机械原理西北工业大学版
西工大机械原理复习题带(答案)
机械原理复习题一、机构组成1、机器中各运动单元称为__B_______。
A、零件B、构件 C 、机件D、部件2、组成机器的制造单元称为___A______。
A、零件B、构件 C 、机件D、部件3、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间A产生相对运动。
A、可以B、不能C、不一定能4、机构中只有一个A。
A、闭式运动链B、机架C、从动件D、原动件5、通过点、线接触构成的平面运动副称为 C 。
A、转动副B、移动副C、高副6、通过面接触构成的平面运动副称为A。
A、低副B、高副C、移动副7、用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副严格按照比例所绘制的机构图形称为____A______。
A、机构运动简图 B 、机构示意图C、运动线图8、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9、基本杆组是自由度等于_________Ａ___的运动链。
A、0B、 1C、原动件数10、机构运动简图完全能表达原机械具有的运动特性。
（）11、虚约束在计算机构自由度时应除去不计，所以虚约束在机构中没有什么作用。
（Ｗ）12、虚约束对机构的运动有限制作用。
（Ｗ）13、在平面内考虑，低副所受的约束数为_１________。
14、在平面内考虑，移动副所受的约束数为_________。
15、在平面内考虑，凸轮运动副所受的约束数为_________。
16、一平面机构由两个Ⅱ级杆组和一个Ⅲ级杆组组成，则此机构为_____级机构。
17、一平面机构由三个Ⅱ级杆组和一个Ⅲ级杆组组成，则此机构为_____级机构。
18、曲柄摇杆机构是_____级机构。
19、 如图所示机构，若取杆AB 为原动件，试求：（1） 计算此机构自由度，并说明该机构是否具有确定的运动；（6分） （2） 分析组成此机构的基本杆组，并判断此机构的级别。
（6分）（1） 活动构件n=5 (1分) 低副数=L P 7 (1分) 高副数=H P 0 (1分)10725323=-⨯-⨯=--=H L P P n F （2分） 有确定运动。
西北工业大学22春“机械设计制造及其自动化”《机械原理》作业考核题库高频考点版(参考答案)试题号3
西北工业大学22春“机械设计制造及其自动化”《机械原理》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.平行四杆机构中，是否存在死点，取决于()是否与连杆共线。
A.主动件B.从动件C.机架D.摇杆参考答案：B2.在铰链四杆机构ABCD中，已知AB=25mm，BC=70mm，CD=65mm，AD=95mm，当AD为机架时，是曲柄摇杆机构机构;当AB为机架时，是()机构。
A.双曲柄机构B.曲柄摇杆机构C.双摇杆机构参考答案：A3.铰链四杆机构中，若有曲柄，则曲柄一定是最短杆。
()A.错误B.正确参考答案：A4.在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。
()A.错误B.正确参考答案：B渐开线直齿圆锥齿轮的当量齿数zv=()。
A.z/cosδB.z/cos2δC.z/cos3δD.z/sinδ参考答案：A6.经过平衡后的回转构件在运动中不会产生动载荷。
()A.错误B.正确参考答案：A7.如果机构的自由度数F2则机构作无确定性运动。
()A.错误B.正确参考答案：A8.间歇运动机构中，()有刚性冲击，只适用于低速的场合。
A.凸轮式间歇运动机构B.槽轮机构C.棘轮机构D.星轮机构参考答案：C9.()具有高的定位精度，机构结构紧凑，是当前被公认的一种较理想的高速高精度的分度机构。
A.凸轮式间歇运动机构B.槽轮机构C.棘轮机构D.不完全齿轮机构10.为了减轻飞轮尺寸和重量，飞轮通常应装在()。
A.高速轴上B.低速轴上C.机架上参考答案：A11.汽车轮胎一般应进行()。
A.静平衡B.动平衡C.不需平衡D.现场平衡参考答案：B12.滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为()。
A.两条廓线相似B.两条廓线相同C.两条廓线之间的径向距离相等D.两条廓线之间的法向距离相等参考答案：D13.在平面连杆机构中，欲使作往复运动的输出构件具有急回特性，则输出构件的行程速比系数K()。
A.大于1B.小于1C.等于1D.等于参考答案：A曲柄为原动件的曲柄摇杆机构，若知摇杆的行程速度比系数K=1.5，那么极位夹角θ等于()。
机械原理 第七版西北工业大学课后习题答案(7-11章)(DOC)
第7章课后习题参考答案7—1等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件是什么?7—2在什么情况下机械才会作周期性速度波动?速度波动有何危害?如何调节?答: 当作用在机械上的驱动力（力矩)周期性变化时，机械的速度会周期性波动。
机械的速度波动不仅影响机械的工作质量，而且会影响机械的效率和寿命。
调节周期性速度波动的方法是在机械中安装一个具有很大转动惯量的飞轮。
7—3飞轮为什么可以调速?能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么?答： 飞轮可以凋速的原因是飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化．就需要较大的能量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小上升，即可将多余的能量吸收储存起来；而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢．飞轮又可将其储存的能量释放，以弥补能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。
