机械原理总复习题及解答第九章

9-2 在飞机起落架所用的铰链四杆机构中，已知连杆的两位置如题图9-1所示，要求连架杆AB的铰链A 位于B1C1的连线上，连架杆CD的铰链D位于B2C2的连线上。

试设计此四杆机构。

题图9-1解：9-3 用图解法设计一曲柄摇杆机构。

已知两固定铰链点A、D，摇杆位于左极限位置时，对应的连杆位置为M1N1，且M1N1与AD之间的夹角为65︒，过点D的铅垂线为摇杆左右极限位置的对称轴，且摇杆的摆角恰等于极位夹角θ的2倍，并求其行程速比系数K。

（注：M1、N1为连杆AB线上的任意两点，请直接在题图9-2上作图）题图9-2解：B1BC C1θθ2DA由几何关系可知：A点位于以D为圆心，CD杆长为半径的圆上。

因为：AD=DC1可知：︒︒︒=⨯-=∠506521801DA C︒︒︒=-=405090θ所以：571711-180180.==+=︒︒θθK 9-4 试设计一铰链四杆机构。

已知行程速度变化系数K =1，机架长l AD =100mm ，曲柄长l AB =20mm ，且当曲柄与连杆共线，摇杆处于右极限位置时，曲柄与机架的夹角为30︒（题图9-3）。

试用图解法确定摇杆及连杆的长度。

题图9-3解：A B ’B CC ’D O30°如图所示: mm 25l l =='AB AB mm 25l l =='OC OC 50mm l =ODmm 2910l l l 2OD2DC'=+='DC mm 35030l l =⋅=︒cos AD BC9-5 如题图9-4所示，已给出铰链四杆机构的连杆（铰链C 在连杆参考线I 和II 上）和连架杆AB 的两组对应位置，以及固定铰链D 的位置，已知l AB =25mm 。

试：（1） 用图解法设计此铰链四杆机构，并给出连杆BC 的长度和连架杆CD 的长度； （2） 判断连架杆AB 是否可整周转动，并给出理由；（3） 当连架杆AB 为原动件时，在图上标出机构位于AB 1C 1D 位置的传动角。

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。

第一章 绪论1． 填空题1）零件是机器中的 单元体；构件是机构中的 单元体。

2）内燃机中的连杆属于 。

A ．零件 B.机构 C.构件3）机器与机构的主要区别是： 。

A.机器较机构运动复杂；B.机器能完成有用的机械功或转换能量；C.机器能变换运动形式。

4）一种相同的机构 机器。

A ． 只能组成相同的 B.可以组成不同的 C.只能组成一种2．简答题1） 什么是机械、机器、机构、构件、零件?各举一例说明。

2）《机械原理》课程研究的对象与内容是什么?第二章 平面机构的结构分析1． 填空题1）两构件通过点或线接触而构成的运动副为 ；它引入 个约束。

两构件通过面接触而构成的运动副为 ，它引入 个约束。

2）根据平面机构组成原理，任何机构都可看成是由 加 和 组成。

3）机构中相对静止的构件称为 ，机构中按给定运动规律运动的构件称为 。

4）杆组是自由度等于 的运动链。

A .1 B.0 C .原动件数5）某机构为Ⅲ级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是 。

A .至少含有一个Ⅲ级杆组 B.至少含有三个基本杆组 C .含有基本机构和二个基本杆组6） 机构中只有一个 。

A .原动件 B.从动件 C .机架7）有两个平面机构的自由度都等于１，现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，这时其自由度等于 。

A .1 B.0 C .22． 计算分析题1）画出下图所示各机构的运动简图。

(c) (a)A B C D2）计算下图所示各机构的自由度并判断机构是否具有确定的运动。

（在计算中，如有复合铰链、局部自由度和虚约束应说明）3）下面所示两图分别为一机构的初拟设计方案。

试：计算图示各机构的自由度，如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。

分析其设计是否合理，如此初拟方案不合理，请用简图表示其修改方案，4）分析右图所示机构的杆组组成，画图表示拆杆组过程并指出各级杆组的级别和机构的级别。

① 若构件1为机架、构件5为原动件，分析机构组成；② 若构件2为机架、构件3为原动件，分析机构组成。

机械原理部分课后答案第一章结构分析作业1.2 解：F = 3n－2P L－P H = 3×3－2×4－1= 0该机构不能运动，修改方案如下图：1.2 解：（a）F = 3n－2P L－P H = 3×4－2×5－1= 1 A点为复合铰链。

（b）F = 3n－2P L－P H = 3×5－2×6－2= 1B、E两点为局部自由度, F、C两点各有一处为虚约束。

（c）F = 3n－2P L－P H = 3×5－2×7－0= 1 FIJKLM为虚约束。

1.3 解：F = 3n－2P L－P H = 3×7－2×10－0= 11）以构件2为原动件，则结构由8－7、6－5、4－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图a)。

2）以构件4为原动件，则结构由8－7、6－5、2－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图b)。

