西北工业大学机械原理第八版课后练习题8-7

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接下来的几天，方平一边保持气血修炼等待实测考到来，一边开始认真看专业考资料。 中途，方平也给老王打了几次电话，结果都无法接通。 考虑到老王可能办事去了，比如类似上次追击黄斌的事，方平也没再继续打。 他现在气血还在 稳定增长，没到无法增长的地步，暂时也不用急。 …… 一转眼，在方平修炼、看书中，时间到了7号。 5月7号。 实测考开始。 比起体检，实测考的人要少的多。 瑞阳报名武科考的学生一万多人，经过政审关、体检关，进入实测考的 只有千人左右。 市体育馆。 吴志豪虽然没彻底放松，不过还是比之前轻松的多。 等待考试的期间，吴志豪笑呵呵道：“其实只要不是气血太低，又完全靠吃药补上去的，平时坚持锻炼的话，过实测考不难。” 杨建也较为自信，笑容满 面道：“这一关我过考核应该没问题。 不过不仅要过，还要以最好的成绩过，这样才有希望考上武大。” 他气血不算太高，只能在其他项目上加分。 武大录取学生，不单纯的看气血。 当然，气血占比比较高，按照以往的惯例，气血起码 占50%，文化课25%，专业课15%，实测考10%。 不过也有个基础，比如气血要达到标准线，文化课也要如此。 这时候，其他项目考的越好，可供挑选的学校也越多。 他们自信，方平也不心虚。 实测考不是比实战，高中生没实战这个考核。 主要还是体能方面的考核，气血超过150卡，站桩达到站稳境的方平，体能不是一般的强。 实测考，他也不太在意。 （4）班几人，刘若琪是女生，实测考的时候比男生稍微有些优待，可优待有限。 这时候的刘若琪也没心思说话，她气血最低， 比杨建还低1卡，接下来的考试她都要考的特别优秀才有考上武大的希望。 不过她本来就是个闷葫芦，说不说话大家都不在意。 …… 考试，很快就正式开始。 第一个项目就是3000米的田径测试。 有最低要求，男子3000米要在10分 钟以内，超出10分钟直接淘汰。 女子则是放宽到12分钟以内。 用时越短，最终成绩越好，计入武科考总分。 这要求说高不高，说低绝对不算低。 普通人，国家三级运动员也就这标准了。 不过进入实测考的，最低气血都在112卡，比起 普通人气血都充足许多。 这种情况下，保持锻炼的话，跑出这成绩不算难。 方平这些人不是第一批测试的，不过几人都旁观了几轮。 进入实测考的水货不是太多…… 当然，不是没有。 几轮下来，检测了300多人，还是有20多人被淘 汰了，相对来说也不算太少了。 对这些水货，也没几个同情的。 气血这么高，又过了体检，说明身体没毛病。 身体没病的情况下，持续锻炼，过考核难度不大。 没过，要不状态不好。 要不就是纯粹嗑药怼上去的，对这种纯嗑药的，大 家嘴上不说，心里那是羡慕嫉妒恨。 现在被淘汰了，大家也乐得看到。 甚至巴不得多淘汰一些才好，这样一来，气血低的一些学生，也有希望考上武大。 很快，也轮到了方平这些人。 杨建第一个出场，这家伙别看块头大，却不是笨重。 成绩出来，杨建跑了9分08秒，都能达到二级运动员标准了。 第二个便是方平，方平跑长跑的时间不如杨建他们长，也可以看做是嗑药嗑上去的。 可他气血太高，骨骼又被淬炼了一次，桩功更是到了站稳境。 这种全方位的提升，哪怕他锻 炼的时间不如其他人，最后也跑出了8分25秒的成绩。 吴志豪几人看他的眼神，那叫一个羡慕嫉妒恨！ 方平则是不在乎这些，而是有些感慨，前世的世界纪录，放在这辈子，分分钟就被那些武者给破了。 就连他自己，要是能多锻炼一段 时间，在跑步的时间全力爆发气血，他也能破世界纪录。 接下来没多久就到了吴志豪他们，也都轻松过关。 刘若琪跑步的时候也拼了命，最后她一个女生，居然跑进了10分钟以内。 实际上，女生能进入这一关的都不弱，方平发现，淘汰的 多的居然还是男生，女生反而没几个。 …… 跑步结束，接下来方平又参加了引体向上、仰卧起坐几个项目。 对方平而言，这些项目都很轻松。 其他人也大多数都是如此，气氛要比体检的时候轻松的多。 …… 上午9点的考试，一直 到12点多才彻底结束。 