机械原理课程-习题集及作业问题讲评

列速度矢量方程
b1
vB2=vB1+vB2B1
√√ √
？√ ？
p
vB2=μv pb2 方向：p→b2 列加速度矢量方程b’2
b2 π
B1、B2、B3
aKB2B1 ω1
vB2B1
aB2=anB1+atB1+aKB2B1+arB2B1
√√ √ √
√
？√ √ √ ？
b”1 kb’1
aKB2B1=2ω1vB2B1
第三章 平面机构的运动分析
3-8 题图3-8所示机构运动简图，比例尺为μl=0.001m/mm， 原动件1的角速度 ω1=10rad/s，方向顺时针；角加速度 α1=100rad/s，方向为逆时针。试求构件3的速度v3和加速度a2。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 作业问题讲评
3-8 题图3-8所示机构运动简图，比例尺为μl=0.001m/mm， 原动件1的角速度 ω1=10rad/s，方向顺时针；角加速度 α1=100rad/s，方向为逆时针。试求构件3的速度v3和加速度a2。
作业问题讲评
5-1 题图5-1所示铰链四杆机构，已知lBC=50mm，lCD=35mm， lAD=30mm，AD为机架，
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大 值；
（2）欲使此机构为双曲柄机构，求lAB的取值范围； （3）欲使此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。
解：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄， 按照杆长条件：lAB+lBC≤lCD+lAD lAB+50≤35+30， lAB≤15，所以， lABmax=15mm
B＇ γmin =γ’min
B1 A
B2 θ
γ’min C＇
B＂
C1
γ”min C＂ C2
《机械原理》
——习题集及作业问题讲评—— 丁洪生
北京理工大学机械与车辆学院 二零一二年二月
第一章 绪论
目录
第二章 平面机构的结构分析
第三章 平面机构的运动分析
第五章 平面连杆机构及其设计
第六章 凸轮机构及其设计
第七章 齿轮机构及其设计
第十一章 轮系及其设计
第四章 平面机构的力分析
第十四章 机械系统动力学
解 n ＝9，PL ＝13，PH＝0 F＝3n－2PL－PH ＝3×9－2×13－0 ＝1
作业问题讲评
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
作业问题讲评
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
（b）
虚约束
（e）
复合铰链
第二章 平面机构的结构分析
2-4 依据题图2-4b，修改题图2-4b的小冲床机构，使其自由 度F=1。要求提出多种修改方案
第三章 平面机构的运动分析
3-5 题图3-5所示为已知机构运动简图，且μl=0.001m/mm， ω1=100rad/s且为常数，试用相对运动图解法求出构件3上E 点的速度及加速度。
第三章 平面机构的运动分析
3-5 题图3-5所示为已知机构运动简图，且μl=0.001m/mm， ω1=100rad/s且为常数，试用相对运动图解法求出构件3上E 点的速度及加速度。
第三章 平面机构的运动分析
3-6 在题图3-6所示机构中，原动件以ω1=20rad/s等速转动， lAB=100mm，lBC=lCD=400mm。试用相对运动图解法求构件2、 3的角速度ω2、ω3及角加速度α2、α3。
第三章 平面机构的运动分析
3-7 题图3-7所示机构运动简图的比例尺为μl=0.005m/mm， 原动件的角速度 ω1=10rad/s，且为常数。试用相对运动图解 法求构件2、3的角速度角速度ω2、ω3及角加速度α2、α3。
第二章 平面机构的结构分析
2-2 抄画题图2-2所示机构简图，计算自由度。若有局部自由 度、复合铰链、虚约束，请在图上明确指出
（a）
（b）
（d）
（c） （e）
作业问题讲评
2-2 抄画题图2-2所示机构简图，计算自由度。若有局部自由 度、复合铰链、虚约束，请在图上明确指出
复合铰链
虚约束
（b）
第二章 平面机构的结构分析
lAD+lBC＞lAB+lCD， 30+50＞lAB+35，lAB ＜45 ，所以， 15＜lAB＜45
