《机械原理》作业习题_第四章机械的效率和自锁
孙桓《机械原理》笔记和课后习题(含考研真题)详解(机械的效率和自锁)【圣才出品】
第5章机械的效率和自锁5.1 复习笔记一、机械的效率1．功和效率（1）机械效率①驱动功机械上的驱动功（输入功）为W d，有效功（输出功）为W r，损失功为W f。
则有W d＝W r＋W f②机械效率a．定义机械的输出功与输入功之比称为机械效率，反映了输入功在机械中的有效利用程度，以η表示。
b．计算方法用功计算时η＝W r/W d＝1－W f/W d；用功率计算时η＝P r/P d＝1－P f/P d；式中，P d——输入功率；P r——输出功率；P f——损失功率。
（2）损失率①定义机械的损失功与输入功之比称为损失率，以ξ表示。
②计算方法由定义有ξ＝W f/W d＝P f/P d。
注：η＋ξ＝1，由于摩擦损失不可避免，故必有ξ＞0和η＜1。
（3）效率的简便计算方法为便于效率的计算，可应用下式进行计算η＝理想驱动力/实际驱动力＝理想驱动力矩/实际驱动力矩①斜面机构正反行程的机械效率分别为η＝tanα/tan（α＋φ）η′＝tan（α－φ）/tanα式中，α——斜面夹角；φ——总反力与法向反力的夹角。
②螺旋机构拧紧和放松螺母时的效率计算式分别为η＝tanα/tan（α＋φv）η′＝tan（α－φv）/tanα式中，α——中径升角；φv——螺旋副的摩擦角。
2．机器（或机组）的效率已知各机构的效率可计算确定整个机构的效率。
常用机构的效率见教材表5-1。
（1）串联①计算公式由k个机器串联组成的机组，设各机器的效率分别为η1、η2、…、ηk，机组的输入功率为P d，输出功率为P r。
则整个串联机组的机械效率为η＝P r/P d＝（P1/P d）（P2/P1）…（P k/P k－1）＝η1η2…ηk②特点a．前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率；b．只要串联机组中任一机器的效率很低，就会使整个机组的效率极低；c．串联机器的数目越多，机械效率也越低。
③提高串联机组效率的措施a．减少串联机器的数目；b．优先提高效率最低机器的效率。
西工大教材-机械原理各章习题及答案
电动机所需的功率为
p = ρ • v /η = 5500 ×1.2 ×10−3 / 0.822 = 8.029(KW )
5-8 在图示斜面机构中，设已知摩擦面间的摩擦系数 f=0.2。求在 G 力作用下（反行程），此斜面 机构的临界自锁条件和在此条件下正行程（在 F 力作用下）的效率。 解 1）反行程的自锁条件 在外行程（图 a），根据滑块的平衡条件：
解 1 ） 取 比 例 尺 μ 1 ＝ 1mm/mm 绘 制 机 构 运 动 简 图 （ 图 b ）
(a)
2 ）计算该机构的自由度
n=7
pι=9
ph=2（算齿轮副，因为凸轮与齿轮为一体） p’=
F’= F=3n-2pe-ph
=3x7-2x8-2 =1
G7
D 64 C
EF
3
9
B
2
8
A
ω1
b)
2-6 试计算如图所示各机构的自由度。图 a、d 为齿轮一连杆组合机构；图 b 为凸轮一连杆组合 机构（图中在 D 处为铰连在一起的两个滑块）；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？
C3 重合点继续求解。
解 1）速度分析（图 b）取重合点 B2 与 B3，有
方向 大小 ？
v vv vB3 = vB2 + vB3B2 ⊥ BD ⊥ AB // CD ω1lAB ?