一出体育馆。 吴志豪就轻松道：“接下来都是动笔的事了，都是靠脑子，不靠气血和蛮力的事。 莽夫在前面两关有优势，后面就是我们的优势了……” 方平见他说话的时候，看着自己，不由黑脸道：“莽夫不喜 欢动脑子，喜欢动手，你想试试吗？” 吴志豪干笑道：“算了，我就不试了，文化人动口不动手……” “……” 几人说笑了一阵，吴志豪心情不错，非要请客，众人也不客气。 都是学生，也不在乎吃的好坏。 挑了一间私人小饭店， 点了几个菜，几人边聊天边等待着菜肴上桌。 这时候，饭店墙壁上挂着的电视正在播放新闻。 方平一开始也没在意，可很快就被吸引了注意力。 “天南行省，近日地面颤动不断，有宗师级武者深入地底探测，预测可能会有地动灾害发生 ……” 方平有些发愣，宗师级强者还能打洞深入地底？ 能探测到地动变化，起码要深入上千米吧？ 是借助机器、岩洞之类的，还是单纯的靠人力遁地？ 方平不由得深想下去，自己是不是还是小看了宗师级强者？ 方平震惊，吴志 豪几人却是见怪不怪。 杨建看了一眼电视，随意道：“这几年，地动次数好像有点多了。 不止咱们国家，其他国家也这样。 好在咱们国家宗师能提前预警，人倒是没事，每次经济损失可不小。” 吴志豪也接话道：“是挺多的，不过有时 候也不太准，预测错的时候也有。 前几年，听说魔都也有宗师预测，会有地动。 结果那次听说去了二十多位宗师强者，后来也没出现地动。 也不知道预测错的那位宗师，有没有被这些救援的宗师揍一顿！” 说后面的这句话，吴志豪压 低了声音，小声调侃，不敢大声说出来。 背后诽谤宗师没关系，别被人知道就行。 不过也就熟人之间，陌生人之间这种话题最好别提。 杨建闻言笑呵呵道：“咱们华国的宗师们也够负责的，一有地震或者其他灾害，都第一个跑过去救灾。 有时候想想，这大概就是宗师气度，思想觉悟不是咱们能比的。” “那是，宗师不可猜度……” 几人随口聊着，方平则是有些意外道：“每次救灾，宗师还亲自上阵？” “也不是每次都是，不过大多数时候，有灾害发生，宗师能过去的 一般都会过去帮忙。 所以每次灾害发生，有这些大人物安抚人心，哪怕受灾了，大家也不是太担心。” 吴志豪说这话的时候，还是比较自豪和敬佩的。 敬佩这些宗师的社会责任感，佩服他们的爱心，自豪于这些人都是华国的宗师。 几 人闲聊着，方平总觉得有些怪异，不过也没多想。 只能说，这辈子的宗师们的确都气度非凡。 能被称之为“宗师”，可见也不是单纯的依靠武力。 …… 就在方平他们看新闻的时候。 瑞阳市政府。 会议室。 几位瑞阳高层正在开 会。 会议室中，坐在中间位置的老者缓缓道：“天南公开消息了，说明情况不是太好，可能会压制不住。 就算能压制，也要征调不少高端武力过去坐镇。 每到这时候，都有些魑魅魍魉跳出来煽风点火，破坏社会秩序。 张总督这次亲自 带队去了天南，也带走了不少精锐武者。 南江虽然不是这些人破坏的重点，可也不得不做好防范。 侦缉局和军部这边做好防范工作，那些跳梁小丑来瑞阳搞破坏的概率不大，但是不能不防。 最近出外的人员，都佩戴枪械…… 另外宣 传阵线要严防死守，绝不能让这些人妖言惑众，扰乱人心！” 会议室其他人纷纷点头。 老者想了想又道：“另外，最近武科考还没结束，10号才会进行专业考。 这时候，瑞阳市区集中了不少今年的优秀考生。 这些年轻人都是未来的武 者种子，他们出了事，比我们这些人出事损失还要大！ 侦缉局这边调派一些人手暗中进行保护，等到考试结束再撤回来。 军部方面，我会和他们打招呼，要求他们配合……” 老者将事情都吩咐了一遍，宣布会议结束。 等人都走了，老 者揉了揉太阳穴，尽管知道自己想的不应该，可老者还是希望，那些跳梁小丑就算要捣乱要搞破坏，也别来瑞阳，去别的地方好了。 瑞阳经济、武力都不算发达，在瑞阳地界搞破坏，瑞阳有时候很难镇压下去。 想着想着，老者又有些埋怨起 来，张总督这一突破七品，就有些静极思动了。 这次张总督要是不走，南江根本不用太过担忧。 可张总督不但走了，还带走了不少精锐，连瑞阳这边，军部都有不少精锐被调走了。 南江现在实力有些空虚，谁知道那些暗中的小丑会不会 来南江捣乱。

