机械原理作业答案叶仲和

第二章 机构的结构分析-

一、 填空与选择题

1、 B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件

5、自由度的数目等于原动件的数目 ；运动不确定或机构被破坏

6、√ 7、? 8、m-1 9、受力情况 10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图

1、 计算自由度 n=7, PL=9，PH=2 F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-2=1

2、 3、 4、

三、自由度计算

(a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束

计算自由度 n=4，PL=5，PH=1 F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b) E处(或F处)为虚约束

计算自由度 n=5，PL=7，PH=0 F=3n-2PL-PH=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为

机械原理作业集

第一章 绪论 1—1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。 解：机器具有如下三个特征： 1、 人造的实物组合体 2、 各部分具有确定的相对运动 3、 代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换 机构则具有机器的前两个特征。 机器与机构的区别：研究的重点不同： 机构：实现运动的转换和力的传递； 机器：完成能量的转换或作有益的机械功。 机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1—2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。 解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。 汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。 班 级姓 名学 号- 1 -

成 绩任课教师批改日期

机械原理作业五

一、在如图所示的铰链四杆机构中，已知lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架。

（1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的取值范围； （2） 欲使此机构为双曲柄机构，求lAB的取值范围； （3） 欲使此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。

解：

（1）依题意，AB为最短杆，有lAB＋lBC≤lCD＋lAD，则

lAB≤lCD＋lAD－lBC＝35＋30－50＝15 mm

（2）依题意，AD为最短杆，又分两种情况：

若BC为最长杆，有lAB＜lBC＝50 mm，且lAD＋lBC≤lAB＋lCD，则

lAB≥lAD＋lBC－lCD＝30＋50－35＝45 mm

若AB为最长杆，有lAB＞lBC＝50 mm，且lAD＋lAB≤lBC＋lCD，则

lAB≤lBC＋lCD－lAD＝50＋35－30＝55 mm

综上得：45 mm≤lAB≤55 mm

（3）当AB取值在上述两种情况之外，则得双摇杆机构。由于

(lAB)mzx≤lBC＋lCD＋lAD＝50＋35＋30＝115 mm

则AB的取值范围是： 15 mm＜lAB＜45 mm

55 mm＜lAB＜115 mm

二、课本习题5-8 a 。要求：

15春《机械原理》在线作业

一、单选题（共5 道试题，共12.5 分。）

1. 机械原理研究的对象是（）。

A. 机械

B. 机构

C. 机器

D. 构件

正确答案：A

2. 机构是由许多刚性构件通过（）联接而成的。

A. 转动副

B. 高副

C. 低副

D. 运动副

正确答案：D

3. 机械中各执行机构、执行构件完成工艺动作的时序协调，是由（）来解决的。

A. 机构简图

B. 机构运动简图

C. 机械运动简图

D. 机械运动循环图

正确答案：D

4. 一对齿轮的传动比是指该两齿轮的（）之比。

A. 大小

B. 质量

C. 加速度

D. 角速度

正确答案：D

5. 两构件以面接触所构成的运动副称为（）。

A. 副

B. 高副

C. 低副

D. 运动副

正确答案：C

15春《机械原理》在线作业

二、多选题（共20 道试题，共50 分。）

1. 转子的许用不平衡量的表示方法有（）。

A. 质径积表示法

B. 质心距表示法

C. 偏心距表示法

D. 偶矩表示法

正确答案：AC

2. 为使构件在质量代换前后，构件的惯性力和惯性力偶距保持不变，应满足代换前后构件的（）不变。

A. 质量

B. 惯性力偶矩

C. 质心位置

D. 对质心轴的转动惯量

正确答案：ACD

3. 机械运转的阶段有（）。

A. 启动阶段

B. 起动阶段

C. 运转阶段

D. 稳定

机械原理作业五

一、在如图所示的铰链四杆机构中，已知lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架。

（1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的取值范围； （2） 欲使此机构为双曲柄机构，求lAB的取值范围； （3） 欲使此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。

