机械原理(西工大第七版)习题册答案讲解
机械原理第七版习题解答解答(第1-3章)
e'
b'
' n2
方向
t n aC 2 = aB + aC 2 B + aC 2 B = aC 3 + a k + ar C 2C 3 C 2C 3 2 2 大小 1 l AB 2 lBC ？ 0 23vC 2C 3 ？
B A C B BC
49m / s2 , aC 2C3 23vC 2C3 0.7m / s2 C 2B
F 3n (2 p1 ph p) F 3 6 (2 7 3 0) 0 1
齿轮3，5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数 目不同，因为3，5处只有一个高副，而齿条7与齿轮5在齿 的两侧面均保持接触，故为两个高副。
3-1
何为速度瞬心？相对瞬心与绝对瞬心有何异同点？
解（1）取比例尺作机构运动简图如图所示：
（2） 自由度：F
3n (2 p1 ph ) 3 3 (2 4 0) 1
2-16 试计算图示各机构的自由度。图a、d为齿轮-连杆组 合机构；图b为凸轮-连杆组合机构（图中D处为铰接在一起 的两个滑块）；图c为一精压机构。并问在图d所示机构中， 齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是 否相同，为什么？ F D
2 、要除 去局 部 自由度 3 、 要 除 去 虚 约 束 2-11 图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，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，分析其是否能实现 设计意图，并提出修改方案。
F
D
F 3n (2 p1 ph p) F 3 4 (2 5 1 0) 0 1
机械原理(西工大第七版)习题册答案
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,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A上，只能作为一个活动件，故3=n3=lp1=hp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哥很爱你~~你懂得，哥很费解！！！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)。
讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。
题2-2 图a所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
第七版《机械原理》-西北工业大学孙恒-配套习题册答案详解
题 2-8 图示为一刹车机构。刹车时，操作杆 1 向右拉，通过构件 2、3、4、5、6 使两闸瓦刹住车轮。试计 算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。（注：车轮不属于刹车机构中的构件。）
解：1)未刹车时，刹车机构的自由度
n 6 pl 8 ph 0
F 3n 2 pl ph 3 6 28 0 2
2) n 5 pl 7 ph 0
F 3n 2 pl ph 35 2 7 0 1
所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能 为机架，
自由度，并作出大腿弯曲 90 度时的机构
简图。大腿弯曲 90 度时的机构运动简图
题 2-6 试计算如图所示各机构的自由度。图
a、d 为齿轮-连杆组合机构；图 b 为凸轮-连
销子与件 5 上的连杆曲线槽组成的销槽联接使活动台板实现收
放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物，活
动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件 2，使铰链 B、D 重合时，活动台板才可收起（如图中双
点划线所示）。现已知机构尺寸 lAB=lAD=90mm,lBC=lCD=25mm，试绘制机构的运动简图，并计算其自由度。
p 2 pl ph 3n 2 17 3 310 3 4 局部自由度 F 4
F 3n (2 pl ph p) F 313 (217 4 4) 4 1
解法二：如图 2-7（b）
局部自由度 F 1 F 3n (2 pl ph p) F 3 3 (2 3 1 0) 1 1
压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成： 此机构由偏心轮 1’（与齿轮 1 固结）、连杆 2、滑杆 3、摆杆 4、齿轮 5、滚子 6、滑块 7、冲头 8 和机 架 9 组成。偏心轮 1’与机架 9、连杆 2 与滑杆 3、滑杆 3 与摆杆 4、摆杆 4 与滚子 6、齿轮 5 与机架 9、滑 块 7 与冲头 8 均组成转动副，滑杆 3 与机架 9、摆杆 4 与滑块 7、冲头 8 与机架 9 均组成移动副，齿轮 1
机械原理(西工大第七版)习题选解
Ｆ＝３n-（2pL+ｐH）=3×5-(2×7＋０）=１
或Ｆ＝３n-（２pL+ｐH-p＇)－F'＝3×1１-(2×17＋０-２）-0=1
ｄ)分析：A、Ｂ、Ｃ为复合铰链；D处高副的数目为2。不存在局部自由度和虚约束。
构件3：与构件2构成凸轮高副；与机架5构成转动副；与机架4构成转动副。所以构件３的符号为图b)。
构件4:与机架3构成转动副；与机架5构成移动副。所以构件４的符号为图c)或图d）。
将这些构件符号依次连接起来，就得到机构运动简图，如题２－11答图ａ）或ｂ)所示。
机构运动简图,如题2-１１答图ａ)或b)所示。
可知,该机构不能运动，不能实现设计意图。
分析修改方案
因为原动件的数目为1,所以修改的思路为:将机构的自由度由0变为1。因此，修改方案应有2种。
方案１：给机构增加1个构件(增加3个独立运动)和1个低副（增加2个约束),使机构自由度增加1，即由0变为1。如题2-11答图ｃ）、ｄ)、ｅ)所示。