D
C
3 d3
ω3
4
ω3 90°
2
B（B1、B2、B3）
ω1
A1 ϕ = 90°
机械的效率和自锁
F = G tan(α − 2ϕ )
结束
§2 机械的自锁
四、举例
3、偏心卡具：在工件反力作用下的自锁条件 、偏心卡具：
结束
§2 机械的自锁
四、举例
3、偏心卡具：在工件反力作用下的自锁条件 、偏心卡具： 去除后，卡具不松脱， F 去除后，卡具不松脱，则必 须使反力FR23与摩擦圆 ρ 相割 由几何条件： 由几何条件： S-S ≤ ρ 由直角三角形ABC知： 知 由直角三角形 S1 = AC = R sinϕ ϕ 又由直角三角形OAE知： 知 又由直角三角形 S = OE = e sin(δ - ϕ ) 自锁条件： 自锁条件： O δ s1
自锁条件： 自锁条件： a [ ρ 驱动力（外力的合力）作用于摩擦圆之内时，则发生自锁。 驱动力（外力的合力）作用于摩擦圆之内时，则发生自锁。
结束
§2 机械的自锁
三、自锁时的力学特征
3、机械的自锁 、
1）由力分析求得的机械可以克服的生产阻力 G ≤ 0 ） 2）机械效率 η ≤ 0（效率越小自锁越可靠） ） （效率越小自锁越可靠）
§1 机械的效率
一、机械效率及其表达形式
1、机械效率 η Wd = Wr + Wf
输入功 （动力）
输出功 （克服生产阻力）
损耗功 （摩擦等）
机械效率： 机械效率：
η = Wr / Wd = 1 - Wf / Wd
机械损失率： 机械损失率： ξ = Wf / Wd
η + ξ = 1 损失不可避免 Wf → ξ > 0； η < 1 ；
s
.E
C R23 A ϕ B
e
F
D
ρ
e sin(δ − φ ) − R sin ϕ ≤ ρ
机械原理课后习题答案
第四章课后习题4—12图示为一曲柄滑块机构的三个位置，F为作用在活塞上的力转动副A及B上所画的小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时作用在连杆AB上的作用力的真实方向（构件重量及惯性力略去不计）。
解：上图中构件2受压力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐减小，故相对角速度ω21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在逐渐增大，相对角速度ω23也沿顺时针方向，故FR32应切于摩擦圆的上方。
R32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ω21沿顺时针方向，又因2受压力，故F R12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ω23沿逆时针方向，F R32应切于摩擦圆的下方。
解：上图构件2受拉力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐增大，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受拉力，故FR12应切于摩擦圆的上方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA逐渐减小，故相对角速度ω23沿顺时针方向，FR32应切于摩擦圆的下方。
4-13 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆2上的外载荷，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力FR12及FR32方位（不考虑构件的重量及惯性力，解：经受力分析，FR12的方向如上图所示。
在FR12的作用下，2相对于3顺时针转动，故FR32应切于摩擦圆的左侧。
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，R 21R310F F F ++=由正弦定理有21sin(602sin(90R F F ϕϕ+-=））o o ① 对楔块2，同理有R12R320Q F F ++=sin(90sin(602ϕϕ+-=））o o ②sin(602sin(602F Q ϕϕ+=⋅-））o o且有2112R R F F = ，8.53arctgf ϕ＝＝o ③联立以上三式，求解得F ＝1430.65N2 如图示斜面机构，已知：f （滑块1、2与导槽3相互之间摩擦系数）、λ（滑块1的倾斜角）、Q （工作阻力，沿水平方向），设不计两滑块质量，试确定该机构等速运动时所需的铅重方向的驱动力F 。
机械原理5机械效率与自锁
一、机械的效率
机械在稳定运转阶段恒有: Wd= Wr+Wf η ＝Wr / Wd ＝(Wd－Wf) /Wd ＝1－Wf /Wd
比值Wr / Wd反映了驱动功的有效利用程度， 称为机械效率。
用功率表示：η ＝Nr / Nd ＝(Nd－Nf) /Nd
＝1－Nf /Nd
分析：η 总是小于 1，当Wf 增加时将导致η 下降。
以上为效率计算方法，工程上更多地是用实验法
