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12-1如图所示为几何对称钳式握持器，转动副处摩擦圆半径为ρ，夹起重物后两钳夹角为α，重物重力为G 。
试对该夹持器进行受力分析（画出作用力方向，写出力平衡方程，并画出力多边形），根据自锁条件确定钳口处摩擦系数多大才能保证重物安全夹持？FGα图12.31 习题1图 夹钳式握持器解：设钳口与重物之间的正压力为N F ，摩擦力为f F ，钳口处的摩擦系数为f 。
要保证重物安全夹持，则根据自锁条件有2f F G ≥ ， f N F fF =设N F ,f F 的合力为R 1，其方向与水平方向成φ 角。
则tan()f φ= 即arctan()f φ= (1)取夹持器的一半进行受力分析如图所示。
转动副处的力R 2与摩擦圆相切，方向根据力矢量三角形确定如图示。
设R 2与水平方向成δ角 力的平衡方程21cos(/2)sin()sin()o F R R αδφ+= (2) 12sin(/2)cos()cos()o F R R αφδ+= (3)力矩平衡有21112cos()sin()R R L R L ρφφ+= (4) 对圆环处受力分析 见图2中a)。
则2sin(/2)o F F G α==(5)2sin(/2)o GF α=12-2 机床滑板与床身的接触形式如图所示，机床滑板的运动方向垂直于纸面，测定接触面间的滑动摩擦系数为f =0.1。
试求滑板的当量摩擦系数f e 的大小。
图12.32 习题2图 机床滑板解：设山形导轨一般的角度为а，如图所示。
受力图如上。
可以知道1212F F Q ==12sin()2N F Q α=4sin()N QF α=122sin()f N fQF fF α==212f F fQ =设当量摩擦系数f e 则12e f f f Q F F =+12sin()211(1)22sin()10.05(1)2sin()e e e fQ f Q fQf f f ααα=+=+=+12-3 图12-28所示鼓式制动器，设计的制动力矩要求为为3500Nm ，制动蹄上有摩擦衬片的当量摩擦系数f =0.25，摩擦面作用的平均半径R =120mm ，制动时轮缸活塞压迫制动鼓的最大径向紧力为20KN 。
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。
机械的运转及其速度波动的调节1.设某机器的等效转动惯量为常数，则该机器作匀速稳定运转的条件是，作变速稳定运转的条件是 。
2.机器中安装飞轮的原因，一般是为了 ，同时还可获得 的效果。
3.在 机 器 的 稳 定 运 转 时 期， 机 器 主 轴 的 转 速 可 有 两 种 不 同 情 况， 即 稳 定 运 转 和 稳 定 运 转， 在 前 一 种 情 况， 机 器 主 轴 速 度 是 ， 在 后 一 种 情 况， 机 器 主 轴 速 度 是 。
4.机器中安装飞轮的目的是和 。
5.某 机 器 的 主 轴 平 均 角 速 度ωm rad/s =100， 机 器 运 转 的 速 度 不 均匀 系 数δ=005.， 则 该 机 器 的 最 大 角 速 度ωmax 等 于 rad /s ， 最 小 角 速 度 ωm in 等 于 rad /s 。
6.某机器主轴的最大角速度ωmax rad/s =200，最小角速度ωmin rad/s =190，则该机 器的主轴平均角速度ωm 等于 rad/s ，机器运转的速度不均匀系数δ等于。
7.机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是根据 的原则进行转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量（转动惯量)有关外，还与 。
8.机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 力 ( 矩 ) 是 根 据的 原 则 进 行 转 化 的 ， 等 效 质 量 (转 动 惯 量 ) 是 根 据 的 原 则 进 行 转 化 的 。
9.机器等效动力模型中的等效力(矩)是根据的原则进行转化的，因而它的数值除了与原作用力(矩)的大小有关外，还与 有关。
10.若机器处于起动(开车)阶段，则机器的功能关系应是 ，机器主轴转速的变化情况将是 。
11.若机器处于停车阶段，则机器的功能关系应是 ，机器主轴转速的变化情况将是 。
12.用 飞 轮 进 行调 速 时， 若 其 它 条 件 不 变， 则 要 求 的 速 度 不 均 匀 系 数 越 小， 飞 轮 的 转 动 惯 量 将 越 ， 在 满 足 同 样 的 速 度 不 均 匀 系 数 条 件 下， 为 了 减 小 飞 轮 的 转 动 惯 量， 应 将 飞 轮 安 装 在 轴 上。
十一章习题及答案11-1. 举出日常生活中和机械工程中应用飞轮调速的例子，并说明其原理。
飞轮调速原理：是利用飞轮具有的储存与释放动能的功能。
飞轮具有较大的转动惯量，在机械系统获得盈功时，吸收储存多余的能量，而在出现亏功时释放其能量，以弥补能量的不足，从而使机械系统的角速度变化幅度得以缓减，即达到调节作用。
11-2. 设起重机的电动机特性曲线可近似用抛物线代替，若其等效驱动力矩为21450.34040.01ed M ωω=--，等效阻力矩和等效转动惯量为常数，分别为223er M N m =， 2e kgm1J = ，若电动机在t 0=10sec 的角速度为0100/rad s ω=。
试分析电机主轴从t 0开始的角速度ω与角加速度ε随时间t 的变化关系。
解：由于()()ed er ed M M J dtωωω-=，将式中变量分离后，得/[()()]e ed er dt J d M M ωωω=-积分得 0()()e e d e rd t t J M Mωωωωω=+-⎰2100101450.34040.01223d t ωωωω=+---⎰()10010 1.154arctan 0.0120.196t ωω=-+162.390.9t a n (/t ω=-21450.34040.01223780.3404(162.390.9tan(/1.154))0.01(162.390.9tan(/1.154))d dtt t ωεωω==---=----31.85tan(0.867)21.1t ε=+11-3. 牛头刨床主运动机构中含一导杆机构，如图11.18所示。
已知2100l m m =，当AB AC⊥时，430ϕ=︒，导杆4对轴C 的转动惯量20.08C J kg m =⋅，其他构件的质量和转动惯量忽略不计；作用在导杆4的阻力矩为410M N m =⋅。
若取曲柄2为等效构件，求该机构的等效阻力矩er M 和等效转动惯量e J 。
第7章课后习题参考答案7—1等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件是什么?7—2在什么情况下机械才会作周期性速度波动?速度波动有何危害?如何调节?答: 当作用在机械上的驱动力（力矩)周期性变化时，机械的速度会周期性波动。
机械的速度波动不仅影响机械的工作质量，而且会影响机械的效率和寿命。
调节周期性速度波动的方法是在机械中安装一个具有很大转动惯量的飞轮。