3）以构件8为原动件，则结构由2－3－4－5一个Ⅲ级杆组和6－7一个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅲ级机构(图c)。

(a) (b) (c)第二章 运动分析作业2.1 解：机构的瞬心如图所示。

2.2 解：取mmmm l /5=μ作机构位置图如下图所示。

1.求D 点的速度V D13P D V V =而 25241314==P P AE V V E D ，所以 s mm V V E D /14425241502524=⨯==2. 求ω1s rad l V AE E /25.11201501===ω3. 求ω2因 98382412141212==P P P P ωω ，所以s rad /46.0983825.1983812=⨯==ωω 4. 求C 点的速度V Csmm C P V l C /2.10154446.0242=⨯⨯=⨯⨯=μω2.3 解：取mmmm l /1=μ作机构位置图如下图a 所示。

1. 求B 2点的速度V B2V B2 =ω1×L AB =10×30= 300 mm/s 2.求B 3点的速度V B3V B3 ＝ V B2 ＋ V B3B2大小 ？ ω1×L AB ？ 方向 ⊥BC ⊥AB ∥BC 取mm s mm v /10=μ作速度多边形如下图b 所示，由图量得：mmpb 223= ，所以smm pb V v B /270102733=⨯=⨯=μ由图a 量得：BC=123 mm , 则mmBC l l BC 1231123=⨯=⨯=μ3. 求D 点和E 点的速度V D 、V E利用速度影像在速度多边形，过p 点作⊥CE ，过b 3点作⊥BE ，得到e 点；过e 点作⊥pb 3，得到d 点 , 由图量得：mmpd 15=，mmpe 17=，所以smm pd V v D /1501015=⨯=⨯=μ ， smm pe V v E /1701017=⨯=⨯=μ；smm b b V v B B /17010173223=⨯=⨯=μ4. 求ω3s rad l V BC B /2.212327033===ω5. 求n B a 222212/30003010smm l a AB n B =⨯=⨯=ω6. 求3B aa B3 ＝ a B3n ＋ a B3t ＝ a B2 ＋ a B3B2k ＋ a B3B2τ 大小 ω32L BC ω12L AB 2ω3V B3B2 ？方向 B →C ⊥BC B →A ⊥BC ∥BC 22233/5951232.2s mm l a BC n B =⨯=⨯=ω223323/11882702.222s mm V a B B k B B =⨯⨯=⨯=ω取mm s mm a 2/50=μ作速度多边形如上图c 所示，由图量得：mmb 23'3=π ，mmb n 20'33=,所以233/11505023's mm b a a B =⨯=⨯=μπ2333/10005020's mm b n a at B =⨯=⨯=μ7. 求3α233/13.81231000s rad l a BC tB ===α8. 求D 点和E 点的加速度a D 、a E利用加速度影像在加速度多边形，作e b 3'π∆∽CBE ∆, 即 BE eb CE e CB b 33''==ππ，得到e 点；过e 点作⊥3'b π，得到d 点 , 由图量得：mme 16=π，mmd 13=π，所以2/6505013s mm d a a D =⨯=⨯=μπ ，2/8005016s mm e a a E =⨯=⨯=μπ 。

第9章机械的效率9.1 简答题9.1.1 转动副在什么条件下会自锁？9.1.2 什么是摩擦角？什么是摩擦圆？它们的值如何确定？9.2 作图与计算9.2.1 如图9.1为一斜面夹具机构，夹具由两个斜面滑块组成，在下滑块1楔紧后，夹紧工件，工件给滑块2一个大小为Q的正压力，各滑动表面的摩擦系数为f，求：1）为产生对工件对工件的夹紧力Q应在滑块1上施加多大的力P?2）如果撤掉推力P，滑块在Q力作用下的自锁条件9.2.2如图9.2是四构件的斜面机构，摩擦角ϕ，求：1）P为主动力时不发生自锁的条件2）Q为主动力时发生自锁的条件图9.1 题9.2.1 图图9.2 题9.2.2 图9.2.3 如图9.3所示的曲柄滑块机构，作用于滑块的有用阻力Q已知。

各构件尺寸，各运动副摩擦系数f(摩擦角ϕ)以及各转动副轴颈半径均已知。

求：作用于曲柄上D点的平衡力P及各运动副反力。

9.2.4如图9.4是一偏心圆盘夹具，圆盘半径r1=60mm，可绕A轴转动，偏心距e=40mm，轴销半径r A=15mm，轴颈的当量摩擦系数f v=0.2,圆盘1与工件2间的摩擦系数f=0.14,求：圆盘压紧滑块并撤去力F后，夹具的自锁条件（最大楔紧角α）。

图9.3 题9.2.3 图图9.4 题9.2.4 图9.2.5 如图9.5所示的导杆机构中，Q为生产阻力，设各接触表面的摩擦系数均已知，且不计各构件的重力和惯性力，试分析各运动副的反力，并求出应加在曲柄轴A上的驱动力矩120M。

