机械原理习题及答案

1、第1章 平面机构的结构分析1.1 解释下列概念 1.运动副；2.机构自由度；3.机构运动简图；4.机构结构分析；5.高副低代。 1.2 验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。 题1.2图 题1.3图 1.3 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。 1.4 计算下列机构自由度，并说明注意事项。 1.5 计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。题1.4图题1.5图第2章 平面机构的运动分析2.1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。题2.1图2.2 在图示机构中，已知各构件尺寸为lAB =180mm , lBC =280mm , lBD =450mm , lCD =250mm , lAE =120mm , =30, 构件AB上点E的速度为 vE =150 mm /s ,试求该位置时C、D两点的速度及连杆2的角速度2 。2.3 在图示的摆动导杆机构中，已知lAB =30mm , lAC =100mm , lBD =50mm , lDE =40mm ,1=45,曲柄1以等角速

2、度1=10 rad/s沿逆时针方向回转。求D点和E点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。题2.2图题2.3图2.4 在图示机构中，已知lAB =50mm , lBC =200mm , xD =120mm , 原动件的位置1=30, 角速度1=10 rad/s ，角加速度1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。题2.4图2.5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。 （1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。 （2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D点的速度和加速度矢量方程。 （3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D点的速度矢量和加速度矢量。题2.5图2.6 在图示机构中，已知机构尺寸lAB =50mm, lBC =100mm, lCD =20mm , 原动件的位置1=30, 角速度1=4=20 rad/s，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度2和角加速度2的大小和方向。题2.6图2.7 在图示机构构件1等速转动，已知机构尺寸lA

3、B =100mm ,角速度为1= 20 rad/s，原动件的位置1=30,分别用相对运动图解法和解析法求构件3上D点的速度和加速度。 题2.7图 题2.8图2.8 在图示导杆机构中，已知原动件1的长度为l1 、位置角为1 ，中心距为l4 ，试写出机构的矢量方程和在x、y轴上的投影方程(机构的矢量三角形及坐标系见图)。2.9 在图示正弦机构中，已知原动件1的长度为l1=100mm 、位置角为1= 45、角速度1= 20 rad/s，试用解析法求出机构在该位置时构件3的速度和加速度。2.10 在图示牛头刨床机构中，已知机构尺寸及原动件曲柄1的等角速度1 ，试求图示位置滑枕的速度vC 。 题2.9图 题2.10图2.11 在图示平锻机中的六杆机构中，已知各构件的尺寸为：lAB 120 mm ，l BC460 mm，lBD 240 mm ，lDE 200 mm ，l EF 260 mm , 30，1 = l0 rad/s , x F500 mm ，yF 180mm 。欲求在一个运动循环中滑块3的位移S C、速度vC和加速度a C 及构件4、5的角速度4、5和角加速度4、5 , 试写出求解步骤并

4、画出计算流程图。题2.11图第3章 平面机构的动力分析3.1 图示楔形机构中，已知=60，有效阻力Fr=1000N，各接触面的摩擦系数f =0.15。试求所需的驱动力Fd。 题3.1图 题3.2图3.2 在图示机构中，已知F5 =1000N，lAB=100 mm，lBC = lCD =2 lAB，lCE = lED= lDF，试求各运动副反力和平衡力矩Mb。3.3 在图示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸、转动副轴颈半径r及当量摩擦系数fv，滑块与导路的摩擦系数f 。而作用在滑块3上的驱动力为Fd 。试求在图示位置时，需要作用在曲柄上沿xx方向的平衡力Fb（不计重力和惯性力）。题3.3图3.4 在图示机构中，已知：x=250mm，y=200mm，lAS2=128mm，Fd为驱动力，Fr为有效阻力，m1= m3=2.75kg，m2=4.59kg，Is2=0.012kgmm2，滑块3以等速v=5m/s向上移动，试确定作用在各构件上的惯性力。 题3.4图 题3.5图3.5 在图示的悬臂起重机中，已知载荷G=5000N，h= 4 m，l=5 m，轴颈直径d=80 mm，径向轴颈和止推轴颈的摩擦系