非周期性速度波动的原因是作用在机械上的驱动力(力矩)和阻力(力矩)的变化是非周期性的。
当长时问内驱动力(力矩)和阻力(力矩)做功不相等，机械就会越转越快或越转越慢．而安装飞轮并不能改变驱动力(力矩)或阻力(力矩)的大小也就不能改变驱动功与阻力功不相等的状况，起不到调速的作用，所以不能利用飞轮来调节非周期陛速度波动。
7—4为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用?解： 因为安装飞轮后，飞轮起到一个能量储存器的作用，它可以用动能的形式把能量储存或释放出来。
对于锻压机械来说，在一个工作周期中，工作时间很短．而峰值载荷很大。
安装飞轮后．可以利用飞轮在机械非工作时间所储存能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，达到节能的目的，因此可以说安装飞轮能起到节能的作用。
7—5由式J F =△W max ／(ωm 2 [δ])，你能总结出哪些重要结论(希望能作较全面的分析)?答：①当△W max 与ωm 一定时，若[δ]下降，则J F 增加。
所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。
②由于J F 不可能为无穷大，若△W max ≠0，则[δ]不可能为零，即安装飞轮后机械的速度仍有波动，只是幅度有所减小而已。
西北工业大学机械专业机械原理课程ppt(第六章机械的平衡)
§6-2 刚性转子的平衡计算
为了使转子得到平衡，在设计时就要根据转子的结构，通过
计算将转子设计成平衡的。
1.刚性转子的静平衡计算
（1）静不平衡转子
对于轴向尺寸较小的盘形转子(b/D <0.2)，其质量可近似认为 分布在同一回转平面内。这时其偏心质量在转子运转时会产生惯
性力，因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来， 故这类转 子称为静不平衡转子。
到破坏。
机娥平衡的目的及内容(2/3)
机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡， 以消除或减少惯性力的不良影响。
机械的平衡是现代机械的一个重要问题。对于高速高精密机 械尤为重要；但某些机械却是利用构件产生的不平衡惯性力所引 起的振动来工作的。对于此类机械则是如何合理利用不平衡惯性 力的问题。
刚性转子的平衡计算(4/4)
例1 内燃机曲轴 例2 双凸轮轴 刚性转子动平衡的条件：各偏心质量（包括平衡质量）产生 的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也 为零，即
ΣF＝0，
ΣM＝0
（3）动平衡计算 动平衡计算是针对结构动不平衡转子而进行平衡的计算。即
根据其结构计算确定其上需增加或除去的平衡质量，使其在设计 时获得动平衡。
例 动平衡机的工作原理
3．现场平衡
对于一些尺寸非常大或转速很高的转子，一般无法在专用动 平衡机上进行平衡。即使可以平衡，但由于装运、蠕变和工作温 度过高或电磁场的影响等原因，仍会发生微小变形而造成不平衡。 在这种情况下，一般可进行现场平衡。
现场平衡 就是通过直接测量机器中转子支架的振动，来确 定其不平衡量的大小及方位，进而确定应增加或减去的平衡质量 的大小及方位，使转子得以平衡。
1．静平衡实验 （1）实验设备
西北工业大学机械原理课后答案第2章（可编辑）
第二章 机构的结构分析题2-11 图a 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（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-11a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
题2-11讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-12 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
机械原理复习试题及答案(西工大版)
机械原理一、填空题：1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。
2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。
3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。
4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。
5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。
6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。
7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36º，则行程速比系数等于。
8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。
9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程作运动。
10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。