9.2.6 如图9.6是一偏心圆盘杠杆机构，圆盘直径和偏心距均已知，圆盘与杠杆接触点处的摩擦角ϕ如图，铰链A,C处的摩擦圆大小如图，杠杆吊一重物Q公斤，试在图中标出各运动副反力的作用方向。

图9.5 题9.2.5 图图9.6 题9.2.6 图9.3 讨论题9.3.1 如何求机构的自锁条件？9.3.2 机构的自锁和死点这两个概念有何区别？作者诗词武夷峰三十六峰皆向东奇幻百出各不同云雾如海朦胧中势如万马渡苍穹121。

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9章1、研究机械平衡的目的是部分或完全消除构件在运动时所产生的，减少或消除在机构各运动副中所引起的力，减轻有害的机械振动，改善机械工作性能和延长使用寿命。

答案：惯性力和惯性力偶矩附加动压2、回转构件的直径D和轴向宽度b之比D b符合条件或有重要作用的回转构件，必须满足动平衡条件方能平稳地运转。

如不平衡，必须至少在个校正平面上各自适当地加上或去除平衡质量，方能获得平衡。

答案：小于等于5 二个3、只使刚性转子的得到平衡称静平衡，此时只需在平衡平面中增减平衡质量；使同时达到平衡称动平衡，此时至少要在个选定的平衡平面中增减平衡质量，方能解决转子的不平衡问题。

答案：惯性力，一个惯性力和惯性力偶矩，二个4、刚性转子静平衡的力学条件是，而动平衡的力学条件是。

答案：质径积的向量和等于零质径积向量和等于零，离心力引起的合力矩等于零，转子a是不平衡的，转子b是5、图示两个转子，已知m r m r1122不平衡的。

a)b)答案：静动6、符合静平衡条件的回转构件，其质心位置在。

静不平衡的回转构件，由于重力矩的作用，必定在位置静止，由此可确定应加上或去除平衡质量的方向。

答案：回转轴线上质心在最低处7、回转构件的直径D和轴向宽度b之比D b符合条件的回转构件，只需满足静平衡条件就能平稳地回转。

如不平衡，可在个校正平面上适当地加上或去除平衡质量就能获得平衡。

答案：大于等于5 一个8、图a、b、c中，S为总质心，图中的转子具有静不平衡，图中的转子是动不平衡。

答案：a和b c9、当回转构件的转速较低，不超过范围，回转构件可以看作刚性物体，这类平衡称为刚性回转件的平衡。

随着转速上升并超越上述范围，回转构件出现明显变形，这类回转件的平衡问题称为回转件的平衡。

答案：(0.6~0.7)第一阶临界转速挠性10、机构总惯性力在机架上平衡的条件是。

答案：机构的总质心位置静止不动===，并作轴向等间隔布置，11、在图示a、b、c三根曲轴中，已知m r m r m r m r11223344且都在曲轴的同一含轴平面内，则其中轴已达静平衡，轴已达动平衡。

第9章复习题解答与分析9.1 简答题9.1.1 答：如果外力的合力作用在摩擦圆之内，该转动副自锁。

9.1.2 答：当滑块与平面材料一定时，总反力与正压力方向夹角为一恒定角度，称为摩擦角。

其大小为： farctan =ϕ设径向轴径1与轴承2的半径为r ，在摩擦中，径向负荷G ，总反力到轴心的距离为ρ，则摩擦力矩为：ρG r F M F ==21由于径向轴承为曲线接触面，可引入当量摩擦系数f ,摩擦力与径向载荷间的关系为：v G f F v =21比较前面两式可得总反力到轴心的距离即摩擦圆半径为：r f v =ρ9.2 作图与计算9.2.1 解：作出正行程两个滑块所受全反力的方向，如图9.7。

作出力多边形。

从滑块2的力多边形得：ϕϕαcos )2cos(12R Q =+从滑块1的力多边形得：ϕϕαcos )2sin(21R P =+ R R 2112=因为 ，所以：)2tan(ϕα+=Q P图9.7 题9.2.1解反行程不必再重新分析，只要把原来的驱动力P 改为放松阻力P’，同时把摩擦角ϕ的符号122取为负的即可：ϕϕαcos )2cos(12R Q=− 滑块2：ϕϕαcos )2sin('21R P =−滑块1：ϕϕαcos )2sin('21−=R P 解得：令P’<0，得自锁条件：ϕα2<9.2.2解：各构件在P 为主动力时的受力如图9.8所示。

从而得各构件的力多边形，从图中可得：)2sin(cos 21ϕαϕ+=PR 构件1：)2cos()2cos(1232ϕβϕα−+=R R 构件2：ϕϕβcos )2sin(23−=R Q 构件3：图9.8 题9.2.2解分别研究各构件的自锁状态，令阻力小于零： 021<R 时无解；构件1在构件2在032<R 时的解为：ϕα290−>o； 构件3在时的解为：0<Q ϕβ2<；反行程时P 、R 12、R 23 为阻力。