解：

（1）依题意，AB为最短杆，有lAB＋lBC≤lCD＋lAD，则

lAB≤lCD＋lAD－lBC＝35＋30－50＝15 mm

（2）依题意，AD为最短杆，又分两种情况：

若BC为最长杆，有lAB＜lBC＝50 mm，且lAD＋lBC≤lAB＋lCD，则

lAB≥lAD＋lBC－lCD＝30＋50－35＝45 mm

若AB为最长杆，有lAB＞lBC＝50 mm，且lAD＋lAB≤lBC＋lCD，则

lAB≤lBC＋lCD－lAD＝50＋35－30＝55 mm

综上得：45 mm≤lAB≤55 mm

（3）当AB取值在上述两种情况之外，则得双摇杆机构。由于

(lAB)mzx≤lBC＋lCD＋lAD＝50＋35＋30＝115 mm

则AB的取值范围是： 15 mm＜lAB＜45 mm

55 mm＜lAB＜115 mm

二、课本习题5-8 a 。要求：

第二章 平面机构的结构分析

题2-1 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。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(图2-1a) 2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装能作为一个活动件，故 n?3 pl?3 ph?1

的自由度。尽在轴A上，只

F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0

原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。

分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。 3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低

副。

(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。 (2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。

(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。

432545632(a)1(b)143526543

机械原理作业集（第2版）

参考答案

（注：由于作图误差，图解法的答案仅供参考）

第一章 绪论

1-1~1-2略

第二章 平面机构的结构分析

2-1

1 ? 2-2

2 ? 3 ? 4 ? 5 ? 6 ? 1 D

2 A、A 3 C 4 5 6 A 7 B 8 A A、B B 2-3 F=1 2-4 F=1 2-5 F=1 2-6 F=1 2-7 F=0机构不能运动。

2-8 F=1 2-9 F=1 2-10 F=1 2-11 F=2 2-12 F=1

2-13 F=1 2为原动件，为II级机构。 8为原动件，为III级机构。 2-14 F=1，III级机构。 2-15 F=1，II级机构。

2-16 F=1，II级机构。 F=1，II级机构。 （第二次印刷蓝色版，III级机构）

第三章 平面机构的运动分析

3-1

1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 5 ? 3-2（1）转动中心、垂直导路方向的无穷远处、通过接触点的公法线上 （2）Pad

1

（3）铰链，矢量方程可解；作组

1

3-28 试用矩阵法对题3-15所示机构进行运动分析，写出C点的位置、速度及加速度方程。已知：L6=70mm,L1=40mm,L4'=60mm,L4=35mm,L3=75mm,L2=50mm,原动件以等角速度w1=10rad/s回转。试以图解法求在δ 1=50°时C点的速度Vc和加速度ac。

先对机构进行位置分析：

由封闭形ABCDEA与AEFA有： L1+L2=L6+L3+L4 L’1=L6+L’4

即L2-L3-L4=-L1+L6 -L’4+L’1=L6

(1) 位置方程

L2cos δ2 ??-L3cos δ3-L4cos( δ 4+180°)=-L1cos( δ 1+180°)+L6 L2sin δ 2-L3sin δ 3-L4sin( δ 4+180°)=-L1sin(φ1+180°)

-L’4cosδ4+ L’1cosφ1=L6 - L’4sinδ4+ L’1sinφ1=0

Xc=L1cos(φ1+180°)+L2cosδ2

2

Yc= L1sin(φ1+180°) +L2 sinδ

2

（2）速度方程

-L2sinδ2 L3sinδ3 L4cos(δ4+180°) 0

河南科技大学2011年作业习题集答案

机械原理作业集（第2版）

参考答案

（注：由于作图误差，图解法的答案仅供参考）

第一章 绪论

1-1~1-2略

第二章 平面机构的结构分析

2-1

2-2

2-3 F=1 2-4 F=1 2-5 F=1 2-6 F=1 2-7 F=0机构不能运动。

2-8 F=1 2-9 F=1 2-10 F=1 2-11 F=2 2-12 F=1

2-13 F=1 2为原动件，为II级机构。 8为原动件，为III级机构。 2-14 F=1，III级机构。 2-15 F=1，II级机构。

2-16 F=1，II级机构。 F=1，II级机构。

第三章 平面机构的运动分析

3-1

3-2（1）转动中心、垂直导路方向的无穷远处、通过接触点的公法线上 2）Pad （

河南科技大学2011年作业习题集答案

（3）铰链，矢量方程可解；作组成组成移动副的两活动构件上重合点的运动分析时，如果铰链点不在导路上

（4）v B 、 v JI （5）相等

（6） 同一构件上任意三点构成

2-17试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度

（a）

解： f 3 4 2 5

1 1 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- (2pl+ph- 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。经分析知这时机构的活动构件数为6，低副数为7，高副数和局部自由度数均为2，虚约束数为1，故机构的自由度为

F=3n- (2pl+ph- p’)- F’ =3×6- (2ⅹ7+2-1)- 2=1

上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在运动过程中构件3、5始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现