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机械原理课后答案第2章第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解：342511f=⨯-⨯-=A为复合铰链（b）解：（1）图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致，经分析知该机构共有7个活动构件，8个低副(注意移动副F与F’，E与E’均只算作一个移动副)，2个高副；因有两个滚子2、4，所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为F=3n- (2p l+p h- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1 （2）如将D处结构改为如图b所示形式，即仅由两个移动副组成。
注意，此时在该处将带来一个虚约束。
因为构件3、6和构件5、6均组成移动副，均要限制构件6在图纸平面内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。
中南大学机械原理作业答案 配机械原理第八版平面机构结构分析1、如图a 所示为一简易冲床设计方案，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、计算图示平面机构自由度。
将其中的高副化低副。
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、图示为一内燃机的构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
《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。
或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：∵v p13=ω1P16P13μl=ω3P36P13μl∴i13=ω1/ω3=P36P13 / P16P13(1) ∵a+d=3.5 ，b+c=4∴a+d<b+c又∵最短杆为连架杆∴此机构为曲柄摇杆机构，可以实现连续转动与往复摆动之间的运动变换。
机械原理第二章练习题答案一、选择题1. 机械原理中，下列哪个不是机构的基本要素？A. 构件B. 运动副C. 力D. 运动链答案：C2. 机械原理中，平面机构自由度的计算公式是：A. F = 3(n-1) - 2pB. F = 3n - 2pC. F = 3(n-1) + 2pD. F = 3n + 2p答案：B3. 以下哪个不属于平面四杆机构的基本类型？A. 双曲柄机构B. 双摇杆机构C. 曲柄摇杆机构D. 曲柄滑块机构答案：D二、填空题1. 机械原理中，平面机构的自由度是指机构具有的独立运动参数的数目，其计算公式为 \( F = 3n - 2p \)，其中 \( n \) 代表构件数，\( p \) 代表运动副数。
2. 平面四杆机构按照其运动特点可以分为双曲柄机构、双摇杆机构和曲柄摇杆机构，其中曲柄摇杆机构具有一个曲柄和一个摇杆。
三、简答题1. 简述平面机构的自由度对机械运动的影响。
答：平面机构的自由度决定了机构的运动能力。
自由度越高，机构的运动可能性越大，但同时也可能导致机构的控制更加复杂。
自由度为零时，机构处于完全约束状态，无法运动；自由度为1时，机构具有一个独立运动；自由度大于1时，机构具有多个独立运动。
2. 说明平面四杆机构的类型及其特点。
答：平面四杆机构分为三种基本类型：- 双曲柄机构：两个曲柄，无摇杆，运动平稳，但结构复杂。
- 双摇杆机构：两个摇杆，无曲柄，运动不平稳，结构简单。
- 曲柄摇杆机构：一个曲柄和一个摇杆，运动平稳，应用广泛。
四、计算题1. 已知一个平面机构由5个构件组成，其中转动副3个，滑动副2个，请计算该机构的自由度。
解：根据自由度计算公式 \( F = 3n - 2p \)，代入 \( n = 5 \) 和 \( p = 5 \)（转动副和滑动副总数），得到 \( F = 3 \times 5- 2 \times 5 = 7.5 \)。
由于自由度必须是整数，这里需要重新检查题目数据或假设条件。
机械原理第二章练习题答案机械原理第二章练习题答案第一题：一个质量为10kg的物体以2m/s的速度向上运动，经过2s后速度变为4m/s，请问这个物体所受到的力是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
首先计算加速度，加速度等于速度变化量除以时间，即(4m/s - 2m/s) / 2s = 1m/s²。
然后将加速度代入公式，力等于质量乘以加速度，即10kg * 1m/s² = 10N。
所以这个物体所受到的力是10N。
第二题：一个力为20N的物体受到一个与其运动方向相反的恒力作用，物体的加速度为4m/s²，请问物体的质量是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，20N = 质量* 4m/s²。