方案2：将机构中的１个低副（2个约束）替换为1个高副(1个约束),使机构中的约束数减少１个，从而使机构自由度增加１,即由0变为1。如题２-11答图f)所示。
不通过运动副直接相联的两构件的瞬心位置，借助三心定理来确定:
对于构件1、2、3，Ｐ13必在由P12和Ｐ23确定的直线上,而对于构件１、4、3,P1３又必在由P14和Ｐ34确定的直线上,故上述两直线的交点即为P1３。
对于构件２、3、4，P24必在由P２3和P34确定的直线上，而对于构件2、１、４，P24又必在由P1２及Ｐ1４确定的直线上（两个无穷远点确定的直线）,故上述两线的交点即为Ｐ24，即P2（２×7＋3)=１
机械原理第七版课后答案
机械原理第七版课后答案
1. 机械原理是工程学中的重要基础课程，它涉及到机械结构、运动学、动力学等方面的知识，对于理解和设计各种机械系统都具有重要意义。
在学习机械原理的过程中，课后习题是检验学生对知识掌握程度的重要手段。
因此，以下是机械原理第七版课后答案，供大家参考。
2. 第一章机械原理基础知识。
1. 什么是机械原理？
答，机械原理是研究机械运动规律和机械结构工作原理的科学。
2. 机械原理的研究对象包括哪些方面？
答，机械原理的研究对象包括机械结构、运动学、动力学等方面的知识。
3. 第二章机械结构。
1. 什么是机械结构？
答，机械结构是由零件和零件之间的连接构成的整体。
2. 机械结构的作用是什么？
答，机械结构的作用是传递和转换力、运动和能量。
4. 第三章运动学。
1. 什么是运动学？
答，运动学是研究物体运动状态、运动轨迹和运动规律的学科。
2. 运动学的研。
机械原理答案全解(西工大)
机械原理课后习题答案（顺序有点乱，不过不影响）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置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。
1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上的弹簧合页；4)可调臂台灯机构；5)剥线钳；6)磁带式录放音机功能键操纵机构；7)洗衣机定时器机构；8)轿车挡风玻璃雨刷机构；9)公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构；…。
2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副?试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。
2-11图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j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^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。
机械原理习题答案
机械原理习题答案篇一：机械原理_课后习题答案第七版《机械原理》作业题解第二章机构的构造分析F＝3n－2pl－ph ＝3×－2×－1＝0 34 F = 3n ? (2pl + ph )= 3 ×4 ? (2 ×5 + 1) = 17 438 5 2 9 1-1' F = 3n ?(2pl + ph ? p') ? F'= 3 ×8 ? (2 ×10 + 2 ? 0) ?1= 1篇二：机械原理第七版西北工业大学习题答案(特别全答案详解).doc第二章平面机构的构造分析题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，以到达冲压的目的。
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?1F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0的自由度。
尽在轴A上，只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)。
置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
机械原理第七版课后习题答案
补充题
1 如图所示，楔块机构中，已知γ ＝β ＝60°，Q＝1000N 格接触面摩擦系数 f＝0.15，如 Q 为 有效阻力，试求所需的驱动力 F。
解:对机构进行受力分析,并作出力三角形如图。 对楔块 1，
F F R 21 F R 31 0
由正弦定理有
sin(60o 2） sin(90o ） F FR 21
7-11 某内燃机的曲柄输出力矩 Md 随曲柄转角ψ 的变化曲线如图所示，其运动周期ψ T＝π ，曲 柄的平均转速 nm＝620r/min。当用该内燃机驱动一阻抗力为常数的机械时，如果要求其运转不均匀 系数δ ＝0.01。试求 1） 曲柄的最大转速 nmax 和相应的曲柄转角位置 φmax； 2） 装在曲轴上的飞轮转动惯量 JF（不计其余构件的转动惯量） 。
FR12
A ω 21 1 M 4 O 2 ω 23
ω
B F
3
FR32
解：上图构件 2 依然受压力。因在转动副 A 处 2、1 之间的夹角∠OAB 逐渐减小，故相对角速 度ω 21 沿顺时针方向，又因 2 受压力，故 FR12 应切于摩擦圆的下方；在转动副 B 处，2、3 之间的夹 角∠OBA 逐渐减小，故相对角速度ω 23 沿逆时针方向， FR32 应切于摩擦圆的下方。 4 O M 1 FR12 B
2
解法 3 根据运动副的自锁条件确定。 由于工件被夹紧后 P 力就被撤消，故楔块 3 的受力如图 b 所示，楔块 3 就如同一个受到 R23（此时为 驱动力）作用而沿水平面移动的滑块。故只要 R23 作用在摩擦角 φ 之内，楔块 3 即发生自锁。 R23 与垂直方向之间的夹角是 α-φ,要使 R23 作用在摩擦角 φ 之内,即
