机构结构分析答案
机械原理习题及答案
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l AB=180mm , l BC=280mm , l BD=450mm ,l CD=250mm ,l AE =120mm ,φ=30º, 构件AB上点E的速度为v E=150 mm /s ,试求该位置时C、D两点的速度及连杆2的角速度ω2。
2.3 在图示的摆动导杆机构中，已知l AB=30mm , l AC=100mm , l BD=50mm ,l DE=40mm ,φ1=45º,曲柄1以等角速度ω1=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l AB =50mm , l BC =200mm , x D =120mm , 原动件的位置φ1=30º, 角速度ω1=10 rad/s ，角加速度α1=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。
平面机构的结构分析机械原理习题集答案
2）求 、
3）求当 =0时
由渐开线函数表查得：
2、试问渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数 应为多少，又当齿数大于以上求得的齿数时，基圆与齿根圆哪个大？
解
由 有
当齿根圆与基圆重合时，
当 时，根圆大于基圆。
3、一个标准直齿圆柱齿轮的模数 =5mm，压力角 =20º，齿数 =18。如图所示，设将直径相同的两圆棒分别放在该轮直径方向相对的齿槽中，圆棒与两侧齿廓正好切于分度圆上，试求1）圆棒的半径 ；2）两圆棒外顶点之间的距离（即棒跨距） 。
机构的基本杆组图为
此机构为Ⅱ级机构
3）取构件EG为原动件时
此机构的基本杆组图为
此机构为Ⅲ级机构
平面机构的运动分析
1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号 直接标注在图上）。
2、在图a所示的四杆机构中， =60mm， =90mm， = =120mm， =10rad/s，试用瞬心法求：
1）当 = 时，点C的速度 ；
解
取坐标系xAy，并标出各杆矢量及方位角如图所示：
1）位置分析机构矢量封闭方程
分别用 和 点积上式两端，有
故得：
2）速度分析式a对时间一次求导，得
上式两端用 点积，求得：
式d）用 点积，消去 ，求得
3）加速度分析将式（d）对时间t求一次导，得：
用 点积上式的两端，求得：
用 点积（g），可求得：
351.063
平面连杆机构及其设计
1、在图示铰链四杆机构中，已知： =50mm， =35mm， =30mm， 为机架，
1）若此机构为曲柄摇杆机构，且 为曲柄，求 的最大值；
2）若此机构为双曲柄机构，求 的范围；
机械原理 课后习题答案
⎛ ⎜ ⎝
m / s2 mm
⎞ ⎟ ⎠
作加速度图
C
2
3
D
B
p(d) 4
(c3)
b2 (b1) (b3)
题3-8 c) 解(续2)
[解]
（3）加速度分析 aB 2 (= aB1) → aB3 → aC 3
1) 求aB2
A 1 ω1
2) 求aB3
aB3
=
an B3D
+
at B3D
=
aB
2
+
ak B3B2
得d点
p(c3)
E
vD = μv pd = 0.005 × 44.6 = 0.223 (m / s)
作 de ⊥ bc2
并使
de = DE = lDE = 40 bd BD lBD 50
得e点
vE = μv pe = 0.005 × 32.0 = 0.16 (m / s)
3) 求ω2
ω2
=
vC 2B lBC
p' = 2p'l + p'h − 3n' = 2 × 3 + 0 − 3× 2 = 0
p' = 2p'l + p'h − 3n' = 2 ×10 + 0 − 3×6 = 2
F = 3n − (2pl + ph − p') − F' = 3 × 11 − (2 × 17 + 0 − 2) − 0 =1
P24
B P23
3
2A
P12
1
4
D
P14
vE
=
vB
P13 E P13B
机械原理-郭宏亮-孙志宏-第二章答案
第2章机构的结构分析1．判断题（1）机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（错误 ）（2）在平面机构中，一个高副引入两个约束。
（错误 ）（3）移动副和转动副所引入的约束数目相等。
（正确 ）（4）一切自由度不为一的机构都不可能有确定的运动。
（错误 ）（5）一个作平面运动的自由构件有六个自由度。
（错误 ）2．选择题(1) 两构件构成运动副的主要特征是（ D ）。
A ．两构件以点线面相接触B ．两构件能作相对运动C ．两构件相连接D ．两构件既连接又能作一定的相对运动(2) 机构的运动简图与（ D ）无关。
A ．构件数目B ．运动副的类型C ．运动副的相对位置D ．构件和运动副的结构(3) 有一构件的实际长度0.5m L =，画在机构运动简图中的长度为20mm ，则画此机构运动简图时所取的长度比例尺l μ是（ D ）。
A ．25B ．25mm/mC ．1:25D ．0．025m/mm(4) 用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链共有（B ）个自由度。
A ．3B ．4C ．5D ．6(5) 在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（A ）。
A ．虚约束B ．局部自由度C ．复合铰链D ．真约束(6) 机构具有确定运动的条件是（ D ）。
A ．机构的自由度0≥FB ．机构的构件数4≥NC ．原动件数W ＞1D ．机构的自由度F ＞0, 并且=F 原动件数W(7) 如图2-34所示的三种机构运动简图中，运动不确定是( C )。
A ．（a ）和（b ）B ．（b ）和（c ）C ．（a ）和（c ）D ．（a ）、（b ）和（c ）(8) Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。
A ．三个构件和六个低副B ．四个构件和六个低副C ．二个构件和三个低副D ．机架和原动件(9) 有两个平面机构的自由度都等于１，现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，这时自由度等于（ B ）。
机构的结构分析补充例题与习题解答
二、补充例题
