机械原理习题及答案

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. 兰州2017年7月4日于家属院复习资料

第2章平面机构的结构分析

1.组成机构的要素是和；构件是机构

中的单元体。

2.具有、、

等三个特征的构件组合体称为机器。

3.从机构结构观点来看，任何机构是由三部分组成。

4.运动副元素是指。

5.构件的自由度是指；机构的自由

度是指。

6.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，

而保留个自由度。

7.机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。

8.在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个

约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。

9.平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。

10.当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个

运动副引入的约束至多为，至少为。

11.计算机机构自由度的目的是______。

12.在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动

副是副。

13.计算平面机构自由度的公式为Ｆ=，应用此公式时应

注意判断：(A)铰链，(B)自由度，(C)约束。

14.机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束

是指。

15.划分机构的杆组时应先按的杆组级别考虑，机构的级别按杆

组中的级别确定。

16.图示为一机构的初拟设计方案。试：

(1〕计算其自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说

明。

(2)如此初拟方案不合理，请修改并用简图表示。

题16图题17图

17.在图示机构中，若以构件1为主动件，试：

(1)计算自由度，说明是否有确定运动。

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. (2)如要使构件6有确定运动，并作连续转动，则可如何修改？说明修改的要点，并用

简图表示。18.计算图示机构的自由度，将高副用低副代替，并选择原动件。

19.试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。对图示机构作出仅含低副的替代机

构，进行结构分析并确定机构的级别。

题19图题20图

20.画出图示机构的运动简图。

21. 画出图示机构简图，并计算该机构的自由度。构件3为在机器的导轨中作滑移的

整体构件，构件2在构件3的导轨中滑移，圆盘1的固定轴位于偏心处。

题21图题22图

22.对图示机构进行高副低代，并作结构分析，确定机构级别。点

21,PP为在图示位置

时，凸轮廓线在接触点处的曲率中心。

第3章平面机构的运动分析

1.图示机构中尺寸已知(μ

L=0.05m/mm，机构1沿构件4作纯滚动，其上S点的速度为

v

S(μ

V=0.6m/S/mm)。

(1)在图上作出所有瞬心；(2)用瞬心法求出K点的速度v

K。

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. 题1图题2图

2.画出图示机构的指定瞬心。

(1)全部瞬心。

(2)瞬心P

24，P

26。

3.在机构图示位置时(AB⊥BC)有无哥氏加速度ak

C2C3？为什么？

题3图题4图

4.图示机构中已知ω

1=100rad/s，α

1=0，试分析ω

3及α

3为多大。

5.图示机构有无哥氏加速度ak

B2B3？为什么？

题5图题6图题8图

6.图示为曲柄导杆机构，滑块2在导杆3(CD)中作相对滑动，AB为曲柄。当在图示位

置时，即曲柄AB (构件1)和导杆CD (构件3)重合时，有无哥氏加速度ak

B2B3为什么

7.什么叫机构运动线图？

8.已知六杆机构各构件的尺寸、位置及原动件的角速度ω

1常数，欲求ω

5，α

5。如采

用相对运动图解法时，此题的解题顺序应如何？

9.图示机构的运动简图取长度比例尺μ

L=0.004m/mm，其中l

AB=0.06m，l

BD=0.26m，

l

AC=0.16m，构件1以ω

1=20rad/s等角速度顺时针方向转动，试用相对运动图解法求图示位

置：

(1) ω

2，ω

3，ω

4和ω

5的大小和方向；

(2) α

2，α

3，α

4和α

5的大小和方向；

(3)在机构运动简图上标注出构件2上速度为零的点I

2，在加速度多边形图上标注出构

件2上点I

2的加速度矢量πi

2，并算出点I

2的加速度a

12的大小。在画速度图及加速度图时

的比例尺分别为：μ

v=0.02m/s/mm，μ

a=0.5m/s2

/mm。

(要列出相应的矢量方程式和计算关系式。)

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. 题9图题10图

10.试按给定的机构运动简图绘制速度多边形、加速度多边形。已知：ω

1=10rad/s，

L

AB=100mm，l

BM=l

CM=l

MD=200mm，μ

L=0.01m/mm。试求：

(1)ω

2，ω

4，α

2，α

4大小和方向；(2)v

5，a

5大小和方向。

第4章平面机构的力分析第五章机械的效率和自锁

1.举出在工程实际中驱动力的一个例子。

2.举出在工程实际中生产阻力的一个例子。

3.以转动副联接的两构件，当外力(驱动力)分别作用在摩擦圆之内、之外，或与该摩擦

圆相切时，两构件将各呈何种相对运动状态？

4.图示轴颈1在轴承2中沿ω方向转动，Q为驱动力，ρ为摩擦圆半径。

(1)试判断图A、B、C中哪个图的总反力R

21是正确的？

(2)针对正确图形，说明轴颈是匀速、加速、减速运动还是自锁？

题4图题5图

5.图a、b给出运转着轴颈受力的两种情况，Q为外力，ρ为摩擦圆半径。试画出轴承

对轴颈的总反力R

21，并说明在此两种情况下该轴的运动状态(匀速、加速或减速转动)。

6.若机器的输出功为A

r，损耗功为A

f，试写出用A

r，A

f表达的机器输入功A

d，并给出

机器效率η的公式。

7.何谓机械自锁？举出两种工程中利用机械自锁完成工作要求的实例。

8.图示滑块1受到驱动力P的作用，移动副间的摩擦系数为f。试：

(1)在图上标出压力角α；

(2)写出自锁条件。

题8图题11图

9.具有自锁性的蜗杆蜗轮传动，工作时应以哪个构件为主动件？自锁的几何条件是什

么？

10.具有自锁性的机构其正、反行程的机械效率是否相等？为什么？

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. 11.图示铰链四杆机构，在铰链B，C处的细线大圆为该处之摩擦圆。M