解：该系统的总效率为
机械原理习题答案
机械原理习题答案篇一：机械原理_课后习题答案第七版《机械原理》作业题解第二章机构的结构分析F＝3n2plph＝3×2×1＝034F=3n?=3×4?=174385291-1’F=3n??F’=3×8??1=1篇二：机械原理第七版西北工业大学习题答案.doc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。
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?3pl?3ph?1F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0的自由度。
尽在轴A上，只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。
在构件3、4之间加一连杆及一个转动副。
在构件3、4之间加一滑块及一个移动副。
在构件3、4之间加一滚子及一个平面高副。
置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。
题2-2图a所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心o连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕c轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使c轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。
机械原理第七版习题解答(第4、7、11章)
nmax
(1 2 )nm
(1 0.01) 620 623.1r / min 2
3)求装在曲轴上旳飞轮转动惯量 JF :
Wmax AbABc
(200 116.67) ( 20 200 116.67 130 200 116.67)
2
6 180
200
180
200
67.26N m
小圆为摩擦圆）。 C
1
《机械原理》习题课
解 arctan f
总反力 FR12 及 FR32 旳方位如图
F F
题4-14
机械原理习题解答
(第7章-机械旳运转及其速度波动旳调整)
《机械原理》习题课
7-7图示为一机床工作台旳传动系统。设已知各齿 轮旳齿数，齿轮3旳分度圆半径r3，各齿轮旳转动
惯量 J1, J2 , J2, J3 ，齿轮1直接装在电动机轴上，
故J F
900Wmax
2n2[ ]
900 67.26
2 6202 0.01
1.596kg m2
机械原理习题解答
(第11章-齿轮系及其设计)
《机械原理》习题课
11-11图示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均已
知，试求传动比 i15，并指出当提升重物时手柄旳
转向。
《机械原理》习题课
答 此轮系为空间定 轴轮系，且
故J1中包括了电动机转子旳转动惯量；工作台和 被加工零件旳重量之和为G。当取齿轮1为等效构 件时，试求该机械系统旳等效转动惯量Je。
《机械原理》习题课
解 根据等效转动惯量旳等效原则，有
1 2
J
2
e1
1 2
J112
1 2
(J2
J2 )22
机械原理(西工大)最全课后习题答案
2) n 7 pl 10 ph 0 F 3n 2 pl ph 3 7 2 10 0 1
题2-4
题 2-5 图 a 所示是为高位截肢的 人所设计的一种假肢膝关节机构， 该机构能保持人行走的稳定性。
若以颈骨 1 为机架， 试绘制其机构运动简图和计算其 自由度，并作出大腿弯曲 90 度时
F 3n (2 pl ph p) F 3 7 (2 8 2 0) 2 1
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保1据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资0配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高高与中中带资资负料料荷试试下卷卷高问总中题体2资2配料，置试而时卷且，调可需控保要试障在验各最；类大对管限设路度备习内进题来行到确调位保整。机使在组其管高在路中正敷资常设料工过试况程卷下中安与，全过要，度加并工强且作看尽下护可都关能可于地以管缩正路小常高故工中障作资高；料中对试资于卷料继连试电接卷保管破护口坏进处范行理围整高，核中或对资者定料对值试某，卷些审弯异核扁常与度高校固中对定资图盒料纸位试，置卷.编工保写况护复进层杂行防设自腐备动跨与处接装理地置，线高尤弯中其曲资要半料避径试免标卷错高调误等试高，方中要案资求，料技编试5术写卷、交重保电底要护气。设装设管备置备4线高动调、敷中作试电设资，高气技料并中课术3试且资件中、卷拒料中包管试绝试调含路验动卷试线敷方作技槽设案，术、技以来管术及避架系免等统不多启必项动要方方高式案中，；资为对料解整试决套卷高启突中动然语过停文程机电中。气高因课中此件资，中料电管试力壁卷高薄电中、气资接设料口备试不进卷严行保等调护问试装题工置，作调合并试理且技利进术用行，管过要线关求敷运电设行力技高保术中护。资装线料置缆试做敷卷到设技准原术确则指灵：导活在。。分对对线于于盒调差处试动，过保当程护不中装同高置电中高压资中回料资路试料交卷试叉技卷时术调，问试应题技采，术用作是金为指属调发隔试电板人机进员一行，变隔需压开要器处在组理事在；前发同掌生一握内线图部槽纸故内资障，料时强、，电设需回备要路制进须造行同厂外时家部切出电断具源习高高题中中电资资源料料，试试线卷卷缆试切敷验除设报从完告而毕与采，相用要关高进技中行术资检资料查料试和，卷检并主测且要处了保理解护。现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
机械原理第七版西北工业大学课后习题答案