7—3飞轮为什么可以调速?能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么?答： 飞轮可以凋速的原因是飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化．就需要较大的能量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小上升，即可将多余的能量吸收储存起来；而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢．飞轮又可将其储存的能量释放，以弥补能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。
非周期性速度波动的原因是作用在机械上的驱动力(力矩)和阻力(力矩)的变化是非周期性的。
当长时问内驱动力(力矩)和阻力(力矩)做功不相等，机械就会越转越快或越转越慢．而安装飞轮并不能改变驱动力(力矩)或阻力(力矩)的大小也就不能改变驱动功与阻力功不相等的状况，起不到调速的作用，所以不能利用飞轮来调节非周期陛速度波动。
7—4为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用?解： 因为安装飞轮后，飞轮起到一个能量储存器的作用，它可以用动能的形式把能量储存或释放出来。
对于锻压机械来说，在一个工作周期中，工作时间很短．而峰值载荷很大。
安装飞轮后．可以利用飞轮在机械非工作时间所储存能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，达到节能的目的，因此可以说安装飞轮能起到节能的作用。
7—5由式J F =△W max ／(ωm 2 [δ])，你能总结出哪些重要结论(希望能作较全面的分析)?答：①当△W max 与ωm 一定时，若[δ]下降，则J F 增加。
所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。
②由于J F 不可能为无穷大，若△W max ≠0，则[δ]不可能为零，即安装飞轮后机械的速度仍有波动，只是幅度有所减小而已。
绪论1、试述构件和零件的区别与了解？2、何谓机架、原动件和从动件？第一章机械的结构分析1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与了解？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
（a） (b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。
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。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
3、计算图示平面机构的自由度，高副低代，判断杆组、机构级别；机构中的原动件用圆弧箭头表示。
(a) (b) (c)(d) (e) (f)第二章 平面机构的运动分析1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A AV 及12B BV 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？ 1、 试求出下列机构中的所有速度瞬心。
(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。
题2图 凸轮机构 题3图 组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B ，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D 上。
各相切轮之间作纯滚动。
试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。
第三章 平面连杆机构1、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？2、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？3、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。
《机械原理》课后习题答案第2章（P27）2-2 计算下列机构的自由度，如遇有复合铰链、局部自由度、虚约束等加以说明。
（a）n=3，p l=3 F=3*3-2*3=3（b）n=3，p l=3，p h=2 F=3*3-2*3-2=1 （B处有局部自由度）（c）n=7，p l=10 F=3*7-2*10=1（d）n=4，p l=4，p h=2 F=3*4-2*4-2=2 （A处有复合铰链）（e）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （A或D处有虚约束）（f）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （构件4和转动副E、F引入虚约束）（g）n=3，p l=5 F=(3-1)*3-(2-1)*5=1 （有公共约束）（h）n=9，p l=12，p h=2 F=3*9-2*12-2=1 （M处有复合铰链，C处有局部自由度）2-3 计算下列机构的自由度，拆杆组并确定机构的级别。
（a）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1由于组成该机构的基本杆组的最高级别为Ⅱ级杆组，故此机构为Ⅱ级机构。
（b）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1此机构为Ⅱ级机构。
（c）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1拆分时只须将主动件拆下，其它构件组成一个Ⅲ级杆组，故此机构为Ⅲ级机构。
2-4 验算下列运动链的运动是否确定，并提出具有确定运动的修改方案。
（a）n=3，p l=4，p h=1 F=3*3-2*4-1=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：（b）n=4，p l=6 F=3*4-2*6=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：或第3章（P42）3-2 下列机构中，已知机构尺寸，求在图示位置时的所有瞬心。
（a）（b）（c）(a) v3=v P13=ω1P14P13μl3-6 在图示齿轮连杆机构中，三个圆互作纯滚，试利用相对瞬心P13来讨论轮1与轮3的传动比i13。
第5章（P80）5-2 一铰接四杆机构（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题略解：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。
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。
