中南大学机械原理第三章作业答案(精)

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。

3-2 计算题图3-1所示各机构（或运动链）的自由度。

并判断其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束？如有，请指出。

(b)(d)(g)题图3-1答：（a ）064===H L p ,p ,n ，0624323=⨯-⨯=-=L p n F 。

因为 0=F ，所以不能成为机构。

（b ）143===H L p ,p ,n ，01423323=-⨯-⨯=--=H L p p n F 。

因为0=F ，所以不能成为机构。

（c ）032===H L p ,p ,n ，0322323=⨯-⨯=-=L p n F 。

因为0=F ，所以不能成为机构。

（d ）01410===H L p ,p ,n ，214210323=⨯-⨯=-=L p n F 。

因为 2F ==原动件数，所以能成为机构。

（e ）075===H L p ,p ,n ，123=--=H L p p n F 。

D 处有一个复合铰链。

（f ）186===H L p ,p ,n ， 32362811L H F n p p =--=⨯-⨯-=，I 处有一个局部自由度；B 或C 处的移动副为虚约束；I 处的两个高副之一为虚约束。

（g ） 滚子B 和M 为局部自由度，没有复合铰链和虚约束，因此9=n ，12=L P ，2=H P ，于是该运动链的自由度为：121229323=-⨯-⨯=--=H L P P n F 。

由于该运动链的自由度等于原动件数目，因此具有确定的运动。

3-3 题图3-2所示为一回转式三缸内燃发动机的机构简图。

其中A 、B 、C 处三个活塞，它们依次点火推动从动件绕O 2转动。

（1） 计算机构的自由度。

并指出存在的复合铰链、局部自由度或冗余约束。

（2） 说明该发动机是由哪种四杆机构组成的。

题图3-2解：机构的自由度为1。

O 1处有复合铰链。

曲柄滑块机构。

无局部自由度和冗余约束。

注：O 1O 2有一个杆。

3-6 试计算题图3-4所示两种8杆机构的自由度，并进行ADAMS 模型运动仿真。

第1章思考题1、有人说:“工件在夹具中装夹,只要有6个定位支承点就是完全定位”,“凡是少于6个定位支承点,就是欠定位”,“凡是少于6个定位支承点,就不会出现过定位"，上面这些说法都对吗？为什么？试举例说明。

2、“工件夹紧后,位置不动了，其所有自由度就都被限制了”，这种说法对吗？为什么？3、某机床厂年产CW6140普通车床500台,已知机床主轴的备品率为20％,废品率为4%,试计算主轴的年生产纲领。

此主轴属于何种生产类型？工艺过程应有什么特点？4、如图1所示一批工件，钻4—φ15孔时，若加工过程分别为：（1）用4轴钻同时钻4个孔；（2）先钻1个孔，然后使工件回转90度钻下一个孔，如此循环操作,直至把4个孔钻完.以上两种加工情况各有几个工步和工位？图1 工件5、根据六点定位原理，分析图2所示定位方案中定位元件限制自由度的情况。

图2 定位分析3—活动锥销6、图3所示为某箱体零件的零件图及工序图，试在图中指出：（1）铣削平面2时的设计基准，定位基准及测量基准；（2）镗孔4时的设计基准,定位基准及测量基准。

图3 基准分析第1章思考题答案1、有人说:“工件在夹具中装夹，只要有6个定位支承点就是完全定位”，“凡是少于6个定位支承点，就是欠定位”,“凡是少于6个定位支承点,就不会出现过定位”，上面这些说法都不对。

例如:在球体上铣通平面只需一个定位支承点限制一个自由度就可满足要求，而这种定位方式并不是欠定位.2、“工件夹紧后，位置不动了，其所有自由度就都被限制了",这种说法不对.因为在分析定位时不应考虑力的影响。

“工件的自由度被限制”,是指工件在某座标方向上有了确定的位置，而不是指工件在受到使之脱离支承点的外力时,不能运动。

“工件夹紧后，位置不动了”，这是夹紧的任务，并不一定就说明工件的所有自由度就都被限制了。

4、都只有1个工步.工位：（1）1；（2）45、限制5个自由度6、(1）铣削平面2时的设计基准：3；定位基准：1；及测量基准：1 （2）镗孔4时的设计基准：5;定位基准：1及测量基准:不定第2章思考题1、试分析下图所示的三种加工情况,加工后工件表面会产生何种形状误差？假设工件的刚度很大，且车床床头刚度大于尾座刚度.2、横磨一刚度很大的工件(见下图），若径向磨削力为300N，头、尾架刚度分别为50000 N/mm 和40000N/mm，试分析加工后工件的形状,并计算形状误差。