测定η ，表5－1列出由实验所得简单传动机构和运
动副的机械效率(P69-P70)。
表5-1 简单传动机械和运动副的效率
名称
传动形式
效率值
备注
圆柱齿 轮传动
6~7级精度齿轮传动
8级精度齿轮传动 9级精度齿轮传动 切制齿、开式齿轮传动
铸造齿、开式齿轮传动
6~7级精度齿轮传动
拧紧时：
M
d2 2
Gtg(
v )
理想机械： M0＝（d2 G tgα） / 2 η＝M0 / M ＝tgα/tg(α＋φv )
拧松时，驱动力为G，M’为阻力矩，则有：
实际驱动力：
G=2M’/d2 tg(α-φv )
理想驱动力： ∴
G0=2M’/d2 tgα η’＝G0/G ＝tg(α-φv ) / tgα
良好跑合、稀油润滑 稀油润滑 干油润滑
0.40~0.45 0.70~0.75
0.75~0.82 0.80~0.92 0.85~0.95
润滑良好
名称 带传动
链传动 摩擦轮
传动 滑动轴承 滚动轴承
螺旋传动
续表5-1 简单传动机械和运动副的效率
传动形式
效率值
备注
机械原理习题(附标准答案)
第二章一、单项选择题：1．两构件组成运动副的必备条件是。
A．直接接触且具有相对运动； B．直接接触但无相对运动；C．不接触但有相对运动； D．不接触也无相对运动。
2．当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将确定的运动。
A．有； B．没有； C．不一定3．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．虚约束； B．局部自由度； C．复合铰链4．用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有个自由度。
A．3； B．4； C．5； D．65．杆组是自由度等于的运动链。
A．0； B．1； C．原动件数6．平面运动副所提供的约束为A．1； B．2； C．3； D．1或27．某机构为Ⅲ级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是。
A．含有一个原动件组； B．至少含有一个基本杆组；C．至少含有一个Ⅱ级杆组； D．至少含有一个Ⅲ级杆组。
8．机构中只有一个。
A．闭式运动链； B．原动件； C．从动件； D．机架。
9．要使机构具有确定的相对运动，其条件是。
A．机构的自由度等于1； B．机构的自由度数比原动件数多1；C．机构的自由度数等于原动件数二、填空题：1．平面运动副的最大约束数为_____，最小约束数为______。
2．平面机构中若引入一个高副将带入_______个约束，而引入一个低副将带入_____个约束。
3．两个做平面平行运动的构件之间为_______接触的运动副称为低副，它有_______个约束；而为_______接触的运动副为高副，它有_______个约束。
4．在平面机构中，具有两个约束的运动副是_______副或_______副；具有一个约束的运动副是_______副。
5．组成机构的要素是________和________；构件是机构中的_____单元体。
6．在平面机构中，一个运动副引入的约束数的变化范围是_______。
7．机构具有确定运动的条件是____________________________________________。
机械的效率和自锁(有答案)
§5 机械的效率和自锁填空题：1．设机器中的实际驱动力为rP ，在同样的工作阻力和不考虑摩擦时的理想驱动力为r P 0，则机器效率的计算式是η = r P 0/rP 。
2．设机器中的实际生产阻力为rQ ，在同样的驱动力作用下不考虑摩擦时能克服的理 想生产阻力为r Q 0,则机器效率的计算式是 η= r Q /rQ 0 。
3．假设某机器由两个机构串联而成，其传动效率分别为1η和2η，则该机器的传动效率为 1η*2η 。
4．假设某机器由两个机构并联而成，其传动效率分别为1η和2η，则该机器的传动效率为 （P 1*η1+ P 2*η2）/(P 1+P 2) 。
5. 从受力观点分析，移动副的自锁条件是 外力的作用线与运动方向法线的夹角小于等于摩擦角 ；转动副的自锁条件是 外力的作用线与摩擦圆相切或相割 ；从效率观点来分析，机械自锁的条件是 效率小于等于零 。
综合题1：某滑块受力如图所示，已知滑块与地面间摩擦系数f ，试求F 与Q 分别为驱动力时的机构运动效率。
F 为驱动力：f tg1-=ϕ于是由正弦定理：)90sin()90sin(00ϕθϕ--+=Q F 令0=ϕ，得)90sin(00θ-=QF 因此，其效率为)90sin()90sin()90sin(00θϕϕθη-+--==F F 当Q 为驱动力，F 变为阻力，取ϕ-代替上式中的ϕθ-)90sin()90sin(90sin(000ϕθϕθη+---==）F F 第四章习题中，综合题5，要求计算该机构效率。