11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。
12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。
13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。
14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。
15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。
16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。
17.机械发生自锁时，其机械效率。
18.刚性转子的动平衡的条件是。
19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。
20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。
21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。
22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。
23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。
24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。
25.平面低副具有个约束，个自由度。
26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在。
27.机械的效率公式为，当机械发生自锁时其效率为。
28.标准直齿轮经过正变位后模数，齿厚。
29.曲柄摇杆机构出现死点，是以作主动件，此时机构的角等于零。
30.为减小凸轮机构的压力角，可采取的措施有和。
机械原理ppt西北工业
§4-2 构件惯性力的确定
1、一般力学方法 (续)
B
1 A
2 3
C
（1）作平面运动的构件 (如连杆2)
F —— 水平力 Ff21 —— 摩擦力
§4-3 运动副中摩擦力的确定
（1）摩擦力的确定 (续)
1）平面接触 FN21
2）槽面接触
θ
θ
3）半圆柱面接触
G FN21 = GF来自21 = f FN21 =fG
FN21 2
FN21 G2
FN21= G / sinθ
Ff21 = f FN21 = f G / sinθ
普通高等教育“十五”国家级规划教材
机械原理
Theory of Machines and Mechanisms
第七版 西北工业大学机械原理及
机械零件教研室
编
主编 孙桓 陈作模 葛文杰
第4章 平面机构的力分析
学习要求 §4-1 机构力分析的任务、目的和方法 §4-2 构件惯性力的确定 §4-3 运动副中摩擦力的确定 §4-4 不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5 考虑摩擦时机构的力分析
作业解析
学习要求
基本要求
了解机构中作用的各种力及机构力分析的目的和方法。 掌握构件惯性力的确定方法。 能对几种常见运动副中的摩擦力及总反力进行分析和计算。 能用图解法对平面Ⅱ级机构进行动态静力分析。
本章重点
运动副中摩擦力及总反力的确定。 不考虑摩擦时机构的动态静力分析。
§4-1 机构力分析的任务、目的和方法
西工大机械原理课件,类似老师讲课ppt,有分析有例题
=3×3－2×4－0 ＝1
＝3×6－2×7 －3 ＝1
§2-5 计算平面机构自由度时应注意的事项
F = 3n − 2 pl − ph = 3×5 − 2× 6 − 0 =3
F = 3n − 2 pl − ph
= 3×3 − 2×3 −1
F = 3n − 2 pl − ph = 3× 4 − 2× 6 − 0 =0
4.机构
具有固定构件的运动链称为机构。 机 架 ——机构中的固定构件； 一般机架相对地面固定不动， 但当机 构安装在运动的机械上时则是运动的。 原动件 ——按给定已知运动规律 常以转向箭头表示。 独立运动的构件； 从动件 ——机构中其余活动构件。 其运动规律决定于原动件的运动规律 和机构的结构和构件的尺寸。 机构常分为平面机构和空间机构 两类，其中平面机构应用最为广泛。 3 4 1原动件 2
2003
认真对待教学的每一个环节
本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、 实验课、课后作业、答疑和考试等教学环节。要学好这门课， 希望大家对每个教学环节予以充分重视。另外，希望大家掌握 网络教学特点，要自觉地、认真地按要求完成各项学习任务。
2003
思考题 1. 本课程研究的内容主要包哪几个方面的问 题？
（2）瞬心位臵的确定 1）由瞬心定义 确定 以转动副相联，瞬心就在其中 心处； 以移动副相联，瞬心就在垂直于其 导路无穷远处;
2003
船 舶
船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，按不同的使用要求而 具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海洋开发等 方面都占有十分重要的地位。 船舶从史前刳木为舟起，经历了 独木舟和木板船时代，1879年世界上 第一艘钢船问世后，又开始了以钢船 为主的时代。船舶的推进也由19世纪 的依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划 桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机 器驱动。