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°

第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=-Θ σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =54mm ，d =45mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=qσσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

d 600, 则杆1为最短杆， 240 600 d 400, 满足杆长条件， 取杆4 最短杆的邻杆 为机架，得到曲柄摇杆机构，符合题意； 若600 d 760, 则杆1为最短杆， 240 d 400 600, 满足杆长条件， 取杆4 最短杆的邻杆 为机架，得到曲柄摇杆机构，符合题意； 若d 760, 则杆1为最短杆， 240 d 400 600, 不满足杆长条件， 得到双摇杆机构，不满足题意。 综上，d的取值范围是： 440, 760.
总结 当铰链四杆机构各杆的长度不满足杆长条件时， 则不论以何杆为机架，得到的均为双摇杆机构； 当铰链四杆机构各杆的长度满足杆长条件时，若以最短 杆为机架，得到双曲柄机构； 当铰链四杆机构各杆的长度满足杆长条件时，若以最短 杆的邻杆为机架，得到曲柄摇杆机构； 当铰链四杆机构各杆的长度满足杆长条件时，若以最短 杆的对杆为机架，得到双摇杆机构；
440760总结当铰链四杆机构各杆的长度不满足杆长条件时则不论以何杆为机架得到的均为双摇杆机构
8-7 如图所示, 设已知四杆机构各构件的长度为a 240mm, b 600mm, c 400mm, d 500mm。试问： 1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？ 2)若各杆长度不变，能否采用选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构 和双摇杆机构？如何获得？ 3)若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d 的取值范围应为何值？
解：最短杆为 1) a 240mm, 最长杆为b 600mm，因为a b c d , 所以满足杆长条件。又杆4为最短杆 杆1的邻杆，所以当取杆4 为机架时，有曲柄存在。
2)当取杆1为机架时，获得双曲柄机构； 当取杆3为机架时，获得双摇杆机构。
3)若0 d 40, 则杆4为最短杆，d 600 240 400, 满足杆长条件， 取杆4 最短杆 为机架，得到双曲柄机构，不满足题意； 若40 d 240, 则杆4为最短杆，d 600 240 400, 不满足杆长条件， 得到双摇杆机构，不满足题意； 若240 d 440, 则杆1为最短杆， 240 600 d 400, 不满足杆长条件， 得到双摇杆机构，不满足题意；

第八章 带传动8-1：V 带传动的min 14501r n =，带与带轮的当量摩擦系数51.0=v f ，包角︒=α1801，初拉力N 3600=F 。

试问：（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若mm 100d d1=，其传递的最大转矩为多少？（3）若传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出效率为多少？[解] ()N 4.4781111360211112151.01151.00=+-⨯⨯=+-=ππααeeee F F v vf f ec()mm N 92.232101004.4782d 2-3d1⋅=⨯⨯==ecF T()kW45.395.0100060100010014.314504.4781000601000d 10003d11=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∙⨯⨯=∙=ηn F ηνF Pec ec π8-2 V 带传动传递效率7.5kW =P ，带速s m 10=ν，紧边拉力是松边拉力的两倍，即21F F =，试求紧边拉力1F 、有效拉力e F 和初拉力0F 。

[解] 1000νF P e =N 750105.710001000=⨯==∴νP F e21212F F F F F e =-=且 1500N 750221=⨯==∴e F F 201e F F F +=1125N27501500210=-=-=∴eF F F 8-38—3解法二：8-4 有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V 带传动，电动机功率P=7kW ，转速min 9601r n =，减速器输入轴的转速min 3302r n =，允许误差为%5±，运输装置工作时有轻度冲击，两班制工作，试设计此带传动。

