在指定的答卷纸上。
一、（16分）计算图示平面机构的自由度，如果有复合铰链、局部自由度和虚约束请予以指出。
(a) (b)二、 （24分）渐开线直齿圆柱齿轮传动,齿轮的基本参数如下表所示1．推证其瞬时传动比为1212z z i，其中12,z z 分别为齿轮2，1的齿数；2．说明这对齿轮是否存在根切现象？3．这对齿轮的标准中心距和正确安装中心距分别是多少？4．分析是否可以通过增大这对齿轮传动的模数来提高其重合度。
三、 （15分）图示机构，图中比例尺为m mm /002.0，构件2为运动输入构件，构件7为运动输出构件。
1．说出机构中所含基本机构的名称，并说明各个基本机构是由哪些构件组成的；2．分析该机构运动变换的功能，即：能将原动件2的什么样的运动转变为构件7什么样的运动输出；3．设计另外一个机构，实现与图示机构相同的运动变换功能，并画出所设计机构的示意图。
四、 （27分）如图所示，1．设计一个机构能够实现当滑块A 在力P 的作用下向右运动时，滑块B 能够克服作用于其上的工作阻力Q 向上运动；2．分析当滑块A 在任意位置时，以力P 为主动力，所设计机构各个运动副反力的方向（不考虑重力、惯性力等，并设所有移动副、螺旋副、高副的摩擦角均为V ϕ，所有转动副的摩擦圆半径为V ρ）；3．分析在以力P 为主动力时，所设计机构的自锁条件。
五、 （27分）图示轮系中，已知各齿轮的齿数,17 ,40 ,17321===z z z 60 ,80'44==z z ,505=z 60,1,65,557'66'5====z z z zmin 300031rn n ==，转向如图所示。
1．试确定出蜗轮7的转速和转向；2．若齿轮5，4’，5’，6均为标准渐开线直齿圆柱齿轮，模数为3mm, 且为标注安装。
问图中轴心线Ⅱ、Ⅳ之间的距离h 应为多少？3．设轮系中所有齿轮的质心与其几何中心（也就是转动轴心）重合，齿轮1及其转动轴上零件对轴Ⅰ的转动惯量212.0kgm J =, 齿轮2及其转动轴上零件对轴Ⅱ的转动惯量228.0kgm J =，齿轮3及其转动轴上零件对轴Ⅲ的转动惯量2305.0kgm J =，齿轮4-4’ 及其转动轴上零件对轴Ⅱ的转动惯量246.0kgm J =, 齿轮5-5’的质量为20kg ，齿轮5-5’ 及其转动轴上零件对轴Ⅳ转动惯量255.0kgm J =，齿轮6-6’ 及其转动轴上零件对轴Ⅱ的转动惯量265.0kgm J =，齿轮7 及其转动轴上零件对轴Ⅴ的转动惯量2709.0kgm J =。
试以构件1位运动等效构件求轮系的等效转动惯量。
六、 （20分）现要设计一个曲柄滑块机构ABC ，实现曲柄和滑块之间的相互对应位置关系2 ,1 , ,=i s i i ϕ，并且要求在第二组对应位置时，滑块处于其左极限位置。
设已经确定出铰链点A 的位置，如图所示。
（本题采用图解法或解析法均可。
若采用图解法，则需说明作图的原理和步骤；若采用解析法，则需说明如何得到设计方程，并简要说明如何求解设计方程）。
七、（21分）图示凸轮机构。
凸轮1为主动件，凸轮1的凸轮廓线为以点O 为圆心的圆。
1．说明如何确定从动件3的行程h ； 2．标出图示位置时，机构的压力角α，并说明当凸轮1运动到什么位置时，机构的压力角为最大；3．对机构进行高副低代，并画出机构的低副运动等效机构；4．确定机构在图示位置时，构件1、3的速度瞬心。
试题代码：424西南交通大学2004年硕士研究生入学考试试卷试题名称：机械原理考生注意：3．本试题共 7 题，共 3 页，请考生认真检查；4．请务必将答案写在答卷纸上，写在试卷上的答案无效。
七、（16分）计算图示平面机构的自由度，如果有复合铰链、局部自由度和虚约束请予以指出。
八、（25分）渐开线直齿圆柱齿轮—齿条传动,齿轮的基本参数如下表所示径向间隙系数模数压力角变位系数0.25 4mm20°0.421．说明这对齿轮---齿条传动是否存在根切现象？2．确定正确安装时，齿轮的转动中心到齿条分度线之间的距离；3．推出正确安装时的实际啮合线B1B2长度的计算公式；(a) (b)4．当齿轮的转动中心到齿条分度线之间的距离增大时，说明在传动节点P的位置、齿轮的节圆半径'r、啮合角'α、重合度ε中，哪些发生了变化，哪些没有发生变化，发生变化的又是发生了什么样的变化。
九、 （15分）现要设计一个双滑块机构，实现滑块A 、B 之间的相互对应位置关系....3,2,1 )(),( i i s i s B A 。
问应当如何确定构件AB 的杆长AB l 。
（本题采用图解法或解析法均可。
若采用图解法，则需说明作图的原理和步骤；若采用解析法，则需说明如何得到设计方程，并简要说明如何求解设计方程）。
十、 （20分）在下图所示机构设计中，还要求输出构件具有急回作用（其中构件AB 为原动件，并作匀速转动，滑块3为运动输出构件）。
i.问应当如何修改图示机构，才能够满足设计要求；ii.在保持系统的输入运动为整周匀速转动、输出运动为往复直线运动，并且有急回作用的条件下，请再提出两个机构运动设计方案（以机构示意图表示）。
十一、 （27分）图示双滑块机构，构件1上作用有驱动力P ，构件3上作用有工作阻力Q。
i.问机构在死点位置时，角θ的值是多少？ii.不考虑重力、惯性力等，并设所有移动副的摩擦角均为ϕ，所有V 转动副的摩擦圆半径为ρ，画出图示位置时各个运动副反力的方V向；iii.机构自锁时，角θ的值是多少？十二、 （27分）图示为一个渐开线齿轮---连杆机构。