西工大机械原理第八版(免费版)
免费版 平面机构的结构分析1、如图a 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（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。
2）分析其是否能实现设计意图。
图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。
图 b ）3）提出修改方案（图c ）。
为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。
图 c1） 图 c2）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
图a ）解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F图 b ）解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F3、计算图示平面机构的自由度。
将其中的高副化为低副。
机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3－1解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。
3－2解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F4、试计算图示精压机的自由度解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p13305232=⨯-+⨯='-'+'='n p p p h l 26310232=⨯-⨯='-'+'='n p p p h l0='F 0='FF p p p n F h l '-'-+-=)2(3 F p p p n F h l '-'-+-=)2(310)10152(103=--+⨯-⨯= 10)20172(113=--+⨯-⨯=（其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
机械原理第七版西北工业大学课后习题答案(2—8章)
机械原理课后习题答案第二章 机构的结构分析题2-11 图a 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（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-11a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
11(c)题2-11(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-12 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
西北工业大学研究生入学考试机械原理题库1
第二章 平面机构的结构分析题2-1 图a 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（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-1a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。
11(c)题2-1(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-2 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
机械原理 西工大第八版第3.2节 用矢量方程图解法作运动分析
a
k
B3B2
2vB3B22
无科氏加速度的四种情况 （1）1、3、4重合； （2）B处在最高、低点； （3）1、3垂直，
三、机构运动分析中应注意的若干问题
1.建立速度或加速度向量方程时，一定要从已知速度 或加速度的点开始列方程 重合点的选取原则 ——选已知参数较多的点 （一般为铰链点）
C A 1 2
n5 G 5 B ω1 A 6 1 D p c V E5E4 e5 e′ 5 c′ n2 k E 4 C 2 3 e 2 (e 4 ) e 2′ (e′ 4 ) n3 b′ b p′
解：1）取μL，画出机构图如图 2）计算F：F=3×5-2×7=1 等于原动件数，可解。 3）结构分析：机构由机架和原动件、Ⅱ级杆组2-3、Ⅱ级 杆组4-5组成。 4）Ⅱ级杆组2-3的运动分析： 速度分析： VC = VB + VCB 大小 ？ ω1LAB ？ 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥CB
方向计量为正。
举例:已知四杆机构各杆长度和θ1，ω1，确定构件1在回转一周的过程中 每 隔30o 时构件2、3的方位角θ2、θ3 , 角速度ω2、ω3 , 角加速度α2、α3。
解：将封闭矢量方程式 :
i1
第三章
平面机构的运动分析
l1 l2 l3 l4 0 表示为复数形式，有
2．加速度分析：
B3 点 的 aB3 由 B2 的 牵 连 加 速 度 aB2 、 相 对 加 速 度 arB3B2 、 科 氏 加 速 度 akB3B2
=2ω2×VB3B2组成。即 anB3 + atB3 = anB2 + atB2 + arB3B2 + akB3B2 大小 ω32LBC ？ ω12LAB 0 ？ 2ω2VB3B2 方向 B→C ⊥BC B→A ∥BC VB3B2 沿ω3转90 取定极点Pˊ及比例尺μa。图解如图得： arB3B2 = μa· kb3ˊ m/s2 方向 k→b3ˊ atB3 =α3LBC =μa· n3b3ˊ m/s2 方向 n3→b3ˊ α3 = atB3/LBC 1/s2 转向 ccw（按atB确定）