[解] （1）确定计算功率ca P由表8-7查得工作情况系数2.1A =K ，故 4k W .872.1A ca =⨯==P K P （2）选择V 带的带型根据ca P 、1n ，由图8-11选用B 型。

机械原理第八版课后答案1. 什么是机械原理？机械原理是研究机械运动规律和原理的科学。

它是机械工程的基础学科，包括静力学、动力学、运动学等内容。

在工程实践中，机械原理是设计、分析和改进机械系统的重要工具。

2. 机械原理的应用领域有哪些？机械原理广泛应用于各个领域，包括机械制造、航空航天、汽车工程、船舶工程、建筑工程等。

在这些领域中，机械原理的应用可以帮助工程师们更好地理解和设计复杂的机械系统，提高系统的性能和效率。

3. 机械原理的基本原理是什么？机械原理的基本原理包括牛顿定律、能量守恒定律、动量守恒定律等。

这些原理是机械系统运动规律的基础，可以帮助工程师们分析和解决机械系统中的各种问题。

4. 机械原理的学习方法有哪些？学习机械原理需要掌握一定的数学和物理知识，同时需要进行大量的实践和实验。

在学习过程中，可以通过课堂学习、实验教学、自学等方式来提高自己的理论水平和实践能力。

5. 机械原理的发展趋势是什么？随着科学技术的不断发展，机械原理也在不断地完善和发展。

未来，机械原理将更加注重与其他学科的交叉应用，例如材料科学、电子技术等，以满足人们对机械系统性能和功能的不断提高的需求。

6. 机械原理的学习意义是什么？学习机械原理可以帮助我们更好地理解机械系统的运动规律和原理，提高我们的工程设计和分析能力。

同时，机械原理的学习也可以培养我们的逻辑思维能力和动手能力，为我们将来的工程实践打下良好的基础。

7. 机械原理的实际应用案例有哪些？在实际工程中，机械原理被广泛应用于各种机械系统的设计和分析中。

例如，汽车的发动机、飞机的机翼结构、机械臂的运动规律等都离不开机械原理的支持和指导。

总结：机械原理是机械工程的基础学科，它研究机械系统的运动规律和原理，广泛应用于各个工程领域。

学习机械原理不仅可以提高我们的理论水平和实践能力，还可以培养我们的逻辑思维能力和动手能力。

未来，随着科学技术的不断发展，机械原理也将不断完善和发展，为人类创造更多的机械奇迹。

第七章 机械的运转及其速度波动的调节题7-7如图所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r 3，各齿轮的转动惯量J 1、J 2、J 2`、J 3，因为齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1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J e 。

解：根据等效转动惯量的等效原则，有∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ni i Si Si i e J v m J 122ωωω 212133212221221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=''ωωωωωωωv g G J J J J J e 2322123232213221222121⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='''Z Z Z Z r g G Z Z Z Z J Z Z J Z Z J J J e 题7-9已知某机械稳定运转时其主轴的角速度ωs =100rad/s ，机械的等效转动惯量J e =0.5Kg ·m 2，制动器的最大制动力矩M r =20N ·m （该制动器与机械主轴直接相联，并取主轴为等效构件）。

设要求制动时间不超过3s ，试检验该制动器是否能满足工作要求。

解：因此机械系统的等效转动惯量J e 及等效力矩M e 均为常数，故可利用力矩形式的机械运动方程式dtd J Me e ω= 其中：25.020m kg m N M M r e ⋅=⋅-=-= ωωωd d d M J dt r e 025.0205.0-=-=-= ()s t S S 5.2025.0025.0==--=∴ωωω由于 s s t 35.2<= 所以该制动器满足工作要求。

题7-11 在图a 所示的刨床机构中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为P 1=367.7W 和P 2=3677W ，曲柄的平均转速n=100r/min ，空程中曲柄的转角φ1=120°。

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。

机械原理 第八版 西北工业大学 平面机构的结构分析1、如图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、计算图示平面机构的自由度。

将其中的高副化为低副。

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、试计算图示精压机的自由度解：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、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