（可直接利用前面的计算结果）0153077.8==-f tg ϕ由正弦定理：)90sin()2180sin(0210ϕβγϕ-=--+R P 和)90sin()2sin(012ϕϕβ+=-R Q 于是Q P *-+*---+=)2sin()90sin()90sin()2180sin(00ϕβϕϕβγϕ代入各值得：N P 7007.1430=取上式中的00=ϕ，可得N P 10000=于是6990.00==PP η综合题2：图 示 为 由 A 、B 、C 、D 四 台 机 器 组 成 的 机 械 系统，设 各 单 机 效 率 分 别 为ηA 、ηB 、ηC 、ηD ， 机 器B 、D 的 输 出 功 率 分 别 为N B 和N D 。
机械原理(机械的效率和自锁)
摩擦自锁原理 来保持齿轮停止。
安全钳
安全钳使用支点原理和重力来 实现自锁。
楼梯式推车
楼梯式推车使用滑轮和重力来 实现自锁。
结论
机械效率影响重大
了解机械效率对于开发出更高效、可持续的机器非常重要。
自锁是安全的基础
机械原理(机械的效率和 自锁)
在这个演讲中，我们将介绍机械原理、机械效率、自锁的概念和原理、以及 这些因素是如何影响机械性能的。
什么是机械效率？
定义
机械效率是指将输入的能量转换 成有用输出的能力。它是衡量机 械能力的重要标准。
意义
了解机械效率对于设计、生产和 维护能效机器非常重要，因为它 可以使机器的运行更节能、更可 持续。
润滑
润滑可减少磨损和摩擦，并增加 机器效率和寿命。
更换磨损部件
损坏的部件会对机器的效率和性 能产生影响。及时更换会让机器 保持良好的工作状态。
机械原理的重要性
1 推动技术进步
了解机械原理对于发展先 进技术非常重要。
2 提高机械效率
了解机械效率的计算方法 让我们更容易地优化机器 以提高效率。
3 提高机械安全性
计算方法
机械效率计算公式：(实际输出工 作)÷（输入能量或功率）*100%。 这可以帮助我们了解如何提高机 器的效率。
什么是自锁？
概念
自锁是一种避免装置因不当 使用而发生事故的设计。它 可以使机器在运行时自动锁 定，避免作为输入源的能量 产生反作用。
原理
这是通过使用特殊的机械结 构来实现的。这些结构包括 正反馈，使用滑轮、齿轮以 及其他机械属性来实现。
应用
自锁广泛应用于许多机械装 置中，包括建筑、运输和工 业机械。
机械原理作业答案1-8-A4
ϕ ϕ
FR 32 v23 FR 21
Q
B
ω 21 2
C
Q
FR 32
Md
FR12 ω1 A
3
1
4
FR12
FR 31
三力汇交
Q + FR 12 + FR 32 = 0 构件 2： 大小� ？ ？ 方向� � � 构件 1： FR 21 + FR 31 = 0
大小� 方向� ？ ？
班 姓 学
- 24 -
级 名 号
F
2
ω 23
ϕ ϕ
FR 21
ω 21
v34
FR 43 ϕ
3
FR 41
ω14 4
ω 23 1
F
FR 32
M
FR 21
ω 21
2
FR 23
FR12
班 姓 学
- 22 -
级 名 号
成
绩
任课教师 批改日期
机械原理作业集 4—4 图示为一摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮 1 沿逆时针方向回转，Q 为作用在摆杆 2 上的外载 荷，试确定各运动副中的总反力（F R31、FR12、F R32）的方位。图中虚线圆为摩擦圆，摩擦角为φ。 解：
Q
FR 24 n
n FR 34
FR 12 Q = sin( 90 − ( α − ϕ)) sin 2(α − ϕ) cos( α − ϕ) FR 12 = Q sin 2(α − ϕ)
�
FR 12 = FR 21 F = Qc tan( α − ϕ) F0 = Qc tan α
α−ϕ η=
令
FR 31
FR 32
α + β − 90 � − ϕ
机械原理复习习题及答案
第二章 机构的结构分析一．填空题1．组成机构的基本要素是 和 。
机构具有确定运动的条件是： 。
2．在平面机构中，每一个高副引入 个约束，每一个低副引入 个约束，所以平面机构自由度的计算公式为F = 。
应用该公式时，应注意的事项是： 。
3．机构中各构件都应有确定的运动，但必须满足的条件是： 。
二．综合题1．根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。
设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？2．计算图示机构的自由度。
如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。
（a ） （b ）ADECHGF IBK1234567893．计算图示各机构的自由度。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）4．计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。
（a）（b）（c）（d）5．计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
如果在该机构中改选FG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。