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。

中南大学机械原理作业答案 配机械原理第八版平面机构结构分析1、如图a 所示为一简易冲床设计方案，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。

试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），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l μ绘制其机构运动简图（图b ）。

2）分析其是否能实现设计意图。

图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。

图 b ）3）提出修改方案（图c ）。

为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。

图 c1） 图 c2）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

图a ）解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F图 b ）解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F3、计算图示平面机构自由度。

将其中的高副化低副。

机构中的原动件用圆弧箭头表示。

3－1解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。

3－2解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F4、试计算图示精压的自由度解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p13305232=⨯-+⨯='-'+'='n p p p h l 26310232=⨯-⨯='-'+'='n p p p h l0='F 0='FF p p p n F h l '-'-+-=)2(3 F p p p n F h l '-'-+-=)2(310)10152(103=--+⨯-⨯= 10)20172(113=--+⨯-⨯=（其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链）5、图示为一内燃机的构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

第3章3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点?答：参考教材30~31页。

3—2 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定?答：参考教材31页。

3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P，，直接标注在图上) (a)(b)答：答：（10分）(d)（10分）3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比ω1/ω3。

答：1)瞬新的数目：K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=152)为求ω1/ω3需求3个瞬心P 16、P 36、P 13的位置3）ω1/ω3= P 36P 13/P 16P 13=DK/AK由构件1、3在K 点的速度方向相同，可知ω3与ω1同向。

3-6在图示的四杆机构中，L AB =60mm ，L CD =90mm,L AD =L BC =120mm, ω2=10rad/s,试用瞬心法求：1)当φ=165°时，点的速度vc ；2)当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小；3)当V C =0时，φ角之值(有两个解)。

解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图b ）2）求vc 定出瞬心p12的位置（图b ） 因p 13为构件3的绝对瞬心，则有ω3=v B /lBp 13=ω2l AB /μl .Bp 13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s)v c =μc p 13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)3)定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置,因BC 线上速度最小的点必与p13点的距离最近，故丛p13引BC 线的垂线交于点E ，由图可得（2分）（3分）v E=μl.p13Eω3=0.003×46.5×2.56=0.357(m/s)4)定出vc=0时机构的两个位置（图c）量出φ1=26.4°φ2=226.6°3-8机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度v B(即速度矢量pb)，试作出各机构在图示位置时的速度多边形。

3-2 在如图所示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω3。

顺时针）(v 1613361331361331613113P P P PP P P P P ===ωωωω3-3在如图3-32所示的四杆机构中，LAB=60mm ，LCD=90mm ，LAD=LBC=120mm ，ω2=rad/s ，试用瞬心法求：（1） 当φ=165°时，点C 的速度vc;（2） 当φ=165°时，构件3的BC 线上（或延长线上）速度最小的一点E 的位置及其速度的大小；（3） 当vC=0时，φ角之值（有两个解）。

sm EP P P v P P v s m v s rad P P P P P P P P E C C CD C P /36.0143.055.2v (rad/s 55.2158.0403.0/403.009.048.4(/48.438.21738.9710v 133133431334341424122424142441224224=⨯=======⨯=⨯==⨯====ωωωωωωωω顺时针）顺时针）3-4在如图3-33所示的凸轮机构中，已知r=50mm ，LOA=30mm ，LAC=90mm ，φ1=90°，凸轮1以角速度ω1=10rad/s 逆时针转动。

试用瞬心法求从动件的角速度ω2。

顺时针）(/79.286.12486.3410v 2312131212231221312112s rad P P P P P P P P P =⨯====ωωωω 3-5在如图3-34所示的各机构中，已知各构件的尺寸及B 点的速度vB ，试作出其如图3-34所示位置时的速度多边形。

3-6在如图3-35所示的各机构中，已知各构件的尺寸，原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动，试以图解法求机构在如图3-35所示位置时构件3上C 点的速度及角速度。

3-8A BCDEbk ec3。