绘出图示机构的机构运动简图。
1 B2
A
4
O
3 ２-1 唧筒机构
O1 ２-2 回转柱塞泵
A
２-3 缝纫机 下针机构
2
4
注：构件1
的转角处
A
无转动副。
O 4
3
1
２-4 偏心轮 机构
B 2A
4
1
C
3
注：构件2的几何中心为B点，转动中心为A点！
高副数：PH = 1 F=3n － 2PL－ PH =3×6 －2×8 －1 = 1
机构的自由度数与原动件数目相等，机构具有 确定的运动。
差动机构
复合铰链: A处，两个低副 局部自由度： 无 虚约束： 无
活动构件数：n= 4 低副数：PL = 4
高副数：PH =2
F=3n － 2PL－ PH =3×4 －2×4 －2 = 2
f) 筛料机机构
复合铰链: 位置C ，算2个低副
复合铰链
C
局部自由度 1个
B
局部自由度
虚约束 E’
n= 7 PL = 9
E’ E F
G
AБайду номын сангаас
o
D
虚约束
PH = 1
C
B
F=3N － 2PL － PH =3×7 －2×9 －1 =2
A
E D
Fo
G
大筛机构需要两个原动件，才能具有确定的运动。
g) 压床机构
此方案能实 现设计意图， 使冲头4上下 运动吗？
为什么？问题 出在哪里？
问题出在这里！！
问题出在这里！！
修改方案
6 3
4
1
5
机械原理习题卡答案
4 试计算图 4 所示机构的自由度。不要求 解 该机构为空间机构，且公共约束 m=0，n=3，p5=2（A 处为转动副，C 处为移动副），p3=2 （B，D 处为球面副）；又由图可知，连杆 2 及 3 绕自身转动为局部自由度 F’=1。由式（1.3） 求得
F=6n – 5p5 – 3p3 – F’=6×3 – 5×2 – 3×2 – 1=1 故该机构的自由度为 1。
图8
8
第二章 机构的结构分析
9 试计算图 9 所示运动链的自由度，如有复合铰链、局部自由度、虚约束需明确指出，并判 断是否为机构。 解 齿轮 2’及 4’引入虚约束，A 处为复合铰链，得
F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×7 – (2×7+8 – 2) –0=1
图9
9
第二章 机构的结构分析
F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×8 – (2×12+0 – 1) –0=1
图7
7
第二章 机构的结构分析
8 试计算图 8 所示机构的自由度。 解 n=5，pl=7（B 处为复合铰链），ph=0，则
F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×5– (2×7+0 – 0) –0=1
三简答题1何谓凸轮机构的压力角它在凸轮机构的设计中有何重要意义2直动从动件盘形凸轮机构压力角的大小与该机构的哪些因素有关3在直动从动件盘形凸轮机构中若凸轮作顺时针方向转动从动件向上移动为工作行程则凸轮的轴心应相对从动件导路向左偏置还是向右偏置为好为什么若偏置得太多会有什么问题产生4在直动从动件盘形凸轮机构中试问同一凸轮采用不同端部形状的从动件时其从动件运动规律是否相同为什么5图示为一凸轮机构从动件推程位移曲线oabcab平行横坐标轴
机械原理作业册答案
第二章机构的结构分析-一、填空与选择题1、B、A2、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，2，14、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-19、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, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=12、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，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=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，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=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处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=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。
(d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。
(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=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。
(f) C处为复合铰链；计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=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。
机械原理习题参考答案
习题参考答案第二章机构的结构分析2-2 图2-38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，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
4351 2解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，结构均可：1为滚子；2为摆杆；3为滑块；4为滑杆；5为齿轮及凸轮；6为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。
试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