6．试验算图示机构的运动是否确定。
如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。
（a）（b）第三章平面机构的运动分析一、综合题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直接在图上标出）。
ij2、已知图示机构的输入角速度ω1,试用瞬心法求机构的输出速度ω3。
要求画出相应的瞬心，写出ω3的表达式，并标明方向。
3、在图示的齿轮--连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω2。
4、在图示的四杆机构中，AB l =60mm, CD l =90mm, AD l =BC l =120mm, 2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：（1）当ϕ=165°时，点C 的速度c v ；（2）当ϕ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小；（3）当0c v =时，ϕ角之值（有两个解）。
机械原理本科机械效率和自锁
Wd =
Wr + Wf
损耗功 （摩擦等）
驱动功 有效功 （动力） （克服生产阻力）
机械效率： = Wr / Wd = 1 - Wf / Wd
损失不可避免， Wf＞ 0： < 1
2、机械效率的几种表达方式 1）用功表示的机械效率 ： = Wr / Wd = 1 - Wf / Wd 2）用功率表示的机械效率： = Pr /Pd = 1 - Pf / Pd 3）用力(或力矩)表示的机械效率： 右图中G为生产阻力， F为驱动力， G 和 F 分别为对应力的作用 点处沿力作用线方向 上的速度
作者：潘存云教授
P”r P’r
串联计算
Pd
P2 P’d2 P’d3 Pk 1作者：潘存云教授 2 “ “” 3 4 P P”d2 P”d3 r P”r P1 P2 Pr P’r P P1 3‘
‘’ 4P r
并联计算
Pd
1
2
k 作者：潘存云教授
P”r
串联计算
§5 -2 机械的自锁
一、自锁的概念
对于有些机构，由于摩擦的存在，致使无 论驱动力如何增大均不能使静止的机构产生运 动。这种现象称之为自锁。
η越小自锁越可靠。
2） 从生产阻抗力方面来判断
由于当自锁时，机械已不能运动，所以 这时它所能克服的生产阻抗力G将小于或等 于零，即： 自锁条件：G ≤０
例1、斜面压榨机：在回弹力G 作用下（F为阻抗力时）的 自锁条件(设：摩擦角均为 ）
1
G
90º (2)
FR13 FR23
90º
4 4 FR13 1 v FR2 31
G0 = F cot
机械原理考研讲义四(机械的效率和自锁)
第五章机械的效率和自锁效率是衡量机械性能优劣的重要指标，而一部机械效率的高低在很大程度上取决于机械中摩擦所引起的功率损耗。
研究机械中摩擦的主要目的在于寻找提高机械效率的途径。
机械的自锁问题及移动副自锁条件的求解是本章的难点之一。
本章知识点串讲【知识点1】机械效率及其计算定义：机械的输出功与输入功之比称为机械效率，η= W r / W d。
性质：η<1(η= 1——理想机器——永动机)表示方法：a. 功表示η= W r / W d = 1- W f/ W db. 功率表示η= p r / p d = 1- p f/ p dc. 力(矩)表示η= F0/ F= M0/ M1）串联机器(组)的总效率等于组成该机器(组)各机械部分效率的连乘积η=η1η2……ηK2）对于并联机构的总效率计算就相对麻烦一点。
N rη= (Nd1η1 + Nd2η2 + …+ NdK ηK) / (Nd1 + Nd 2 + …+ NdK) = (Nd1η1 + Nd2η2 + …+ NdK ηK) / Nd并联机组的效率，不仅与各个机构的效率有关，而且与效率的分配有关3）混联 兼有串联和并联的机构称为混联机构。
为了计算其总效率，可先将输入功至输出功的路线弄清，然后分别计算出总的输入功率和总的输出功率，最后计算其总的机械效率。
【知识点2】机械自锁条件的确定定义：由于摩擦的存在，沿某个方向的驱动力如何增大，也无法使受力对象产生运动的现象——称为机械的自锁。
同学们要注意的是，机械的自锁只是在一定的受力条件和受力方向下发生的，而在另外的情况下却是可动的，也就是说自锁具有方向性。
1）平面自锁条件：（1）当α>φ时，驱动力P 的作用线在摩擦角φ之外。
Px > F ，即滑块加速； （2）当α=φ时，P 与R 共线。
Px = F ： a. 滑块等速运动——原本运动； b.静止不动——原不动，具有运动趋势。
（3）当α＜φ时，驱动力P 的作用线在摩擦角φ之内。
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机械原理5机械的效率和自 锁
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
机械原理复习习题及答案
第二章 机构的结构分析一．填空题1．组成机构的基本要素是 和 。