d为驱动力矩，

Q为生产阻力。试画出在图示位置时，连杆2所受力的作用线及方向。

12.在图示的曲柄滑块机构中，细线小圆表示转动副处的摩擦圆。试在图上画出图示瞬

时作用在连杆BC上的运动副总反力的方向。

题12图题13图

13.图示杠杆起重机构中，A，B，C处的细实线圆为摩擦圆，驱动力P作用于杆1上以

提起重物Q。试求：

(1)用图解法求驱动力P (由力多边形表示)。

(2)写出瞬时机械效率η计算式。

第6章机械的平衡

1.为什么说经过静平衡的转子不一定是动平衡的，而经过动平衡的转子必定是静平衡

的？

2.举出工程中需满足静平衡条件的转子的两个实例，需满足动平衡条件的转子的三个实

例。

3.何谓转子的静平衡及动平衡？对于任何不平衡转子，采用在转子上加平衡质量使其达

到静平衡的方法是否对改善支承反力总是有利的？为什么？

4.图示刚性转子是否符合动平衡条件，为什么？

题4图题5图

5.在图示曲轴上，四个曲拐位于同一平面内，若质径积m

1r

1=m

2r

2=m

3r

3=m

4r

4，l

1=l

3≠

l

2，试判断该曲轴是否符合动平衡条件？为什么？

6.图示盘状转子上有两个不平衡质量：m

1=1，5kg，m

2=0.8kg，r

1=140mm，

r

2=180mm，相位如图。现用去重法来平衡，求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量

处的半径r=140mm)。

题6图题7图题8图

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. 7.如图所示一单缸卧式煤气机，在曲柄轴的两端装有两个飞轮A和B。已知曲柄半径

R=250mm及换算到曲柄销S的不平衡质量为50kg。欲在两飞轮上各装一平衡质量m

A，

m

B，其回转半径r=600mm，试求m

A，m

B的大小和位置。

8.图示为绕O点回转的薄片圆盘，在位置1、2处钻孔，r

1=0.1m，r

2=0.2m，孔部分材

料质量分别为m

1=1kg，m

2=0.5kg。为进行静平衡，欲在半径r

b=0.5m的圆周上钻一孔。试

表示出孔的方向r

b’，并求出钻去材料的质量m

b。

第7章机械的运转和速度波动的调节

1.试述机器运转过程中产生周期性速度波动及非周期性速度波动的原因，以及它们各自

的调节方法。

2.分别写出机器在起动阶段、稳定运转阶段和停车阶段的功能关系的表达式，并说明原

动件角速度的变化情况。

3.何谓机器的周期性速度波动？波动幅度大小应如何调节？能否完全消除周期性速度波

动？为什么？

4.何谓机器运转的周期性速度波动及非周期性速度波动？两者的性质有何不同？各用什

么方法加以调节？

5.机器等效动力学模型中，等效质量的等效条件是什么？试写出求等效质量的一般表达

式。不知道机构的真实的运动，能否求得其等效质量？为什么？

6.机器等效动力学模型中，等效力的等效条件是什么？试写出求等效力的一般表达式。

不知道机器的真实运动，能否求出等效力？为什么？

7.在图示曲柄滑块机构中，设已知各构件的尺寸、质量m、质心位置S、转动惯量J

S，

构件1的角速度ω

1。又设该机构上作用有常量外力(矩)M

1，R

3，F

2试：

(1)写出在图示位置时，以构件1为等效构件的等效力矩和等效转动惯量的计算式。

(2)等效力矩和等效转动惯量是常量还是变量？若是变量则需指出是机构什么参数的函

数，为什么？

题7图题8图

8.图示车床主轴箱系统中，带轮半径R

0=40mm，R

1=120mm，各齿轮齿数为

z

1=z

2’=20，z

2=z

3=40，各轮转动惯量为J

1’=J

2’=0.01kgm2，J

2=J

3=0.04kgm2，J

0=0.02kgm2，

J

1=0.08kgm2，作用在主轴Ⅲ上的阻力矩M

3=60Nm。当取轴Ⅰ为等效构件时，试求机构的

等效转动惯量J和阻力矩的等效力矩M

r。

9.如图所示，AB为一机器的主轴，在机器稳定运转时，一个运动循环对应的转角φ

d=2

π，等效驱动力矩M

d以及转化转动惯量J均为常数，等效阻力矩M

r的变化如图b所示。

试求：

(1) M

d的大小。

(2)当主轴由φ

0=0转至φ

1=7π/8时，M

d与M

r所作的盈亏功(剩余功)W=?

(3)若ω

0=20rad/s，J=0.01kgm2，当主轴由φ

0～φ

1时主轴角速度ω

1=?

(4)在一个运动循环中，主轴最大和最小角速度发生在哪些位置？(在图b中标出。)