机械原理第4章习题答案.doc

4.3 例题精选及答题技巧例4-1设两齿轮的传动比5.212=i ，401=z ，1*=a h ，mm m 10=，20=α，求2z 及两齿轮的尺寸。

解题要点：直齿圆柱齿轮基本参数及几何尺寸的计算。

解：5.21212==z z i 100405.21122=⨯==z i z mm mz d 400401011=⨯== mm mz d 10001001022=⨯==mm m h h a a 10101*=⨯=⋅=mm m c h h a f 5.1210)25.01()(**=⨯+=+= mm h h h f a 5.225.1210=+=+= mm h d d a a 42020400211=+=+= mm h d d a a 1020201000222=+=+= mm h d d f f 3755.122400211=⨯-=-= mm h d d f f 9755.1221000222=⨯-=-=mm d d b 88.3759397.040020cos 400cos 11=⨯===α mm d d b 69.93993969.0100020cos 1000cos 22=⨯=== αmm z z m a 700)10040(210)(221=+=+=mm m p e s 708.15212====π 例4-2当分度圆压力角 20=α，齿顶高系数1*=a h 渐开线标准直齿轮的齿根圆和基圆相重合时，它的齿数应该是多少？如果齿数大于或小于这个数值，那么基圆和齿根圆哪一个大些？ 解题要点：基圆直径和齿根圆直径的计算公式。

解：基圆直径 αcos mz d b =齿根圆直径 )(2**c h m mzd a f +-=当基圆和齿根圆重合时， f b d d =即 )(2cos **c h m mz mz a +-=α 所以 46.419397.015.220cos 1)25.01(2cos 1)(2**=-=-+=-+=αc h z a 令f b d d >,可解出46.41<z由于齿数只能是整数，所以齿根圆不可能正好与基圆重合。

η = η1 •η 22 •η3 = 0.95 × 0.972 × 0.92 = 0.822
电动机所需的功率为
p = ρ • v /η = 5500 ×1.2 ×10−3 / 0.822 = 8.029(KW )
5-8 在图示斜面机构中，设已知摩擦面间的摩擦系数 f=0.2。求在 G 力作用下（反行程），此斜面 机构的临界自锁条件和在此条件下正行程（在 F 力作用下）的效率。 解 1）反行程的自锁条件 在外行程（图 a），根据滑块的平衡条件：
解 1 ） 取 比 例 尺 μ 1 ＝ 1mm/mm 绘 制 机 构 运 动 简 图 （ 图 b ）
(a)
2 ）计算该机构的自由度
n=7
pι=9
ph=2（算齿轮副，因为凸轮与齿轮为一体） p’=
F’= F=3n-2pe-ph
=3x7-2x8-2 =1
G7
D 64 C
EF
3
9
B
2
8
A
ω1
b)
2-6 试计算如图所示各机构的自由度。图 a、d 为齿轮一连杆组合机构；图 b 为凸轮一连杆组合 机构（图中在 D 处为铰连在一起的两个滑块）；图 c 为一精压机机构。并问在图 d 所示机构中， 齿轮 3 与 5 和齿条 7 与齿轮 5 的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？
C3 重合点继续求解。
解 1）速度分析（图 b）取重合点 B2 与 B3，有
方向 大小 ？
v vv vB3 = vB2 + vB3B2 ⊥ BD ⊥ AB // CD ω1lAB ?
D
C
3 d3
ω3
4
ω3 90°
2
B（B1、B2、B3）
ω1
A1 ϕ = 90°

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。

《机械设计基础》习题网上选答第3章平面机构的结构分析1判断：（1）大多数的常用机构是空间机构(×)（2）一个作平面运动的构件有2个独立运动参数(×)（3）一个作平面运动的构件有5个自由度(×)（4）转动副的约束数为2(√)（5）高副的约束数为1(√)（6）由于两构件接触，便限制了构件的某些独立运动。