若AB杆为最长杆，AD杆为最短杆， lAD+lAB＞lBC+lCD， 30+lAB＞50+35，则 lAB＞55mm；
若AB杆最长杆的另一种情况（与其他三杆拉直共线）, 故，
lAB＜115mm= lAD+lBC+lCD ，所以 55＜lAB＜115
第一章 绪论
1-5 脚踏缝纫机和电动缝纫机相比，那种属于机器范畴，它 们都是机械吗？
第一章 绪论
1-6 构件和零件的相同点和不同点是什么？
第一章 绪论
1-7 机械原理研究对象是什么？
第二章 平面机构的结构分析
第二章 平面机构的结构分析
2-1 抄画题图2-1所示机构简图并计算自由度
（a）
（b）
第二章 平面机构的结构分析
2-1 抄画题图2-1所示机构简图并计算自由度
A
2
B
5 E
F G
6
17 C
一个构件
3 D
4
（a）
解 n ＝6，PL ＝8，PH＝1 F＝3n－2PL－PH ＝3×6－2×8－1 ＝1
6
一个构件 6
1A
E 5
4 2
C D3
6 （b） B
解 n ＝5，PL ＝7，PH＝0 F＝3n－2PL－PH ＝3×5－2×7－0 ＝1
以等角速度顺时针转动且ω1=10rad/s。试求： （1）在图上标出全部瞬心。
（2）机构在此位置时构件3的角速度的大小及方向。
0123 ∨∨∨ P01 P12 P23 ∨∨ P02 P13 ∨ P03
P∞12
P01
P03
P∞12 P23
P13
P02
第三章 平面机构的运动分析
3-4 求题图3-4所示为按照正确比例画出的机构运动简图。已 知ω1=10rad/s，且为常数。试用瞬心法求构件3的角速度。
第二章 平面机构的结构分析
2-2 抄画题图2-2所示机构简图，计算自由度。若有局部自由 度、复合铰链、虚约束，请在图上明确指出
（l）
（m）
第二章 平面机构的结构分析
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
（a） （d）
（b）
（c）
（e）
作业问题讲评
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
第十五章 机械的平衡设计与实验
第一章 绪论
第一章 绪论
1-1 说明机构和机器的相同点和不同点。
第一章 绪论
1-2 电子手表和石英手表的差异在何处，那种属于机械范畴。
第一章 绪论
1-3 机械式手表属于机构还是机器，为什么？
第一章 绪论
1-4 脚踏自行车和电动自行车相比，那种属于机器范畴，它 们都是机械吗？
第五章 平面连杆机构及其设计
第五章 平面连杆机构及其设计
5-1 题图5-1所示铰链四杆机构，已知lBC=50mm，lCD=35mm， lCD=30mm，AD为机架，
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大 值；
（2）欲使此机构为双曲柄机构，求lAB的取值范围； （3）欲使此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。
第三章 平面机构的运动分析
3-3 题图3-3所示为按正确比例画出的机构运动简图。构件1 以等角速度顺时针转动且ω1=10rad/s。试求：
（1）在图上标出全部瞬心。 （2）机构在此位置时构件3的角速度的大小及方向。
第三章 平面机构的运动分析
3-3 题图3-3所示为按正确比例画出的机构运动简图。构件1
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大 值；
（2）欲使此机构为双曲柄机构，求lAB的取值范围； （3）欲使此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。
（3）若此机构为双摇杆机构，则
按照杆长条件：lAB+lBC ＞ lCD + lAD，若AB杆为最短杆，那 么，lAB ＞15mm；若AD杆为最短杆，则
其中： D点在无穷远处 ，那么， 杆 lAD=∞； lCD=∞； 所以， lABmax=15mm lAB+lAD-lCD≤lBC
即： a+e ≤b
当e=0时，则 a ≤b
第五章 平面连杆机构及其设计
5-3 如题5-2图所示偏置曲柄滑块机构，已知le=10mm， lAB=20mm，lBC=70mm。试作图求：