齿轮1为主动，匀速转动，角速度为ω，图示比例为μ。
i.确定图示位置时齿轮1与构件4之间的速度瞬心，并确定构件4的转速大小和转动方向；ii.齿轮1及其转动轴上零件对轴A 的转动惯量1J , 齿轮2及其转动轴上零件对轴C 的转动惯量2J ，构件 3对其质心B 的转动惯量3J ，质量为3m ，构件 4 及其转动轴上零件对轴D 的转动惯量4J ,构件4的质心位于铰链点D 。
齿轮1、2均为标准齿轮，齿数分别为21,Z Z ，模数为m ，CB 的长度与齿轮2的分度圆半径相同。
试以构件1为运动等效构件，写出系统的等效转动惯量的表达式； iii.忽略其他外力的影响，只考虑作用在齿轮1上的驱动力矩1M 和作用在构件4上的工作阻力矩4M 。
试写出保持齿轮1匀速稳定运动的条件。
十三、 （20分）图示凸轮机构，图中所给出的部分廓线为以圆心为O ，半径为b r 的圆为基圆所得到的渐开线。
1．写出机构的名称；2．标出当凸轮由图示位置、逆时针方向转动60时，从动件的位移s和机构的压力角α；3．确定当凸轮转动任意角δ时的δd ds 。
试题代码：424西南交通大学2004年硕士研究生入学考试答案试题名称：机械原理十四、 （16分）计算图示平面机构的自由度，如果有复合铰链、局部自由度和虚约束请予以指出。
解：（a ）、12323323=-⨯-⨯=--=h l P P n F其中：滚子Ｂ和滚子Ｄ处是局部自由度，移动副E 或Ｈ中有一处是虚约束，没有复合铰链。
（b ）、12625323=-⨯-⨯=--=h l P P n F其中：O 1和O 2处是复合铰链，没有局部自由度和虚约束。
(a) (b)十五、 （25分）渐开线直齿圆柱齿轮—齿条传动,齿轮的基本参数如下表所示1．说明这对齿轮---齿条传动是否存在根切现象？2．确定正确安装时，齿轮的转动中心到齿条分度线之间的距离； 3．推出正确安装时，写出实际啮合线B 1B 2长度的计算公式； 4．当齿轮的转动中心到齿条分度线之间的距离增大时，说明在传动节点P 的位置、齿轮的节圆半径,'r 啮合角'α、重合度ε中，哪些发生了变化，哪些没有发生变化，发生变化的又是发生了什么样的变化。
解：１、上述条件下齿轮不根切的最小齿数为1720sin 12sin 222*min=︒⨯==αa h z 变位齿轮不根切的最小变位系数为412.017)1017(1)(min min *min=-⨯=-=z z z h x a而齿轮的变位系数为0.42，大于412.0min =x ，所以这对齿轮---齿条传动不存在根切现象。
２、正确安装时，齿轮的转动中心到齿条分度线之间的距离为mm xm mz a 68.21442.021042=⨯+⨯=+=３、正确安装时，其啮合图如上图示，实际啮合线B 1B 2长度的计算公式为P B P N N B P B P B B B 21112121+-=+= 式中：a a b mzr N B αααtan cos 2tan 11==； αααtan cos 2tan 1mzr P N b ==；αsin *2xm m h P B a -=最后得ααααsin )tan (tan cos 2*21xm m h mzB B a a -+-= 式中：m h mz mzr r a a ba *cos 2cos 2arccosarccos+==ααα ４、当齿轮的转动中心到齿条分度线之间的距离增大时，传动节点P 的位置、齿轮的节圆半径,'r 啮合角'α都不发生变化；而重合度ε将发生变化，随着齿轮的转动中心到齿条分度线之间的距离的增大，重合度ε将减小。
三、 （15分）现要设计一个双滑块机构，实现滑块A 、B 之间的相互对应关系....3,2,1 )(),(=i i s i s B A 。
问应当如何确定构件AB 的杆长AB l 。
（本题采用图解法或解析法均可。
若采用图解法，则需说明作图的原理和步骤；若采用解析法，则需说明如何得到设计方程，并简要说明如何求解设计方程）。
解：首先建立如图所示的直角坐标系，坐标原点在Ｏ处，x 轴沿滑块Ａ的移动导路方向，y 轴沿滑块Ｂ的移动导路方向。
由题义，可知设计变量为1A x ，1A y ，1B x ，1B y 。
根据已知条件，建立滑块Ａ的位移矩阵为xy[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=000010)1()(011A A Ai s i s D ,3,2=i (1)滑块Ｂ的位移矩阵为[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=000)1()(100011B B Bi s i s D ,3,2=i (2)点Ａ、Ｂ分别满足上述位移矩阵方程，即[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡11111A A A i Ai Ai y x D y x (3)[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡11111B B B i Bi Bi y x D y x (4)从连杆AB 看，点Ａ、Ｂ还满足A 、B 之间的距离不变的约束，为此建立约束方程为21121122)()()()(B A B A Bi Ai Bi Ai y y x x y y x x -+-=-+-,3,2=i(5)将(1)、(2)、(3)、(4)式代入(5)式，就得到仅含设计变量的方程。