机械原理第7 章课后习题参考答案7—1 等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件是什么?7 —2 在什么情况下机械才会作周期性速度波动?速度波动有何危害?如何调节?答: 当作用在机械上的驱动力（力矩）周期性变化时，机械的速度会周期性波动。
机械的速度波动不仅影响机械的工作质量，而且会影响机械的效率和寿命。
调节周期性速度波动的方法是在机械中安装一个具有很大转动惯量的飞轮。
7 —3 飞轮为什么可以调速?能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么?答：飞轮可以凋速的原因是飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化．就需要较大的能量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小上升，即可将多余的能量吸收储存起来；而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢．飞轮又可将其储存的能量释放，以弥补能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。
非周期性速度波动的原因是作用在机械上的驱动力（力矩）和阻力（力矩）的变化是非周期性的。
当长时问内驱动力（力矩）和阻力（力矩）做功不相等，机械就会越转越快或越转越慢．而安装飞轮并不能改变驱动力（力矩）或阻力（力矩）的大小也就不能改变驱动功与阻力功不相等的状况，起不到调速的作用，所以不能利用飞轮来调节非周期陛速度波动。
7 —4 为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用?解：因为安装飞轮后，飞轮起到一个能量储存器的作用，它可以用动能的形式把能量储存或释放出来。
对于锻压机械来说，在一个工作周期中，工作时间很短．而峰值载荷很大。
安装飞轮后．可以利用飞轮在机械非工作时间所储存能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，达到节能的目的，因此可以说安装飞轮能起到节能的作用。
27 —5由式J F=A Wax/ （3 m ［S ］）,你能总结出哪些重要结论（希望能作较全面的分析）？答：①当厶Wax 与3 m—定时，若［S ］下降，则J F增加。
所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。
机械原理(西工大第七版)习题册答案1——7章
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,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F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)。
11(c)题2-1(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-2 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
机械原理第七版习题解答(第10章)--齿轮
直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。
解 （1）根据题意确定两轮的齿数
i12
z2 z1
9 5
m
10
a 2 (z1 z2 ) 2 (z1 z2 ) 350
联立以上两式解得： z1=25， z2=45
4
《机械原理》习题解答
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机械原理习题解答 （第10章）
1
《机械原理》习题解答
10-23设有一渐开线标准齿轮，z 26, m 3mm, ha* 1, 20
求其齿廓曲线在分度圆和齿顶圆上的曲率半径及齿 顶圆压力角。
解： 齿顶圆半径
ra1 2来自(z2ha* )m
1 2
(26
2 1) 3
（2）计算两轮的几何尺寸如下，单位mm
d 2
5
《机械原理》习题解答
10-27试问当渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时， 其齿数 应为z多少？又当齿数大于以上求得的齿数 时，试问基圆与齿根圆哪个大？
解：
db mz cos
由d f db有：
d f m(z 2ha* 2c*)
42mm
分度圆半径
r 1 mz 1 3 26 39mm 22
2
《机械原理》习题解答
10-23设有一渐开线标准齿轮，z 26, m 3mm, ha* 1, 20 求其齿廓曲线在分度圆和齿顶圆上的曲率半径及齿 顶圆压力角。
基圆半径
rb r cos 39 cos 20 36.648mm
齿顶圆压力角
aa
arccos rb ra
arccos 36.648 42
机械原理(第七版)答案
∞ P34 ∞ P24
3
A
4
P14
( aII ) 级杆组 RRR
P34、P 13 D
A
P14
(b)
∞ P 12
∞ P23
p13
P24
1
2
3
P23 B
P24
1 14 A P
B
2 P 12
A
∞ P34
3
P 14
4
C
P 13 C P 34 4
(c )
(d)
P24
3
B
C P34
2
1
vM P 12 BP M
E P23
C
C2
2
C1
ϕ = 165�
P12 B
1 ϕ1 = 227
�
3
ω1
B2
ϕ2 = 26�
P34
A
4
P14
µ
l
D
m mm
= 0 . 002
B1
P24
解：
ω1 P12 P24 117.75 = = ω2 P P 30 12 14
ω2 =
P12 P14 30 ω1 = ×10 = 2.548rad / s P 117.75 12 P 24
D F B
n = 10，pl = 12，p h = 3，F ′ = 2，p ′ = 0 F = 3n − 2 p l − p h − F ′ + p′ C