机构具有确定运动的条件是： 。
2．在平面机构中，每一个高副引入 个约束，每一个低副引入 个约束，所以平面机构自由度的计算公式为F = 。
应用该公式时，应注意的事项是： 。
3．机构中各构件都应有确定的运动，但必须满足的条件是： 。
二．综合题1．根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。
设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？2．计算图示机构的自由度。
如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。
（a ） （b ）ADECHGF IBK1234567893．计算图示各机构的自由度。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）4．计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。
（a）（b）（c）（d）5．计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
如果在该机构中改选FG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。
6．试验算图示机构的运动是否确定。
如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。
（a）（b）第三章平面机构的运动分析一、综合题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直接在图上标出）。
ij2、已知图示机构的输入角速度ω1,试用瞬心法求机构的输出速度ω3。
要求画出相应的瞬心，写出ω3的表达式，并标明方向。
3、在图示的齿轮--连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω2。
4、在图示的四杆机构中，AB l =60mm, CD l =90mm, AD l =BC l =120mm, 2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：（1）当ϕ=165°时，点C 的速度c v ；（2）当ϕ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小；（3）当0c v =时，ϕ角之值（有两个解）。
机械原理复习习题(含答案)及答案
第二章机构的结构分析一．填空题1．组成机构的基本要素是和。
机构具有确定运动的条件是：。
2．在平面机构中，每一个高副引入个约束，每一个低副引入个约束，所以平面机构自由度的计算公式为F=。
应用该公式时，应注意的事项是：。
3．机构中各构件都应有确定的运动，但必须满足的条件是：。
二．综合题1．根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。
设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？2．计算图示机构的自由度。
如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。
（a）（b）3．计算图示各机构的自由度。
AD EC HGFIBK123456789（a）（b）（c）（d）（e）（f）4．计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。
（a）（b）（c）（d）5．计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
如果在该机构中改选FG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。
6．试验算图示机构的运动是否确定。
如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。
（a）（b）第三章平面机构的运动分析一、综合题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直接在图上标出）。
ij2、已知图示机构的输入角速度ω1,试用瞬心法求机构的输出速度ω3。
要求画出相应的瞬心，写出ω3的表达式，并标明方向。
3、在图示的齿轮--连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω2。
4、在图示的四杆机构中，AB l =60mm,CD l =90mm,AD l =BC l =120mm,2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：（1）当ϕ=165°时，点C 的速度c v ；（2）当ϕ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小；（3）当0c v =时，ϕ角之值（有两个解）。