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3）如何绘制机构运动简图的问题。
（2）机构的运动分析 介绍对机构进行运动分析（包含位移、速度及加速度分析）的 基本原理及方法。 （3）机器动力学 1）分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力 的作功情况。
有关机械的基本理论(2/2)
2）研究机器在已知外力作用下的运动、机器速度波动的调节 和不平衡惯性力的平衡问题。 （4）常用机构的分析与设计 研究常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）的类 型、工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法。
基本要求：明确本课程研究的对象和内容，以及在 培养高级技术人才全局中的地位、任务和作用。对 机械原理学科的发展趋势有所了解。
重 点：介绍本课程研究的对象和内容。
培养学生掌握机械设计与分析的基本理论、基本 知识和基本技能，具有初步拟定机械系统运动方案的 分析和设计的能力，并增强从事机械技术工作的适应 性和拥有一定的开发创新能力。
（5）机械传动系统运动方案的设计
研究在进行具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械 传动系统运动方案的设计等问题。
本课程的地位、任务及作用
（1）地位 机械原理是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各专业 的一门主干技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结构中也 占有核心地位。 （2）任务 本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、 基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方法， 并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能 力。
认真对待教学的每一个环节
本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、实 验课、课后作业、答疑和考试，以及课程设计等教学环节。要学 好这门课，必须对每个教学环节予以充分重视。
§1-4 机械原理学科发展现状简介
随着宇航技术、核技术、海洋开发等高新技术的发展和计算
机技术的普遍应用，极大的促进了机械行业的迅猛发展。这也 带动了机械原理学科的发展。因此，近些年来机械原理学科也 创立了不少新的理论和研究方法，开拓了一些新的研究领域， 出现了很多新的研究分支，主要表现在： 1.在20世纪末发展起来的计算机辅助机构分析与设计将更为 完善。将机构学知识结合人工智能理论，构建机构分析与设计 的专家系统，将得到进一步发展。
基于Web的远程网络机构设计系统已出现，利用世界各地的
专家知识和经验，开展多专家协同的异地设计，在本世纪将推 动机构学理论的高速发展。
2.对机构学的基础理论研究将有新的进展和突破。
以智能机械和微机械为代表的新型机械系统，将需要构建
新的机构学理论。 例如，微型机械并不是将传统机械直接微型化，而是涉及 多学科的综合技术的应用。目前已研制出 210m×100m的滑 块，直径为60m的静电电机，由原子直接排列而成的纳米齿轮， 供情报收集的"蚊子机器人"等等。而微型人造卫星、可在人的血
管中爬行的机器人以及进行眼科手术的微型机械手等也都已经
或即将见诸应用。它们的出现，推源自了处于机械原理学科前沿 的微型机构学分支的产生。
3. 机构学研究已渗透到生物学研究领域，仿生机构将得到 进一步完善和发展。
通过对人的手指、手腕和手臂的研究，已研制出各种多自
由度的机械假手，造福人类。另外，通过研制蛇形机构来探测管
机械原理
Theory of Machines and Mechanisms
皖西学院机械与电子工程学院 宋诚生
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 机构的结构分析 平面机构的运动分析 平面机构的力分析 机械的效率和自锁 机械的平衡 机械的运转及其速度波动的调节
第八章 平面连杆机构及其设计 第九章 凸轮机构及其设计 第十章 齿轮机构及其设计 第十一章 齿轮系及其设计 第十二章 其他常用机构 第十三章 机械系统的方案设计
操 作 机 示 教 板
控制系统
§1-2
学习本课程的目的
课程地位，任务及作用 学习目的
§1-3
如何进行本课程的学习
掌握本课程的特点 注重理论联系实际
逐步建立工程观点
认真对待每个教学环节
机器和机构的概念
（1）机构
机构 是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。 如常 见的机构有齿轮机构、连杆机构、带传动机构、链传动机构、凸 轮机构、螺旋机构等。 这些机构一般认为是由刚性构件组成的。而现代机构中除了 刚性构件以外，还可能有弹性构件、柔性构件和电、磁、液、气、 声、光……等元件。 故这类机构称为广义机构；而由刚性构 件组成的机构就称为狭义机构。
（2）机器 机器 是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、 物料和信息。 例如： 电动机、内燃机用来变换能量；
机器和机构的概念(2/3)