= 3 × 10 − 2 × 12 − 3 − 2 =1
G
A
J
H I
解 2：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度（焊死） 。
E
n = 8，p l = 10，p h = 3 F = 3n − 2 p l − p h = 3 × 8 − 2 × 10 − 3 =1
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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,首先要计算机构的自由度。
尽管此 机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F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)。
讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-2 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。
故解法一：7=n 9=l p 2=h p12927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F解法二：8=n 10=l p 2=h p 局部自由度1='F11210283)2(3=--⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l题2-3如图a 所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。
其偏心轮1绕固定轴A 转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C 转动的圆柱4中滑动。
当偏心轮1按图示方向连续转动时，可将设备中的空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。
由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。
试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(如图题2-3所示)ＡＢＣ１２３４题2-32) 3=n 4=l p 0=h p10423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F题2-4 使绘制图a 所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(如图2-4所示)2) 7=n 10=l p 0=h p101027323=-⨯-⨯=--=h l p p n F题2-5 图a 所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能保持人行走的稳定性。
若以颈骨1为机架， 试绘制其机构运动简图和计算其自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构运动简图。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
大腿弯曲90度时的机构运动简图如虚线所示。
(如图2-5所示) 2) 5=n 7=l p 0=h p10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n F题2-6 试计算如图所示各机构的自由度。
图a 、d 为齿轮-连杆组合机构；图b 为凸轮-连杆组合机构（图中在D 处为铰接在一起的两个滑块）；图c 为一精压机机构。
并问在图d 所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？解： a) 4=n 5=l p1=h p11524323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fb) 解法一：5=n 6=l p 2=h p12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n F解法二：7=n 8=l p 2=h p 虚约束0='p局部自由度 2='F题2-512)0282(73)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h lc) 解法一：5=n 7=l p 0=h p10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n F解法二：11=n 17=l p 0=h p虚约束263010232=⨯-+⨯='-'+'='n p p p hl 局部自由度 0='F10)20172(113)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h ld) 6=n 7=l p 3=h p13726323=-⨯-⨯=--=h l p p n F齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。
齿条7与齿轮5的啮合为高副（因中心距未被约束，故应为双侧接触）将提供2个约束。
题2-7试绘制图a 所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。
并计算其机构的自由度（图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A 、B 、C 、D 处的滚子，使活塞在相应得气缸内往复运动。
图上AB=BC=CD=AD ）。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(如图2-7(b)所示)2) 此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活塞和机架组成。
