机械原理第四章作业

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。

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 。

第四章练习题
1、图示凸轮机构中凸轮是一偏心圆盘，该圆盘几何中心为A，半径100mm
R=，偏心距40mm
e=，图示位置从动杆垂直AO，主动件凸轮转向如图所示。

在图中标出从动件位移最大的位置，并计算出最大位移?
Φ=
h=及推程角?
（注意：图形应画在答题纸上，不要直接画在题签上。

）
2、（15分）图示凸轮机构中，已知推程段廓线AB段与回程段廓线BC段互相对
称，又知基圆半径r=50mm，偏心距e=30mm，廓线最高点B至旋转中心O 的距离l OB=100mm。

试解答：
1、在图中标出从动杆与廓线上K点接触时，凸轮的转角φ，从动杆位移s。

K点如图所示。

（9分）
2、计算出从动杆的最大位移h=？（6分）
1、解：（15分）
图中从动件与凸轮在B 点接触时位移为最大的位置；（5分） 画出偏距圆3分、位移2分
89.44s mm =
（5分） 011040
40
(180cos )cos 205.21,
60140--Φ=-+= （5分）
2、解：（15分）
画出偏距圆、转角、位移各3分
（9分） 55.4h =
（6分）。

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》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。

第四章 机械的效率和自锁一、填空题1、机械效率是：2、当机械发生自锁时，机械已不能运动，所以这时它所能克服的生产阻抗力 0.3、当驱动力任意增大恒有 时，机械将发生自锁。

4、机器运动时，一般要经过 、 、 时期等三个过程。

二、判断题 (答A 表示说法正确.答B 表示说法不正确)1、串联机组功率传递的特点是前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。

2、机械效率最小的机构是链传动机构。

3、混联机构的机械效率公式是∑∑=r d p p /η三、简答题1、机械效率的定义2、机械自锁的条件 ？机械为什么会发生自锁现象呢？四、分析计算题1、 如图所示为一带式运输机，由电动机 1 经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带 8 。

设已知运输带 8 所需的曳引力 F ＝5500N ，运送速度v =1.2m/s 。

带传动（包括轴承）的效率η1 =0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率η2 =0.97,运输带8 的机械效率η3 =0.92。

试求该系统的总效率η 及电动机所需的功率。

2、如图所示为一超越离合器，当星轮 1 沿顺时针方向转动时，滚柱 2 将被锲紧在锲形间隙中，从而带动外圈 3 也沿顺时针方向转动，设已知摩察系数 f =0.08, R =50mm, h =40mm 。

为保证机构能正常工作，试确定滚柱直径 d 的合适范围。

第四章 机械的效率和自锁习题解答一、填空题1、机械的输出功和输入功之比；2、小于等于；3、起动、稳定运动、停车；4、0≤η时二、判断题 (答A 表示说法正确.答B 表示说法不正确)1、(A)2、(B)3、(B)三、简答题1、在机械稳定运转时，作用在机械上的驱动功(输入功)为Wd ，有效功(输出功)为Wr ，损失功为Wf ，则有Wd ＝Wr+Wf 。

这时机械的输出功与输入功之比称为机械效率，它反映了输入功在机械中的有效利用程度，常以η表示，即机械的损失功与输入功的比称为机械损失系数(损失率)，常以ξ表示，即ξ＋η＝1，由于摩擦损失不可避免，故必有ξ>0和η<1。

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 。

. . 第四章 习题4-1 在图中，已知基圆半径r b =50mm ，现需求：⑴ 当 r k =65 mm 时，渐开线的展角θ k 、渐开线的压力角αk 和曲率半径ρk 。

⑵ 当θ k =3︒ 时，渐开线的压力角αk 及向径r k 的值。

4-2 在一机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮，经测量，其压力角α=20︒ ，齿数 z =40,齿顶圆直径 d a =84 mm 。

现发现该齿轮已经损坏，需重做一个齿轮代换，试确定这个齿轮的模数。

4-3 已知一对渐开线标准圆柱齿轮传动，其模数 m =5 mm ，压力角α=20︒ ，中心距 a =350 mm ，传动比 i 12 =9/ 5，试求两轮的齿数z 1、z 2；分度圆直径d 1、d 2；齿顶圆直径d a1、d a2；齿根圆直径d f1、d f2；基圆直径d b1 、d b2以及齿厚s 和齿槽宽e 。

4-4 已知一对标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，m =5 mm ，α=20︒，z 1 =19，z 2 =42，试用图解法求其重合度εα，并绘出单齿和双齿啮合区。

4-5 设有一对外啮合齿轮 m =20 mm ，α=20︒ ，z 1 =30，z 2 =40，h *a =1，c *=0.25。

求当中心距 a ' =725 mm 时两轮的啮合角α '。

又当α ' =22︒30 ' 时试求其中心距a '4-6 用齿条插刀按范成法加工一渐开线齿轮，其基本参数为：m =4 mm 、α=20︒，h *a =1，c * =0.25，刀具在切削齿轮时移动速度为 v 刀=0.001m/s ，试求：⑴ 切制z =12的标准齿轮时，刀具分度线与轮坯中心的距离L 应为多少？轮坯的转速n 应为多少？ ⑵ 为避免发生根切，切制z =12的变位齿轮时，其最小变位系数x min 应为多少？此时的L 应为多少？n 是否需要改变？题4-1图。