解方程可得质量= 20N / 4m/s² = 5kg。
所以物体的质量是5kg。
第三题：一个质量为2kg的物体受到一个力为10N的作用，物体的加速度是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，10N = 2kg * 加速度。
解方程可得加速度 = 10N / 2kg = 5m/s²。
所以物体的加速度是5m/s²。
第四题：一个质量为5kg的物体受到一个力为30N的作用，物体的加速度是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，30N = 5kg * 加速度。
解方程可得加速度= 30N / 5kg = 6m/s²。
所以物体的加速度是6m/s²。
第五题：一个质量为10kg的物体受到一个力为50N的作用，物体的加速度是多少？解析：根据牛顿第二定律，力等于质量乘以加速度。
将已知数据代入公式，50N = 10kg * 加速度。
解方程可得加速度= 50N / 10kg = 5m/s²。
所以物体的加速度是5m/s²。
通过以上练习题，我们可以看到牛顿第二定律在解决物体运动问题中的应用。
第2章机构的结构分析1．判断题（1）机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（错误 ）（2）在平面机构中，一个高副引入两个约束。
（错误 ）（3）移动副和转动副所引入的约束数目相等。
（正确 ）（4）一切自由度不为一的机构都不可能有确定的运动。
（错误 ）（5）一个作平面运动的自由构件有六个自由度。
（错误 ）2．选择题(1) 两构件构成运动副的主要特征是（ D ）。
A ．两构件以点线面相接触B ．两构件能作相对运动C ．两构件相连接D ．两构件既连接又能作一定的相对运动(2) 机构的运动简图与（ D ）无关。
A ．构件数目B ．运动副的类型C ．运动副的相对位置D ．构件和运动副的结构(3) 有一构件的实际长度0.5m L =，画在机构运动简图中的长度为20mm ，则画此机构运动简图时所取的长度比例尺l μ是（ D ）。
A ．25B ．25mm/mC ．1:25D ．0．025m/mm(4) 用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链共有（B ）个自由度。
A ．3B ．4C ．5D ．6(5) 在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（A ）。
A ．虚约束B ．局部自由度C ．复合铰链D ．真约束(6) 机构具有确定运动的条件是（ D ）。
A ．机构的自由度0≥FB ．机构的构件数4≥NC ．原动件数W ＞1D ．机构的自由度F ＞0, 并且=F 原动件数W(7) 如图2-34所示的三种机构运动简图中，运动不确定是( C )。
A ．（a ）和（b ）B ．（b ）和（c ）C ．（a ）和（c ）D ．（a ）、（b ）和（c ）(8) Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。
(a) (c)(b)图2-34A．三个构件和六个低副 B．四个构件和六个低副C．二个构件和三个低副D．机架和原动件(9)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，这时自由度等于（ B ）。
中南大学机械原理习题答案中南大学机械原理习题答案机械原理是机械工程专业的一门基础课程，它涉及到力学、材料力学、动力学等多个学科的知识。
学习机械原理的过程中，习题是一个非常重要的环节。
通过解答习题，可以帮助学生巩固理论知识，提高问题解决能力。
下面是中南大学机械原理课程中的一些习题及其答案，供同学们参考。
1. 一个质量为m的物体放在一个倾角为θ的斜面上，斜面的摩擦系数为μ。
求物体在斜面上的受力情况。
答案：物体在斜面上受到的重力可以分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力。
垂直于斜面的分力为mg*cosθ，平行于斜面的分力为mg*sinθ。
另外，物体还受到斜面对它的支持力和摩擦力。
支持力的大小为mg*cosθ，方向垂直于斜面向上。
摩擦力的大小为μmg*cosθ，方向与物体相对滑动的方向相反。
因此，物体在斜面上的受力情况为：垂直于斜面的分力mg*cosθ，平行于斜面的分力mg*sinθ，支持力mg*cosθ，摩擦力μmg*cosθ。
2. 一个质量为m的物体通过一个光滑的水平面上的弹簧，弹簧的劲度系数为k。
物体初速度为v0，求物体在弹簧上的运动情况。
答案：物体在水平面上的运动仅受到弹簧的弹力和重力的作用。
弹簧的弹力与位移成正比，方向与位移相反。
重力的方向垂直于水平面向下。
物体在弹簧上的运动可以分为两个阶段：压缩和弹射。
在压缩阶段，物体受到弹簧的弹力和重力，加速度为a=（k/m）x-g，其中x为位移。
在弹射阶段，物体受到弹簧的弹力和重力，加速度为a=（k/m）x+g。
根据运动学公式，可以求得物体在弹簧上的运动情况。
3. 一个质量为m的物体通过一个光滑的水平面上的斜面，斜面的倾角为θ。