(√)（7）为了定性的表述个构件间的相互关系，不按比例尺绘制的机构图形称为机构运动简图。

(×) （8）采用复合铰链，可以使机构工作起来省力。

(×)（9）机构采用局部自由度会影响机构的输出运动的自由度。

(×)（10）机构的自由度大于零是机构具有确定相对运动的必要条件。

(×)（11）为了定性的表述各构件间的相互关系，不按比例尺绘制的机构图形称为机构简图。

(√) （12）机构自由度数目就是机构杆组的数目。

(×)2填空：（1）2 个以上的构件以运动副联接构成的系统称为运动链。

（2）机构中输入运动的构件称为主动件。

（3）机构是由(主动件)、(从动件)和(机架)三部分组成。

（4）构件上参与接触的点、线、面称为运动副元素。

（5）移动副保留1个自由度。

（6）两构件组成平面高副时其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓。

（7）一个构件具有多个转动副时，则应在两条线交接处涂黑。

（8）机构是具有确定的相对运动的实物组合。

（9）作为平面运动构件的位置，可由三个独立参数来决定。

3名词解释：（1）机构运动简图（2）.运动副：两构件接触而形成的可动联接称为运动副。

（3）.转动副：允许构件作相对转动的运动副。

（4）移动副：允许构件作相对移动的运动副。

（5）..机构：一个构件固定并使另几个构件按给定的运动规律运动，这样的运动链构成机构。

（6）.原动件：也称主动件，机构中按外部给定的运动规律运动的构件。

（7）.高副：由两构件点接触或线接触构成的运动副。

（8）.自由度：允许外部给与机构独立位置参数的数目。

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。

习 题1.判断题（1）摩擦力总是有害阻力。

（ × ） （2）惯性力是构件在作变速运动时产生的。

（ √ ） （3）机械效率是用来衡量机械对能量有效利用程度的物理量。

（ √ ） （4）V 带传动利用了楔形面能产生更大摩擦力的原理。

（ √ ） （5）自锁是机械的固有属性，所以机械都有自锁现象 （ × ） 2.单选题（1）重力在机械运转过程中起到的作用是（ C ） A ．作正功 B ．作负功 C ．有时作正功，有时作负功 D ．不做功 （2）不能称为平面机构的基本运动形式的是（ C ） A ．直线移动 B ．定轴转动 C ．曲线运动 D ．平面运动 （3）楔形面比平面能产生更大的摩擦力，是因为（ B ）A ．楔形面构件表面的实际摩擦因数变大B ．由于结构导致的当量摩擦因数更大C ．正压力变大 3.简答题（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：机构的动态静力分析就是将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静力分析的方法进行分析。

对机构进行动态静力分析的步骤： ①计算各构件的惯性力；②确定机构董乂静力学分析中的起始构件（一般把作用未知外力的连架构件作为起始构件），并进行拆杆组（如有高副，应先低代）；③从离开起始构件最远的杆组进行力的计算，最后再推算到起始构件；④对机构的一系列位置进行动态静力计算，求出各运动副中的反力和平衡力的变化规律。

如需考虑运动副中摩擦，可在上述力分析的基础上加入摩擦力后多次反复计算而得，此法称逐步逼近法。

（2）构件组的静定条件是什么?基本杆组都是静定杆组吗?答：构件组的静定条件：32l h n p p =+，其中n 为构件组中构件数目，l p 为低副个数，h p 为高副个数。

由于基本杆组320l h n p p --=应符合，所以基本杆组都满足静定条件，都是静定杆组。

（3）采用当量摩擦系数v f 及当量摩擦角v φ的意义何在？当量摩擦系数v f 与实际摩擦系数f 不同，是因为两物体接触面几何形状改变，从而引起摩擦系数改变的结果，对吗？答：采用当量摩擦系数v f 及当量摩擦角v φ的意义在于简化计算，统一计算公式，可以不考虑两运动副元素的几何形状如何，其摩擦力均按v y F f P =计算，当量摩擦角v v arctan f φ=。

机械原理课后全部习题解答文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]《机械原理》习题解答机械工程学院目录第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4章凸轮机构及其设计一、思考题思4－1 滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线与实际轮廓曲线之间存在什么关系?两者是否相似?答：（1）滚子从动件盘形凸轮理论轮廓曲线与实际轮廓曲线在法向方向上相差滚子的半径。

（2）两者相似，但并不时时相似。

思4－2 已知一滚子摆动从动件盘形凸轮机构，因滚子损坏，现更换了一个外径与原滚子不同的新滚子。

试问更换滚子后从动件运动规律和最大摆角是否发生变化?为什么?答：（1）更换滚子后从动件的运动规律发生变化，最大摆角不变。

（2）原因如下：更换滚子后凸轮的理论轮廓曲线发生变化，所以从动件的运动规律发生变化，而最大摆角由凸轮决定，所以最大摆角不变。

思4－3 何为凸轮机构的压力角?为什么要规定许用压力角?回程许用压力角为什么可大一些?凸轮机构的压力角与凸轮的压力角有何区别?答：（1）凸轮机构的压力角是指接触点的法线方向与从动件上作用点的速度方向之间所夹的锐角。

