孙桓《机械原理》(第8版)课后习题-第一章至第七章(上册)【圣才出品】
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b．还可分为平面运动副和空间运动副。
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：（1）机构运动简图的用处： 通过对机构的组成和运动传递情况的表示，使得了解机械的组成和对机械进行运动和动 力分析变得十分简便。 （2）机构运动简图能表示出原机构组成构件和组成形式的特征。
图 2-1 送料机构
2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项?
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答：在计算平面机构的自由度时，应注意的事项： （1）正确计算运动副的数目。 ①两个以上构件同在一处以转动副相连接的复合铰链，m 个构件组成的复合铰链有（m －1）个转动副； ②以下情况只算一个运动副： a． 两构件在多处接触而构成转动副，且转动轴线重合； b． 两构件在多处接触而构成移动副，且移动方向彼此平行； c． 两构件构成为平面高副，且各接触点处的公法线彼此重合。 ③若两构件在多处相接触而构成平面高副，而在各接触点处的公法线方向彼此不重合， 则构成了一个复合高副，相当于一个低副。 （2）要除去局部自由度。 （3）要除去虚约束。
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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；……
2-3 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?什么是欠驱机构和冗驱机构，它们在机械工程中有何重要 意义？
答：（1）机构具有确定运动的条件：机构的原动件数目等于机构自由度的数目。 （2）当机构的原动件数小于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生如下情况： a．原动件数小于机构的自由度，机构的运动将不完全确定； b．原动件数大于机构的自由度，将导致机构中最薄弱环节的损坏。 （3）欠驱机构是指原动件数少于机构自由度的机构或机械系统；冗驱机构是指原动件 数多于机构自由度的机构或机械系统。 （4）欠驱机构和冗驱机构在机械工程中的重要意义 ①欠驱机构 运动遵循最小阻力定律，欠驱机构或装置将简化机构，增加机构的灵巧性和自适应性等。 ②冗驱机构 a． 若各原动件的运动彼此协调，各原动件将同心协力来驱动从动件运动；
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第二部分 课后习题
第1章 绪 论
本章无课后习题。
第 2 章 机构的结构分析
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：（1）构件是指由一个或者多个零件刚性连接而成的独立运动的单元体，它是组成 机构的基本要素之一。 （2）运动副是指由两个构件直接接触而组成的可动的连接；运动副元素是指两构件上 能够参加接触而构成运动副的表面。 （3）运动副的分类： ①根据运动副的约束度分类 可分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副和Ⅴ级副； ②根据构成运动副的两构件的接触情况分类 可分为高副和低副两种； ③根据运动副的封闭形式分类 可分为几何封闭或形封闭运动副和力封闭运动副； ④根据两构件之间的相对运动形式分类 a．可分为转动副或回转副（又称铰链）、移动副、螺旋副、球面副等；
对铰链 C、B、D 中任何一点，连接点的两构件上连接点的轨迹重合是受其它两处制约
作用的，因此只有一个虚约束。
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：（1）机构的组成原理是指任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原 动件和机架上而构成的原理。
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b． 增大了传动的可靠性，减小传动的尺寸和重量； c． 有利于克服机构处于某些奇异位形（即某些特殊位置和状态）时所受到的障碍。
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。 答：（1）最小阻力定律是指当机构的原动件数目小于机构自由度时，机构优先沿阻力 最小的方向运动的性质。 （2）机械工程中应用最小阻力定律的实例 ①空调水系统冷热水循环泵的变转速运行即运用了最小阻力控制； ②送料机构。例如图 2-1 所示的送料机构，其自由度为 2，而原动件只有曲柄 1 一个。 根据最小阻力定律，机构将沿阻力最小的方向运动。因此在推程时摇杆 3 将首先沿逆时针 方向转动（因转动副中摩擦力小于移动副中摩擦力），直到推爪臂 3′碰上挡销 a′为止， 这一过程使推爪向下运动，并插入工件的凹槽中。此后，摇杆 3 与滑块 4 成为一体，一道 向左推送工件。在回程时，摇杆 3 要先沿顺时针方向转动，直到推爪臂 3′碰上挡销 a″为 止，这一过程，使推爪向上抬起脱离工作。此后，摇杆 3 又与滑块 4 成为一体一道返回。 如此继续进行，就可将工件一个个推送向前。
2-6 如图 2-2 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?
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图 2-2 椭圆机构
答：（1）不能说该机构有三个虚约束。
（2）原因如下：
（2）基本杆组是指不能再拆的最简单的自由度为零的构件组。 （3）基本杆组的特性：自由度为零、不可再分。 （4）基本杆组的级别及机构的级别的确定 ①基本杆组的级别等于杆组中包含有最多运动副的构件的运动副数目； ②机构的级别即为机构中最高级别基本杆组的级别。
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：（1）平面高副机构进行“高副低代”的原因： 便于对含有高副的平面机构进行分析研究。 （2）“高副低代”应满足的条件： ①代替前后机构的自由度完全相同； ②代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同。
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b．还可分为平面运动副和空间运动副。
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：（1）机构运动简图的用处： 通过对机构的组成和运动传递情况的表示，使得了解机械的组成和对机械进行运动和动 力分析变得十分简便。 （2）机构运动简图能表示出原机构组成构件和组成形式的特征。
图 2-1 送料机构
2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项?