5、如图为一速度多边形，请标出矢量AB v 、BC v 、CA v 及矢量A v 、B v 、C v 的方向？6、已知图示机构各构件的尺寸，构件1以匀角速度ω1转动，机构在图示位置时的速度和加速度多边形如图b)、c) 所示。
机械原理习题 (附答案)
第二章一、单项选择题：1．两构件组成运动副的必备条件是。
A．直接接触且具有相对运动；B．直接接触但无相对运动；C．不接触但有相对运动；D．不接触也无相对运动。
2．当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将确定的运动。
A．有；B．没有；C．不一定3．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．虚约束；B．局部自由度；C．复合铰链4．用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有个自由度。
A．3；B．4；C．5；D．65．杆组是自由度等于的运动链。
A．0；B．1；C．原动件数6．平面运动副所提供的约束为A．1；B．2；C．3；D．1或27．某机构为Ⅲ级机构，那么该机构应满足的必要充分条件是。
A．含有一个原动件组；B．至少含有一个基本杆组；C．至少含有一个Ⅱ级杆组；D．至少含有一个Ⅲ级杆组。
8．机构中只有一个。
A．闭式运动链；B．原动件；C．从动件；D．机架。
9．要使机构具有确定的相对运动，其条件是。
A．机构的自由度等于1；B．机构的自由度数比原动件数多1；C．机构的自由度数等于原动件数二、填空题：1．平面运动副的最大约束数为_____，最小约束数为______。
2．平面机构中若引入一个高副将带入_______个约束，而引入一个低副将带入_____个约束。
3．两个做平面平行运动的构件之间为_______接触的运动副称为低副，它有_______个约束；而为_______接触的运动副为高副，它有_______个约束。
4．在平面机构中，具有两个约束的运动副是_______副或_______副；具有一个约束的运动副是_______副。
5．组成机构的要素是________和________；构件是机构中的_____单元体。
6．在平面机构中，一个运动副引入的约束数的变化范围是_______。
7．机构具有确定运动的条件是____________________________________________。
《机械原理》作业习题_第四章机械的效率和自锁
第四章 机械的效率和自锁一、填空题1、机械效率是：2、当机械发生自锁时，机械已不能运动，所以这时它所能克服的生产阻抗力 0.3、当驱动力任意增大恒有 时，机械将发生自锁。
4、机器运动时，一般要经过 、 、 时期等三个过程。
二、判断题 (答A 表示说法正确.答B 表示说法不正确)1、串联机组功率传递的特点是前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。
2、机械效率最小的机构是链传动机构。
3、混联机构的机械效率公式是∑∑=r d p p /η三、简答题1、机械效率的定义2、机械自锁的条件 ？机械为什么会发生自锁现象呢？四、分析计算题1、 如图所示为一带式运输机，由电动机 1 经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带 8 。
设已知运输带 8 所需的曳引力 F ＝5500N ，运送速度v =1.2m/s 。
带传动（包括轴承）的效率η1 =0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率η2 =0.97,运输带8 的机械效率η3 =0.92。
试求该系统的总效率η 及电动机所需的功率。
2、如图所示为一超越离合器，当星轮 1 沿顺时针方向转动时，滚柱 2 将被锲紧在锲形间隙中，从而带动外圈 3 也沿顺时针方向转动，设已知摩察系数 f =0.08, R =50mm, h =40mm 。
为保证机构能正常工作，试确定滚柱直径 d 的合适范围。
第四章 机械的效率和自锁习题解答一、填空题1、机械的输出功和输入功之比；2、小于等于；3、起动、稳定运动、停车；4、0≤η时二、判断题 (答A 表示说法正确.答B 表示说法不正确)1、(A)2、(B)3、(B)三、简答题1、在机械稳定运转时，作用在机械上的驱动功(输入功)为Wd ，有效功(输出功)为Wr ，损失功为Wf ，则有Wd ＝Wr+Wf 。
这时机械的输出功与输入功之比称为机械效率，它反映了输入功在机械中的有效利用程度，常以η表示，即机械的损失功与输入功的比称为机械损失系数(损失率)，常以ξ表示，即ξ＋η＝1，由于摩擦损失不可避免，故必有ξ>0和η<1。
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第四章 机械的效率和自锁
一、填空题
1、机械效率是：
2、当机械发生自锁时，机械已不能运动，所以这时它所能克服的生产阻抗力 0.