（2）当压力角增大到接近极限压力角时，即使尚未发生自锁，驱动力也会急剧增大，导致轮廓严重磨损、效率迅速降低，因此要规定许用压力角。

（3）从动件的回程不是由凸轮驱动的，不会发生自锁，因此回程压力角可取大一些。

（4）凸轮机构的压力角与从动件有关，随着从动件的变化，凸轮机构的压力角也会发生变化，而凸轮压力角是指凸轮本身的压力角，不会随着从动件的变化而变化。

思4－4 在图思4－1中尖底直动从动件圆盘凸轮机构中，凸轮作逆时针转动，试从减小推程压力角方面考虑从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置方向是否合理。

又若将凸轮转向改为顺时针，从动件运动规律是否发生变化?为什么?思4－1答：（1）图中为正偏置，有利于减小推程压力角，偏置方向合理。

（2）若凸轮转向改为顺时针，从动件运动规律发生变化。

原因如下：改变凸轮的转向，其推程廓线段和回程廓线段互换，由于有偏置，这两个轮廓线段是不同的。

思4－5 平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线为何一定要外凸?而滚子从动件盘形凸轮机构凸轮理论轮廓曲线却允许内凹，且在内凹段一定不会出现运动失真?答：（1）平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线必须外凸，这样平底才能与轮廓上各点接触，以保证从动件完全实现预期的运动规律，如果平底从动件盘形凸轮轮廓曲线内凹会发生运动失真。

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。

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》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。

4-5 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上所画的虚线小圆为摩擦圆，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（各构件的重量及惯 性力略去不计）。
4-5 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上所画的虚线小圆为摩擦圆，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（各构件的重量 及惯性力略去不计）。
4-6 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，试确定各运动副中总反力（R31、 R12、R32）的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小 圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角为ψ=10°）。
解：取2为分离体：三力杆 F + R12 + R32 = 0 √ 方向：
F
η= F0/F = tan(α-ψ)/ tanα
令η≤0，得自锁条件： α≤ψ。 ∴ 不自锁条件为： α> ψ。
FQ
正行程：F = FQ· cot (α-ψ) 2、反行程（恢复原位）： FQ为驱动力 F ′ = FQ· cot (α+ψ)
F
∴ FQ = F′·tan (α+ψ)
FQ0 = F′·tan α η′ = FQ0/FQ = tanα/tan (α+ψ) 令η′≤0，得自锁条件： α+ψ ≥90° ∴ 不自锁条件为： α< 9+ R12 + R42 = 0 方向： √ √V21 √V24 大小：√ ？ ？ 2）取1为分离体：三力杆
FQ
FQ
F + R21 + R31 = 0 方向： √ √ R12 √v13
大小： ？
√
？

§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 。

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 。

机械原理习题及答案 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020第1章平面机构的结构分析解释下列概念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。

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。

题图题图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)。

计算下列机构自由度，并说明注意事项。

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)。

题图题图第2章平面机构的运动分析试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。

题图在图示机构中，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 。

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）。

题图题图在图示机构中，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。

题图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。

8
《机械原理》习题课
解 根据等效转动惯量的等效原则，有
1 2 J e 1
2
1 2
J 1 1
2
1 2
( J 2 J 2 ) 2
2
1 2
J 3 3
2
1 G 2 g
v
2
则：
J e J1 1 2 ( J 2 J 2 )(
2 1
2
) J3(
2
3 1

G rB 4 r A 1 1 2 1
10 40
2

G rB r A 1 2 i1 4
2
1 6 0 0 .9 8 0 .9 7 9
2 9 8 .1 8 ( N )
故提升10kN的重物，必须施加于链轮A上的圆周力 F为298．18N。
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《机械原理》习题课
11-19 图示为纺织机中的差动轮系，设
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《机械原理》习题课
解 此轮系为一个3K型行星轮系， 即有三个中心轮(1，3及4)。若 任取两个中心轮和与其相啮合的 行星轮及系杆H便组成一个2K-H 型的行星轮系。且有三种情况： 1-2-3-H行星轮系、4-2’(2)-3H行星轮系及1-2’(2)-4-H差动 轮系。而仅有两个轮系是独立的， 为了求解简单，常选两个行星轮 系进行求解。即
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《机械原理》习题课
解
arctan f
总反力 F R 1 2 及 F R 3 2 的方位如图
F F
题4-14
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机械原理习题解答
(第7章-机械的运转及其速度波动的调节)
7
《机械原理》习题课
7-7图示为一机床工作台的传动系统。设已知各齿 轮的齿数，齿轮3的分度圆半径r3，各齿轮的转动 惯量 J 1 , J 2 , J 2 , J 3 ，齿轮1直接装在电动机轴上， 故J1中包含了电动机转子的转动惯量；工作台和 被加工零件的重量之和为G。当取齿轮1为等效构 件时，试求该机械系统的等效转动惯量Je。