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答：在计算平面机构的自由度时，应注意的事项： （1）正确计算运动副的数目。 ①两个以上构件同在一处以转动副相连接的复合铰链，m 个构件组成的复合铰链有（m －1）个转动副； ②以下情况只算一个运动副： a． 两构件在多处接触而构成转动副，且转动轴线重合； b． 两构件在多处接触而构成移动副，且移动方向彼此平行； c． 两构件构成为平面高副，且各接触点处的公法线彼此重合。 ③若两构件在多处相接触而构成平面高副，而在各接触点处的公法线方向彼此不重合， 则构成了一个复合高副，相当于一个低副。 （2）要除去局部自由度。 （3）要除去虚约束。
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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?什么是欠驱机构和冗驱机构，它们在机械工程中有何重要 意义？
答：（1）机构具有确定运动的条件：机构的原动件数目等于机构自由度的数目。 （2）当机构的原动件数小于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生如下情况： a．原动件数小于机构的自由度，机构的运动将不完全确定； b．原动件数大于机构的自由度，将导致机构中最薄弱环节的损坏。 （3）欠驱机构是指原动件数少于机构自由度的机构或机械系统；冗驱机构是指原动件 数多于机构自由度的机构或机械系统。 （4）欠驱机构和冗驱机构在机械工程中的重要意义 ①欠驱机构 运动遵循最小阻力定律，欠驱机构或装置将简化机构，增加机构的灵巧性和自适应性等。 ②冗驱机构 a． 若各原动件的运动彼此协调，各原动件将同心协力来驱动从动件运动；
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第二部分 课后习题
第1章 绪 论
本章无课后习题。
第 2 章 机构的结构分析
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：（1）构件是指由一个或者多个零件刚性连接而成的独立运动的单元体，它是组成 机构的基本要素之一。 （2）运动副是指由两个构件直接接触而组成的可动的连接；运动副元素是指两构件上 能够参加接触而构成运动副的表面。 （3）运动副的分类： ①根据运动副的约束度分类 可分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副和Ⅴ级副； ②根据构成运动副的两构件的接触情况分类 可分为高副和低副两种； ③根据运动副的封闭形式分类 可分为几何封闭或形封闭运动副和力封闭运动副； ④根据两构件之间的相对运动形式分类 a．可分为转动副或回转副（又称铰链）、移动副、螺旋副、球面副等；
对铰链 C、B、D 中任何一点，连接点的两构件上连接点的轨迹重合是受其它两处制约
作用的，因此只有一个虚约束。
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：（1）机构的组成原理是指任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原 动件和机架上而构成的原理。
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b． 增大了传动的可靠性，减小传动的尺寸和重量； c． 有利于克服机构处于某些奇异位形（即某些特殊位置和状态）时所受到的障碍。
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。 答：（1）最小阻力定律是指当机构的原动件数目小于机构自由度时，机构优先沿阻力 最小的方向运动的性质。 （2）机械工程中应用最小阻力定律的实例 ①空调水系统冷热水循环泵的变转速运行即运用了最小阻力控制； ②送料机构。例如图 2-1 所示的送料机构，其自由度为 2，而原动件只有曲柄 1 一个。 根据最小阻力定律，机构将沿阻力最小的方向运动。因此在推程时摇杆 3 将首先沿逆时针 方向转动（因转动副中摩擦力小于移动副中摩擦力），直到推爪臂 3′碰上挡销 a′为止， 这一过程使推爪向下运动，并插入工件的凹槽中。此后，摇杆 3 与滑块 4 成为一体，一道 向左推送工件。在回程时，摇杆 3 要先沿顺时针方向转动，直到推爪臂 3′碰上挡销 a″为 止，这一过程，使推爪向上抬起脱离工作。此后，摇杆 3 又与滑块 4 成为一体一道返回。 如此继续进行，就可将工件一个个推送向前。
2-6 如图 2-2 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?
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图 2-2 椭圆机构
答：（1）不能说该机构有三个虚约束。
（2）原因如下：
（2）基本杆组是指不能再拆的最简单的自由度为零的构件组。 （3）基本杆组的特性：自由度为零、不可再分。 （4）基本杆组的级别及机构的级别的确定 ①基本杆组的级别等于杆组中包含有最多运动副的构件的运动副数目； ②机构的级别即为机构中最高级别基本杆组的级别。
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：（1）平面高副机构进行“高副低代”的原因： 便于对含有高副的平面机构进行分析研究。 （2）“高副低代”应满足的条件： ①代替前后机构的自由度完全相同； ②代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同。