物体初速度为v0，求物体在斜面上的运动情况。
答案：物体在斜面上的运动受到斜面的支持力、重力和摩擦力的作用。
支持力的方向垂直于斜面向上，大小为mg*cosθ。
重力的方向垂直于斜面向下，大小为mg。
摩擦力的方向与物体相对滑动的方向相反，大小为μmg*cosθ。
第二章习题及解答2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。
（a）（b）题图2-1解：1)分析该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。
2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。
3)自由度计算其中n=5，P L=7, P H=0,F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1故该机构具有确定的运动。
2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。
（a）（b）题图2-2解：1)分析该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。
2) 绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。
3)自由度计算其中n=4，P L=5, P H=1F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1故该机构具有确定的运动。
2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。
试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。
题图2-3解：1)分析2)绘制其机构运动简图(图2-3 b)选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b ）所示。
3)计算机构自由度并分析其是否能实现设计意图由图b 可知，45200l h n p p p F ''===== 故l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯+--=因此，此简易冲床根本不能运动，需增加机构的自由度。
4)提出两种修改方案为了使机构能运动，应增加机构的自由度。
方法可以是：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 图d 给出其中的两种方案。
新方案中：562l h n p p ===新方案的机构自由度：35(262)1F =⨯-⨯+=改进后的方案具有确定的运动。
2-4 如题图2-4所示为一小型压力机，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。
（a ）（b ） 题图2-4解：1)分析该压力机由齿轮1、偏心轮1’、连杆2、导杆3、叉形连杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8所组成，其中齿轮1与偏心轮1’固定连接组成一个构件，且为原动件，偏心轮1’与连杆2通过转动副联接，连杆通过铰链推动导杆移动，导杆的另外一端与连杆4构成转动副，连杆4的中部有一个滚子6，齿轮5的端面加工有一个凹槽，形成一个端面槽形凸轮，滚子6嵌入凸轮槽中，叉形连杆4另外一端与滑块7构成移动副，滑块7通过铰链与冲头联接，驱动冲头滑块作往复上下冲压运动。
2)作机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b ）所示。
3)计算该机构的自由度81021(D )l h n p p p F ''=====处滚子的转动3(2)38(21020)11l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯+--=故该机构具有确定的运动。
2-5 如题图2-5所示为一人体义腿膝关节机构，若以胫骨1为机架，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。
（a ）（b ） 题图2-5解：1)分析该机构所有构件均为杆状，且都是通过转动副相联接， 2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b ）所示。
3)计算自由度570l h n p p p F ''=====3(2)35271l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=故该机构具有确定的运动。
2-6 计算图2-6所示压榨机机的机构自由度。
（a ）（b ）题图2-6解：该机构中存在结构对称部分，构件4、5、6和构件8、9、10。
如果去掉一个对称部分，机构仍能够正常工作，故可将构件8、9、10上转动副G 、H 、I 、D 处带来约束视为虚约束；构件7与构件11在左右两边同时形成导路平行的移动副，只有其中一个起作用，另一个是虚约束；构件4、5、6在E 点处形成复合铰链。