5、数均为f =0.1。设它们都是非跑合的，求使力臂转动的力矩Md。3.6 图示机构中，已知x=110mm，y=40mm， 1=45，lAB=30 mm，lBC=71 mm，lCD=35.5mm，lDE=28 mm，lES2=35.5 mm；1=10 rad/s；m2=2 kg，IS2=0.008 kgmm2。设构件5上作用的有效阻力Fr=500 N，lEF=20 mm，试求各运动副中的反力及需要加于构件1上的平衡力矩Mb。题3.6图3.7 图示为一楔块夹紧机构，其作用是在驱动力Fd的作用下，使楔块1夹紧工件2。各摩擦面间的摩擦系数均为f。试求：1）设Fd已知，求夹紧力Fr；2）夹紧后撤掉Fd，求滑块不会自行退出的几何条件。3.8 如图所示的缓冲器中，若已知各滑块接触面间的摩擦系数f和弹簧的压力Q，试求：1）当楔块2、3被等速推开及等速恢复原位时力P的大小；2）该机构的效率以及此缓冲器不发生自锁的条件。 题3.7图 题3.8图3.9 如图所示，在手轮上加力矩M均匀转动螺杆时，使楔块A向右移动并举起滑块B，设楔角=15，滑块上B的载荷Fv=20kN。螺杆为双头矩形螺纹，平均直径d2=30mm

6、，螺距p=8mm。已知所有接触面的摩擦系数f =0.15。若楔块A两端轴环的摩擦力矩忽略不计，试求所需的力矩M 。 题3.9图 题3.10图3.10 图示机组是由一个电动机经带传动和减速器，带动两个工作机A和B。已知两工作机的输出功率和效率分别为：PA=2kW、A=0.8，PB=3Kw，B =0.7；每对齿轮传动的效率1=0.95，每个支承的效率2=0.98，带传动的效率3=0.9。求电动机的功率和机组的效率。第4章 平面连杆机构及其设计4.1 在铰链四杆机构ABCD中，若AB、BC、CD三杆的长度分别为：a=120mm ，b=280mm , c=360mm，机架AD的长度d为变量。试求； (1) 当此机构为曲柄摇杆机构时，d的取值范围； (2) 当此机构为双摇杆机构时 , d的取值范围； (3) 当此机构为双曲柄机构时 , d的取值范围。 4.2 如图所示为转动翼板式油泵，由四个四杆机构组成，主动盘绕固定轴A转动，试画出其中一个四杆机构的运动简图(画图时按图上尺寸，并选取比例尺l = 0.0005 m / mm，即按图上尺寸放大一倍)，并说明它们是哪一种四杆机构。题4.2图 题4.3

7、图 4.3 试画出图示两个机构的运动简图(画图要求与题4.2相同)，并说明它们是哪种机构。 4.4 图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄的条件。若偏距e = 0，则杆AB为曲柄的条件又如何? 题4.4图 题4.5图 4.5 在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为l1=28 mm，l2=52mm，l3=50mm，l4=72 mm，试求： 1) 当取杆4为机架时，该机构的极位夹角、杆3的最大摆角、最小传动角min和行程速比系数K； 2) 当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构?为什么?并说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副； 3) 当取杆3为机架时，又将演化成何种机构?这时A、B两个转动副是否仍为周转副? 4.6 设曲柄摇杆机构ABCD中，杆AB、BC、CD、AD的长度分别为：a=80mm，b=160mm，c=280mm，d=250mm，AD为机架。试求： 1) 行程速度变化系数K； 2) 检验最小传动角min ，许用传动角=40。 4.7 偏置曲柄滑块机构中，设曲柄长度a=120mm，连杆长度b=600mm，偏距e=120mm，曲柄为原动件，试求： 1) 行程速度变化系数K

8、和滑块的行程h； 2) 检验最小传动角min ，=40； 3) 若a与b不变，e = 0时，求此机构的行程速度变化系数K。 4.8 插床中的主机构，如图所示，它是由转动导杆机构ACB和曲柄滑块机构ADP组合而成。已知LAB=100mm，LAD=80mm，试求： 1) 当插刀P的行程速度变化系数K1.4时，曲柄BC的长度LBC及插刀的行程h ； 2) 若K=2时，则曲柄BC的长度应调整为多少? 此时插刀P的行程h是否变化? 题4.8图 题4.9图 4.9 图示两种形式的抽水唧筒机构，图a以构件1为主动手柄，图b以构件2为主动手柄。设两机构尺寸相同，力F垂直于主动手柄，且力F的作用线距点B的距离相等，试从传力条件来比较这两种机构哪一种合理。 4.10 图示为脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。铰链中心A、B在铅垂线上，要求踏板DC在水平位置上下各摆动10，且l DC=500mm，l AD=1000mm 。试求曲柄AB和连杆BC的长度l AB和l BC，并画出机构的死点位置。 题4.10图 题4.11图4.11 图示为一实验用小电炉的炉门装置，在关闭时为位置El，开启时为位置E2，试设计一四杆机构来操作炉门的启闭(各有关尺寸见图)。在开启时炉门应向外开启，炉门与炉体不得发生干涉。而在关闭时，炉门应有一个自动压向炉体的趋势(

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