机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机、打印机用来变换信息。 由于各种机器的主要组成部分都是各种机构，所以可以说， 机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合。 机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械 能的机器称为原动机；凡利用机械能来完成有用功的机器称为工 作机。
选用教材： 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）. 北京：高等 教育出版社.2013. 注：本课件是在西北工业大学葛文杰教授编写的原课件基 础上整理的，在此表示衷心感谢！ 参考资料： [1] 郑文纬，吴克坚.机械原理（第七版）.北京： 高等教育出 版社.1997. [2] 申永胜.机械原理教程（第二版）.北京：清华大学出版 社.2006. [3] 邹慧君.机械原理课程设计手册（第二版）.北京：高等教 育出版社. 2010. [4] 陈作模.机械原理学习指南(第五版). 北京：高等教育出版 社.2008. [5] 葛文杰.机械原理作业集（第三版）.北京：高等教育出版 社.2013.
道故障；研究鱼游机构来解决深水探测问题；研制各种类型的两
足、四足、六足步行机，完成各种地形甚至是其他星球表面的探 测任务。这些研究有利于创造出新颖的、具有特殊功能的新机构 来。 以上分析仅是本门学科新近发展的一部分。机械原理研究
内容的丰富和发展将对机械工程领域的高新技术发展，起着决定
性的作用。
小 结
注重理论联系实际
本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究一般机械 的共性问题，即机构的结构分析和综合的基本理论和基本的方法。 这些基本理论和方法是紧密为工程服务的。 因此，在本课程的学习过程中，一方面要注意这些理论和方 法在理论上建立和推演的严密性和逻辑性，另一方面更要注意这 些理论和方法如何在工程实际中的应用。 此外还应随时留意日常 生活和生产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用所 学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解，使理论和实 践相互促进。
第一章 绪 论
§1-1 本课程研究的对象及内容 §1-2 学习本课程的目的 §1-3 如何进行本课程的学习 §1-4 机械原理学科发展现状简介
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§1-1
1．研究对象
本课程研究的对象及内容
机械是机构和机器的总称。 机构是指一种用来传递与变换运动 和力的可动装置。 机器是指一种执行机械运动装置， 可用来变换和传递能量、物料和信息。 实例： 内燃机 工件自动装卸装置 六自由度工业机器人 2．研究内容 研究内容是有关机械的基本理论问 题。
（3）作用
在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程不仅为学生 学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且为今后 从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作 用。
掌握本课程的特点
本课程要用到物理、数学、力学、机械制图、工程材料及机 械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。但并不 是这些课程的简单重复和堆砌，而是要引导学生如何应用所学的 知识解决工程实际中所遇到的问题。 所以本课程的学习不同于理 论课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理论系统性及逻 辑性和较强的工程实践性的特点。 因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构 的分析与综合的方法。
初步建立工程观点
本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及 参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、 当量、等效、代换等。 在机构分析与综合中，除解析法外还介绍 图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。 在学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用， 而对方法则着重掌握其基本原理和作法。 另外，实际工程问题涉及多方面的因素，其求解可采用多种 方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计者具有分析、判断、 决策的能力，要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科学严谨、 一丝不苟的工作作风。
（3）机器的结构
传统的机器由如下三个部分组成：
原动部分
传动部分
执行部分
现代机器一般由如下四个部分组成：
机器和机构的概念(3/3)
原动部分
传动部分 控制部分
执行部分
而现代先进的机器则由以下五个部分组成：
位形检测 控制系统 驱动-传动机构 智能系统 执行机构 工作系统
有关机械的基本理论
（1）机构的结构分析 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构 具有确定运动的条件。 2）研究机构的组成原理及机构的结构分类。