3、当驱动力任意增大恒有 时，机械将发生自锁。
4、机器运动时，一般要经过 、 、 时期等三个过程。
二、判断题 (答A 表示说法正确.答B 表示说法不正确)
1、串联机组功率传递的特点是前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。
2、机械效率最小的机构是链传动机构。
3、混联机构的机械效率公式是∑∑=r d p p /η
三、简答题
1、机械效率的定义
2、机械自锁的条件 ？机械为什么会发生自锁现象呢？
四、分析计算题
1、 如图所示为一带式运输机，由电动机 1 经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带 8 。
设已知运输带 8 所需的曳引力 F ＝5500N ，运送速度v =1.2m/s 。
带传动（包括轴承）的效率η1 =0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率η2 =0.97,运输带8 的机械效率η3 =0.92。
试求该系统的总效率η 及电动机所需的功率。
2、如图所示为一超越离合器，当星轮 1 沿顺时针方向转动时，滚柱 2 将被锲紧在锲形间隙中，从而带动外圈 3 也沿顺时针方向转动，设已知摩察系数 f =0.08, R =50mm, h =40mm 。
为保证机构能正常工作，试确定滚柱直径 d 的合适范围。
第四章 机械的效率和自锁
习题解答
一、填空题
1、机械的输出功和输入功之比；
2、小于等于；
3、起动、稳定运动、停车；
4、0≤η时
二、判断题 (答A 表示说法正确.答B 表示说法不正确)
1、(A)
2、(B)
3、(B)
三、简答题
1、在机械稳定运转时，作用在机械上的驱动功(输入功)为Wd ，有效功(输出功)为Wr ，损失功为Wf ，则有Wd ＝Wr+Wf 。
这时机械的输出功与输入功之比称为机械效率，它反映了输入功在机械中的有效利用程度，常以η表示，即
机械的损失功与输入功的比称为机械损失系数(损失率)，常以ξ表示，即
ξ＋η＝1，由于摩擦损失不可避免，故必有ξ>0和η<1。
降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之一，所以机械效率的高低是机械的一个重要性能指标。
2、 首先，机械发生自锁是有条件的，也是有方向性的，即机械只是在一定的受力条件和受力方向下发生自锁，而在另外情况下却是可动的；
其次，机械发生自锁的实质是机械中所含的运动副发生了自锁。
那么，运动副发生自锁的条件又是什么?
1)移动副的自锁条件：
在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内(即驱动力的传动角 ≤摩擦角 ), 则发生自锁，这就是移动副发生自锁的条件。
2)转动副的自锁条件：
在转动副中，如果作用在轴颈上的驱动力为一单力F ，且作用于摩擦圆之内（即驱动力对轴颈中心的力臂长度a ≤ 摩擦圆半径ρ），则发生自锁，这就是转动副发生自锁的条件。
四、分析计算题
1、解 此系统是由各部分运动机构串连而
成的.
故该机构的总机械效率为
222ηηη=
20.950.970.920.822=⨯⨯=
电动机所需的功率为
N =Pv η
35500 1.210/0.822-=⨯⨯
8.029=
2、解 如图所示,过滚柱2于外圈3的接触线的公切面,将形成夹角为a 的楔形面. 由提5-5和题5-6的结论可知,凡是具有楔形面或楔形块的机构其楔紧不松脱的条件为 2a ϕ≤ 此时arccos[(2)/(2)]a h d R d =+-
0'''
arctan arctan 0.0843426f ===
故得2(cos 2)/(1cos 2)d R h ϕϕ≥-+
002(50cos9.14840)/(1cos9.148)9.42mm
=-+=
同时为了保证机构么每个正常工作,滚柱的最大直径不得超过R h -, 即
504010d R h mm ≤-=-=
故滚柱直径d 的取值范围为9.42~10mm 。