机械原理习题及答案

1、第二章 平面机构的结构分析2-1 绘制图示机构的运动简图。 2-3 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 解：(a) C处为复合铰链。ph=0，pl=10。自由度 。(b) B处为局部自由度，应消除。， ph=2，pl=2自由度 。(c) B、D处为局部自由度，应消除。， ph=2，pl=2。自由度 。(d) CH或DG、J处为虚约束，B处为局部自由度，应消除。，ph=1，pl=8。自由度 。(e) 由于采用对称结构，其中一边的双联齿轮构成虚约束，在连接的轴颈处，外壳与支架处的连接构成一个虚约束转动副,双联齿轮与外壳一边构成虚约束。其中的一边为复合铰链。其中，ph=2，p

2、l=4。自由度 。(f) 其中，ph=0，pl=11。自由度 。(g) 当未刹车时，ph=0，pl=8，刹车机构自由度为 当闸瓦之一刹紧车轮时，ph=0，pl=7，刹车机构自由度为 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，ph=0，pl=6，刹车机构自由度为2-3 判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。 分析 (a) 要分析其运动是否实现设计意图，就要计算机构自由度，不难求出该机构自由度为零，即机构不能动。要想使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。（b）该机构的自由度不难求出为3，即机构要想运动就需要3个原动件，在一个原动件的作用下，无法使机构具有确定的运动，就要设法消除两个自由

3、度。解： （a）机构自由度 。该机构不能运动。修改措施：（1）在构件2、3之间加一连杆及一个转动副（图a-1所示）；（2）在构件2、3之间加一滑块及一个移动副（图a-2所示）；（3）在构件2、3之间加一局部自由度滚子及一个平面高副（图a-3所示）。（4）在构件2、4之间加一滑块及一个移动副（图a-4所示） 修改措施还可以提出几种，如杠杆2可利用凸轮轮廓与推杆3接触推动3杆等。（b）机构自由度 。在滑块的输入下机构无法具有确定的运动。修改措施（1）构件3、4、5改为一个构件，并消除连接处的转动副（图b-1所示）；（2）构件2、3、4改为一个构件，并消除连接处的转动副（图b-2所示）；（3）将构件

4、4、5和构件2、3分别改为一个构件，并消除连接处的转动副（图b-3所示）。第三章 平面机构的运动分析3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。解：瞬心的位置直接在题图上标出。图3-13-2 在图示四杆机构中，=60mm，=90mm，=120mm，=10rad/s，试用瞬心法求： (1)当=45时，点C的速度； (2)当=165时，构件3的线上(或其延长线上)速度最小的一点E的位置及其速度大小；(3)当=0时，角之值(有两个解)。 解：以选定的比例尺作机构运动简图如图3-2所示。（1）定瞬心P13的位置，求vc。（2）如图（b）所示，定出构件2的BC线上速度最小的一点E位置及速度的大小。因为

5、BC线上速度最小之点必与P24点的距离最近，故从P24点引BC线的垂线交于点E，由图可知 （3）定出的两个位置见图（c）所示，量出，。第五章 机械效率5-6 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出，试问角应满足什么条件?经分析你可得出什么结论? 题5-6图 题5-6解图解：设矿石的重量为Q，矿石与鄂板间的摩擦因数为f，则摩擦角为 矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，由力平衡条件知：即 当时，即，矿石将被挤出，即自锁条件为。第六章 平面连杆机构63 在图示铰链四杆机构中，各杆长度分别为=28mm，=52mm，=50mm，=72mm。 (1) 若取为机架，求该机构的极位夹角，杆的

6、最大摆角和最小传动角；(2) 若取为机架，该机构将演化成何种类型的机构?为什么?请说明这时、两个转动副是周转副还是摆转副?题6-3 题6-3解图解：（1）作出机构的两个极位，如图所示，并由图中量得 ，所以 。（2）由可知，所示的铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；当取最短杆1为机架时，该机构将演化成双曲柄机构；最短杆1参与构成的转动副A，B都是周转副，而C，D为摆转副。64 在图示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为=160mm，=260mm，=200mm，=80mm；并已知构件为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定： (1) 四杆机构的类型； (2) 该四杆机构的最小传动角；(3) 滑块的行程速比

7、系数。解：（1）由且最短杆AD为机架可知，题中的四杆机构ABCD为双曲柄机构。 （2）作出四杆机构ABCD传动角最小时的位置，如题6-4解图所示，并量得，所以，。（3）作出滑块F的上、下两个极位及原动件AB与之对应的两个极位，并量得，求出滑块F的行程速比系数为 行程速比系数为。 题6-4 题6-4解图68 如图示，设已知破碎机的行程速比系数=1.2，颚板长度=300mm，颚板摆角，曲柄长度=80mm，求连杆的长度，并检验最小传动角是否符合要求。 题6-8图 题6-8解图解：先计算极位夹角： 取相应比例尺1作出摇杆CD的两极限位置C1D和C2D和固定铰链A所在圆s1（保留作图线）。 如图（题6-

8、8解图）所示，以C2为圆心，2AB为半径作圆，同时以F为圆心，2FC2为半径作圆，两圆交于点E，作C2E的延长线与圆s1的交点，即为铰链A的位置。由图知： 第八章 齿轮机构8-5 已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构，=20，=1，=4mm，=18，=41。试求： (1) 标准安装时的重合度； (2) 用作图法画出理论啮合线，在其上标出实际啮合线段，并标出单齿啮合区和双齿啮合区，以及节点的位置。解：（1）求重合度： 其实际啮合线长度：题8-5解图 （2）理论啮合曲线和实际啮合曲线以及啮合区如图题8-5解图所示。8-8 某牛头刨床中，有一对渐开线外啮合标准齿轮传动，已知=17，=118，=5

9、mm，=1，=337.5mm。检修时发现小齿轮严重磨损，必须报废。大齿轮磨损较轻，沿分度圆齿厚共需磨0.75mm，可获得光滑的新齿面，拟将大齿轮修理后使用，仍用原来的箱体，试设计这对齿轮。解：（1）确定传动类型： 因，故应采用等移距变位传动。（2）确定两轮变位系数，由题意知故 （3）计算几何尺寸（单位：mm），如下表尺寸名称小齿轮大齿轮分度圆直径齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆基圆直径分度圆齿厚分度圆齿槽厚周节8-13 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构，其齿数=23，=53，=6mm，=20，=1，=0.25，=236mm，=25mm，试求： (1) 分度圆螺旋角； (2) 当量齿数和；

10、 (3) 重合度。解：（1）计算分度圆螺旋角： （2）当量齿数：（3）计算重合度： 所以齿轮传动的重合度为1.94。第九章 轮系91 图示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比，并指出当提升重物时手柄的转向。 题9-1图解：92 图示轮系中，已知各轮齿数为=60，=20，=20，=20，=20，=100，试求传动比。解：为求解传动比，可以将该轮系划分为由齿轮1、2、2、5和行星架H所组成的行星轮系，得 由得 ， （1）由齿轮2，3，4，5和行星架H所组成得行星轮系，得 （2） 由（1）和（2）式得 传动比为 。 95 在图示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为：=6，=25，=57，=56，试求传动比。解：此轮系为一个3