凸轮与4个滚子组成高副，4个连杆、4个滚子和4个活塞分别在A 、B 、C 、D 处组成三副复合铰链。
4个活塞与4个缸（机架）均组成移动副。
解法一：13=n 17=l p 4=h p虚约束：因为AD CD BC AB ===，4和5，6和7、8和9为不影响机构传递运动的重复部分，与连杆10、11、12、13所带入的约束为虚约束。
机构可简化为图2-7（b ）重复部分中的构件数10='n 低副数17='l p 高副数3='hp 局部自由度3=''F 43103317232=-⨯-+⨯='-'+'='n p p p hl 局部自由度4='F)44172(133)2(3--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l解法二：如图2-7（b ） 局部自由度 1='F1)0132(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l题2-8 图示为一刹车机构。
刹车时，操作杆1向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。
试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
（注：车轮不属于刹车机构中的构件。
）解：1)未刹车时，刹车机构的自由度6=n 8=l p 0=h p1O32A E(b)20826323=-⨯-⨯=--=h l p p n F2)闸瓦G 、J 之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度5=n 7=l p 0=h p10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n F3)闸瓦G 、J 同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度4=n 6=l p 0=h p00624323=-⨯-⨯=--=h l p p n F题2-9 试确定图示各机构的公共约束m 和族别虚约束p ″，并人说明如何来消除或减少共族别虚约束。
解：(a)楔形滑块机构的楔形块1、2相对机架只能在该平面的x 、y 方向移动，而其余方向的相对独立运动都被约束，故公共约束数4=m ,为4族平面机构。
35==p p i()()()()∑+==⨯--⨯-=---=5113452466m i i p m i n m F3352660-=⨯-⨯=-=i ip n F 将移动副改为圆柱下刨，可减少虚约束。
Ａ题(b) 由于齿轮1、2只能在平行平面内运动，故为公共约束数3=m ,为3族平面机构。
25=p 14=p()()∑+==-⨯-⨯=--=---=51112223236m i h l ip p n pm i n m F241522660-=⨯-⨯-⨯=-=i ip n F 将直齿轮改为鼓形齿轮，可消除虚约束。
(c) 由于凸轮机构中各构件只能在平行平面内运动，故为3=m 的3族平面机构。
35=p14=p 1='F()()()()∑+=--⨯-='----=515353366m i ip F pm i n m F2114353660-=-⨯-⨯-⨯='--=F ip n F i将平面高副改为空间高副，可消除虚约束。
题2-10 图示为以内燃机的机构运动简图，试计算自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
如在该机构中改选EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者不同。
解：1)计算此机构的自由度7=n 10=l p 0=h p101027323=-⨯-⨯=--=h l p p n F2)取构件AB 为原动件时机构的基本杆组图2-10（b ）所示。
此机构为二级机构。
3)取构件GE 为原动件时机构的基本杆组图2-10（c ）所示。
此机构为三级机构。
图2-10(a)A1E B2D 3FG654C H 41572(c)23(b)67514763题2-11 图a 所示为一收放式折叠支架机构。
该支架中的件1和5分别用木DAE螺钉联接于固定台板1`和活动台板5`上，两者在D 处铰接，使活动台板能相对于固定台板转动。
又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆3上E 点处销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽联接使活动台板实现收放动作。
在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物，活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，使铰链B 、D 重合时，活动台板才可收起（如图中双点划线所示）。
现已知机构尺寸l AB =l AD =90mm,l BC =l CD =25mm ，试绘制机构的运动简图，并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(如图2-11所示) 2) E 处为销槽副，销槽两接触点公法线重合，只能算作一个高副。
4=n 5=l p 1=h p11524323=-⨯-⨯=--=h l p p n F第三章 平面机构的运动分析题3-1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P ij 直接标注在图上)解：题3-2 在图示在齿轮-连杆机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3 的传动比w1/w3. 解：1）计算此机构所有瞬心的数目152)1(=-=N N K2）为求传动比31ω需求出如下三个瞬心16P 、36P 、13P 如图3-2所示。