机械原理习题及答案

第1章 平面机构的结构分析

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。

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。

题图 题图

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)。

计算下列机构自由度，并说明注意事项。

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)。

题图

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第2章 平面机构的运动分析

试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。

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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 。

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）。

题图

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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。

题图

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

2pd 和加速度矢量2''d p 。

题图 在图示机构中，已知机构尺寸l AB =50mm , l BC =100mm, l CD =20mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=ω4=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ω2和角加速度α2的大小和方向。

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在图示机构构件1等速转动，已知机构尺寸l AB =100mm ,角速度为ω1= 20 rad/s ，原动件的位置φ1=

30o,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。

题图 题图

在图示导杆机构中，已知原动件1的长度为l 1 、位置角为φ1 ，中心距为l 4 ，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)。

在图示正弦机构中，已知原动件1的长度为l 1=100mm 、位置角为φ1= 45o 、角速度ω1= 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。

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ω1 ，试求图示位置滑枕的速度v C 。

题图 题图

在图示平锻机中的六杆机构中，已知各构件的尺寸为：l AB ＝120 mm ，l BC＝460 mm，l BD＝240 mm ，l DE ＝200 mm ，l EF ＝260 mm ,β＝30°，ω1 = l0 rad/s , x F＝500 mm ，y F ＝180mm 。欲求在一个运动循环中滑块3的位移S C、速度v C和加速度a C 及构件4、5的角速度ω4、ω5和角加速度α4、α5, 试写出求解步骤并画出计算流程图。

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第3章平面机构的动力分析

图示楔形机构中，已知γ=β=60°，有效阻力F r=1000N，各接触面的摩擦系数f =。试求所需的驱动力F d。

题图题图

在图示机构中，已知F5 =1000N，l AB=100 mm，l BC =l CD =2l AB，l CE = l ED= l DF，试求各运动副反力和平衡力矩M b。

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f v，滑块与导路的摩擦系数f。而作用在滑块3上的驱动力为F d。试求在图示位置时，需要作用在曲柄上沿x—x方向的平衡力F b（不计重力和惯性力）。

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在图示机构中，已知：x=250mm，y=200mm，l AS2=128mm，F d为驱动力，F r为有效阻力，m1= m3=，m2=，

I s2=·mm2，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。

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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数均为f =。设它们都是非跑合的，求使力臂转动的力矩M d。

图示机构中，已知x=110mm，y=40mm，φ1=45°，l AB=30 mm，l BC=71 mm，l CD=，l DE=28 mm，l ES2= mm；ω1=10 rad/s；m2=2 kg，I S2= kg·mm2。设构件5上作用的有效阻力F r=500 N，l EF=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M b。

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图示为一楔块夹紧机构，其作用是在驱动力F d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F d已知，求夹紧力F r；2）夹紧后撤掉F d，求滑块不会自行退出的几何条件。

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。

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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α=15°，滑块上B的载荷F v=20kN。螺杆为双头矩形螺纹，平均直径d2=30mm，螺距p=8mm。已知所有接触面的摩擦系数f =。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 。

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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：

P A=2kW、ηA=，P B=3Kw，ηB =；每对齿轮传动的效率η1=，每个支承的效率η2=，带传动的效率η3=。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

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。

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μl = 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。

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