（2）若此机构为双曲柄机构， 按照杆长条件：lAD+lBC≤lAB+lCD ，若AD杆为最短杆，那么 30+50≤lAB + 35， lAB≥45， 若AB杆为最长杆， lAD+lAB≤lBC+lCD，30+lAB≤50+35，则 lAB≤55mm；故，45≤lAB≤55
作业问题讲评
5-1 题图5-1所示铰链四杆机构，已知lBC=50mm，lCD=35mm， lAD=30mm，AD为机架，
作业问题讲评
P∞02
3-1 求题图3-1所示机构的全部瞬心，并说明那些事绝对瞬心
P∞23
P∞23
0123 ∨∨∨ P01 P12 P23 ∨∨ P02 P13 ∨ P03
P12
P01
P13
P∞03 P∞03
第三章 平面机构的运动分析
3-2 题图3-2所示机构中，已知lAB=lBC=20mm，lCD=40mm, ∠α=∠β=90°,ω1=100rad/s。试用瞬心法求C点的速度的大 小和方向。
aB2=μaπb’2 方向：π→b’2
第三章 平面机构的运动分析
3-9 对于题图3-2所示机构试用解析法求构件2、3的角速度ω2、 ω3及角加速度α2、α3。
第三章 平面机构的运动分析
3-10 在题图3-10所示正切机构中，已知原动件位置及构件尺 寸，原动件等速转动，角速度ω1=1rad/s，转向如图所示。试 用解析法求构件3的速度v3，及加速度a3。
第五章 平面连杆机构及其设计
5-2 题图5-2所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为曲柄的条件又是什么？
第五章 平面连杆机构及其设计
5-2 题图5-2所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为曲柄的条件又是什么？
解：依据有四杆机构曲柄的条件， lAB+lAD≤lBC+lCD，
列速度矢量方程 vB2=vB1+vB2B1 p
√√ √ ？√ ？
vB2=μv pb2 方向：p→b2
列加速度矢量方程 π aB2=anB1+aKB2B1+arB2B1
b2 b1
b’2
vB2B1 ω1
aKB2B1
√√ √ ？√ √
√ ？ b’1
aKB2B1=2ω1vB2B1
k aB2=μaπb’2 方向：π→b’2
（a）
（b）
第二章 平面机构的结构分析
2-5 对题图2-5所示机构进行杆组分析并确定机构级别
（a） Ⅲ级机构
（b） Ⅱ级机构
第二章 平面机构的结构分析
2-6 试在题图2-6所示四杆机构的基础上，通过附加杆组，构 成自由度F=1的六杆机构。
第二章 平面机构的结构分析
2-7 对题图2-7所示机构进行高副低代，并校核代换前后的自 由度是否相等。
2-7 对题图2-7所示机构进行高副低代，并校核代换前后的自 由度是否相等。
F＝3n－2PL－PH ＝3×4－2×5－1 ＝1
∵机构具有一个原
动件，且等于F
∴该机构具有确定 的相对运动
该机构的级别为 Ⅲ机构
第三章 平面机构的运动分析
第三章 平面机构的运动分析
3-1 求题图3-1所示机构的全部瞬心，并说明那些事绝对瞬心
第三章 平面机构的运动分析
3-6 在题图3-6所示机构中，原动件以ω1=20rad/s等速转动， lAB=100mm，lBC=lCD=400mm。试用相对运动图解法求构件2、 3的角速度ω2、ω3及角加速度α2、α3。
第三章 平面机构的运动分析
3-7 题图3-7所示机构运动简图的比例尺为μl=0.005m/mm， 原动件的角速度 ω1=10rad/s，且为常数。试用相对运动图解 法求构件2、3的角速度角速度ω2、ω3及角加速度α2、α3。
（1）滑块行程的长度H； （2）曲柄为原动件时，机构的最小传动角γmin； （3）滑块为原动件时，机构的死点位置。
第五章 平面连杆机构及其设计
5-3 如题5-2图所示偏置曲柄滑块机构，已知le=10mm， lAB=20mm，lBC=70mm。试作图求：
（1）滑块行程的长度H； （2）曲柄为原动件时，机构的最小传动角γmin； （3）滑块为原动件时，机构的死点位置。
2-2 抄画题图2-2所示机构简图，计算自由度。若有局部自由 度、复合铰链、虚约束，请在图上明确指出
（f）
（g）
（h）
（i）
（j）
（k）
作业问题讲评
2-2 抄画题图2-2所示机构简图，计算自由度。若有局部自由 度、复合铰链、虚约束，请在图上明确指出
（h）
此处为高副
接触。其中： 有1个局部自 由度；1个虚 约束。