机构中没有局部自由度和高副。
去掉机构中的虚约束，则得到图(b)中实线所示的八杆机构，其中活动构件数为7=n ，机构中低副数10=lP ，于是求得机构的自由度为：11027323=⨯-⨯=--=hl P P n F故该机构具有确定的运动。
2-7 计算题图2-7所示测量仪表机构的自由度。
题图2-7解：1)分析该机构包括6个活动构件，其中导杆与扇形齿轮固联在一起组成构件5，齿轮与指针固联在一起组成构件6。
2)计算自由度活动构件数为6n =，机构中低副数L 8P =，高副数H 1P =于是求得机构的自由度为： L H 32362811F n P P =--=⨯-⨯-=故该机构具有确定的运动。
2-8 如题图2-8所示为一物料输送机构，试绘制机构运动简图，并计算机构的自由度。
（a ）（b ）题图2-8解1）分析该机构中共包含有8个构件，且所有构件均通过转动副联接，其中曲柄为原动件。
2）绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图2-8（b ）所示。
3)计算自由度活动构件数为7n =，机构中低副数L 10P =，高副数H 0P =于是求得机构的自由度为： L H 323721001F n P P =--=⨯-⨯-=故该机构具有确定的运动。
2-9 如题图2-8所示为一拟人食指机械手，试绘制该机构的运动简图，并计算机构的自由度。
（a ）（b ）题图2-9解：1)分析该机构共有8个构件，其中手掌体为机架，活塞A 作直线移动，为原动件，其余运动副均为转动副。
2）绘制运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图2-9（b ）所示。
3）自由度计算机构中活动构件数：710000l h n p p p F ''=====3(2)372101l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=故该机构具有确定的运动。
2-9 如题图2-9所示为某一机械中制动器的机构运动简图，工作中当活塞杆1被向右拉时，通过各构件传递运动迫使摆杆4、6作相向摆动，制动块压紧制动轮实现制动；当活塞杆1被向左拉时，迫使构件4、6作反相摆动，此时制动块与制动轮脱离接触，不起制动作用。
试分析该机构由不制动状态过渡到制动状态时机构自由度变化情况。
解：1）分析工作过程制动过程中闸瓦经历了不接触制动轮，到单边闸瓦接触制动轮，再到两侧闸瓦全部压紧制动轮三种情况。
闸瓦接触到制动轮之后，摆杆停止摆动，此时的摆杆可认为变成了机架的一部分，因此，制动过程中机构的构件数目会发生变化。
1)未刹车时，刹车机构的自由度680l h n p p p F ''=====3(2)36282l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2)闸瓦,G J 之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度570l h n p p p F ''=====3(2)35271l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=3) 闸瓦,G J 同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度460l h n p p p F ''=====3(2)34260l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2-10题4-３图为外科手术用剪刀。
其中弹簧的作用是保持剪刀口张开，并且便于医生单手操作。
忽略弹簧，并以构件1为机架，分析机构的工作原理，画出该机构的运动简图。
（a ）（b ） 题图2-10解：1）工作原理分析若以构件1为机架，则该手术用剪刀由机架１、原动件２、从动件３、４组成，共４个构件。
属于平面四杆机构。
当用手握住剪刀，即构件１(固定钳口)不动时，驱动构件２，使构件２绕构件１转动的同时，通过构件３带动构件４(活动钳口)也沿构件１(固定钳口)上下移动，从而使剪刀的刀口张开或闭合。
2）绘制运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图2-10（b ）所示。
3）自由度计算340l h n p p p F ''=====3(2)33240l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2-11 如题图2-11所示为一内燃机简图，试计算该机构的自由度，并确定该机构的级别，若选构件5为原动件，该机构又是几级机构。
（a ）（b ）（c ）题图2-11解：1)计算此机构的自由度3(2)372101l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2)取构件AB为原动件时，机构的基本杆组图如图b所示，此机构为Ⅱ级机构。
3)取构件EG为原动件时，机构的基本杆组图如图c所示，此机构为Ⅲ级机构。