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 p13为构件 3 的绝对瞬心，则有 ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s) vc=μcp13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)
2-15 试绘制图 n 所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌 8 作为相对 固定的机架)，井计算自由度。 （1)取比倒尺肌作机构运动简图 （2)计算自由度
解：
f 37210 1
2-18 图示为一刹车机构。刹车时，操作杆 j 向右拉，通过构件 2、3、4、5、6 使两闸瓦刹住 车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。(注；车轮不属于 刹车机构中的构件。 （1)未刹车时，刹车机构的自由度 2)闸瓦 G、J 之一剃紧车轮时．刹车机构的自由度 3)闸瓦 G、J 同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度
解：(1) n=11, p1=17, ph=0, p`=2p1`+ph-3n`=2, F`=0 F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×11-(2×17+0-2)-0=1 (2) 去掉虚约束后 F=3n-(2pl+ph) =3×5-(2×7+0) =1 （d）A、B、C 处为复合铰链。自由度为：F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×6-(2×7+3)-0=1
<机械原理>第八版
西工大教研室编
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。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。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析是否能实现设计意图

.免费版平面机构的结构分析1、如图 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，n 3 ，p l 4 ， p h1， p 0 ，F0故： F 3n (2 p l p h p ) F 3 3 (2 4 1 0) 00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）.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： n 3 ，p l 4 ， p h0 ， F 3n 2 p l p h1图 b）解： n 4 ，p l 5 ， p h1， F 3n 2 p l p h13、计算图示平面机构的自由度。

将其中的高副化为低副。

机构中的原动件用圆3－ 1解 3－ 1：n7 ，p l10 ， p h0 ， F 3n 2 p l p h 1 ，C、E复合铰链。

3－ 2解 3－ 2：n8 ，p l11 ， p h1， F3n 2 p l p h 1，局部自由度3－ 3解 3－ 3：n9 ，p l12 ， p h 2 ， F 3n 2 p l p h14、试计算图示精压机的自由度n 10 p15 p0n11 p17 p. p 2 p l p h 3n 2 5 0 3 3 1p2p l p h 3n 2 10 3 62 F 0F0F 3n ( 2p l p h p ) F F 3n (2 p l p h p )F3 10 (215 0 1) 0 1311 (217 0 2) 01（其中 E、 D 及 H 均为复合铰链）（其中C、F、K均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

3到13章答案 免费下载 0财富值西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N ζζNM P a 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N ζζNM P a 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N ζζN3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 0012ζζζΦζ-=-ζΦζζ+=∴-1210M P a 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-ζΦζζ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=ζζζq查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则 35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q ζζζζββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按①C r =②C ζ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

第七章 机械的运转及其速度波动的调节题7-7如图所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r 3，各齿轮的转动惯量J 1、J 2、J 2`、J 3，因为齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1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J e 。

解：根据等效转动惯量的等效原则，有∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ni i Si Si i e J v m J 122ωωω 2322123232213221222121⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='''Z Z Z Z r g G Z Z Z Z J Z Z J Z Z J J J e 212133212221221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=''ωωωωωωωv g G J J J J J e 题7-9已知某机械稳定运转时其主轴的角速度ωs =100rad/s ，机械的等效转动惯量J e =0.5Kg ·m 2，制动器的最大制动力矩M r =20N ·m （该制动器与机械主轴直接相联，并取主轴为等效构件）。

设要求制动时间不超过3s ，试检验该制动器是否能满足工作要求。

解：因此机械系统的等效转动惯量J e 及等效力矩M e 均为常数，故可利用力矩形式的机械运动方程式dtd J Me e ω= 其中：25.020m kg m N M M r e ⋅=⋅-=-= ωωωd d d M J dt r e 025.0205.0-=-=-= ()st S S 5.2025.0025.0==--=∴ωωω由于 s s t 35.2<= 所以该制动器满足工作要求。

题7-11 在图a 所示的刨床机构中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为P 1=367.7W 和P 2=3677W ，曲柄的平均转速n=100r/min ，空程中曲柄的转角φ1=120°。

第2章 机构的结构分析(P29)2-12：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。

解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。

偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。

故解法一：7=n 9=l p 2=h p12927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F解法二：8=n 10=l p 2=h p 局部自由度1='F11210283)2(3=--⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l(P30) 2-17：试计算如图所示各机构的自由度。

图a 、d 为齿轮-连杆组合机构；图b 为凸轮-连杆组合机构（图中在D 处为铰接在一起的两个滑块）；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？解： a) 4=n 5=l p 1=h p11524323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fb) 5=n 6=l p 2=h p12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n F12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fc) 5=n 7=l p 0=h p10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fd) 6=n 7=l p 3=h p13726323=-⨯-⨯=--=h l p p n F(C 可看做是转块和导块,有1个移动副和1个转动副)齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。