O齿轮及偏心轮ωA齿轮及凸轮BEFDC压头机架连杆滑杆滑块摆杆滚子解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 = 12-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2，F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(b)解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3，F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。
并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
解答：① 当未刹车时，F=3⨯6-2 ⨯8=2② 在刹车瞬时，F=3⨯5-2⨯7=1，此时构件EFG 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。
③ 完全刹死以后，F=3⨯4-2⨯6=0，此时构件EFG 、HIJ 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。
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（ 3）缝纫机的送布机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=4, P L =4, P H =2 F=3× 4-2 × 4-2=2 C 为局部自由度
（ 4）筛料机机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=7, P L =9, P H =1 F=3× 7-2 × 9-1=1 C 为复合铰链， F 为局部自由度
1-1 确定下列自由度，并指出其复合铰链，局部自由度及虚约束。 （ 1）平炉堵塞渣口机构
（2）推土机机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=6, P L =8, P H =1 F=3× 6-2 × 8-1=1
答案： 解： F=3n-2P L -P H n=6, P L =8, P H =1
（ 5）以构件 1 为原动件，进行杆组分析，并确定机构的级别。
答案：解： F=6× 3-8 × 2-1=1= 原动件数，可以 成为机构。 F 为局部自由度 高副化为低副： F=7× 3-10 × 2=1， 划分杆组可判定为Ⅲ级机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=5, P L =7 F=3× 5-2 ×7=1=原动件数，可以成为机构。 D 为复合铰链
答案：解： F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3× 7-2 × 10=1=原动件数，可以成为机构。
（ 3）
答案：解： F=3n-2P L -P H n=5, P L =7 F=3× 5-2 × 7=1<原动件数 =2 C 为复合铰链 所以此运动链不能成为机构。
（ 8）压缩机机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3× 7-2 × 10=1 C 为复合铰链
（ 9）电锯机构
*
（ 10 ）五杆机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=8, P L =11, P H =1 F=3×8-2 × 11-1=1 M为局部自由度
（ 13）轮系
答案：解： F=3n-2P L -P H n=3, P L =3, P H =2 F=3× 3-2 ×3-2=1
（ 14）夹紧机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=5, P L =7 F=3× 5-2 ×7=1 C 为复合铰链
（ 15）
答案：解： F=3n-2P L -P H n=6, P L =8, P H =1 F=3× 6-2 ×8-1=1 CD为虚约束， G为局部自由度
（ 5）椭圆规机构
（ 6）汽车自卸装置
答案：解： F=3n-2Pห้องสมุดไป่ตู้L -P H n=3, P L =4 F=3× 3-2 × 4=1 AB=BC=BD C 为虚约束
答案：解： F=3n-2P L -P H n=5, P L =7 F=3× 5-2 × 7=1
（ 7）直角定块机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=3, P L =4 F=3× 3-2 ×4=1 B 为虚约束
答案： 3） 解：以 5 为原动件，则成为Ⅱ级机构 以 1 为原动件，则成为Ⅲ级机构
（ 3）以构件 1 为原动件，进行杆组分析，并确定机构的级别。
（ 4）以构件 1 为原动件，进行杆组分析，并确定机构的级别。
答案：解： F=5 × 3-7 × 2=1 Ⅱ级机构
答案：解： F=5× 3-7 × 2=1 Ⅱ级机构
1-3 如图所示的六杆机构中： （ 1）分别以构件 4 和构件 1 为原动件，进行杆组分析，并确定机构 的级别。
（ 2）以构件 1 为原动件，进行杆组分析，并确定机构的级别。
答案：解： F=5× 3-7 ×2=1 1） 以 4 为原动件，Ⅱ级机构 2） 以 1 为原动件，Ⅲ级机构 解： F=5× 3-7 × 2=1
（ 16）筛选机构
答案：解： F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3× 7-2 × 10=1
（ 17）如图所示为一小型压力机，试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
答案：解： F=7×3-9 × 2-2=1 5—凸轮、齿轮一体 1—曲柄、齿轮一体
1-2 试计算图示各运动链的自由度（若含有复合铰链，虚约束或局部自由度，应明确指出）并判断其能否成为机构？（图示中绘有箭头的构件为原动件） （ 1） （2）
答案：解： F=3n-2P L -P H n=3, P L =4 F=3× 3-2 × 4=1 BC 为虚约束
（ 11）压榨机构
*
（ 12）轮系
答案：解： F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3×7-2 × 10=1 HDL、GCK、 EDCB、 IEM 为虚约束
答案：解： F=3n-2P L -P H n=4, P L =4, P H =2 F=3× 4-2 ×4-2=2