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机械原理习题集姓名专业班级学号交通与机械工程学院基础教研室机械原理习题集2目录第一章绪论......................................................1第二章平面机构的结构分析.........................................1第三章平面机构的运动分析.........................................8第四章平面机构的力分析..........................................28第五章机械效率与自锁............................................36第六章机械的平衡................................................42第七章机器的运转及其速度波动的调节..............................48第八章平面连杆机构..............................................57第九章凸轮机构及其设计..........................................67第十章齿轮机构及其设计..........................................74第十一章齿轮系及其设计..........................................86第一章绪论选择填空1、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间B产生任何相对运动。A、可以B、不能2、构件是组成机器的B。A、制造单位B、独立运动单元C、原动件D、从动件简答题1、什么是机构、机器和机械？机构：在运动链中，其中一个件为固定件（机架），一个或几个构件为原动件，其余构件具有确定的相对运动的运动链称为机构。机器：能代替或减轻人类的体力劳动或转化机械能的机构。机械：机器和机构的总称。2、机器有什么特征？（1）经过人们精心设计的实物组合体。（2）各部分之间具有确定的相对运动。（3）能代替或减轻人的体力劳动，转换机械能。3、机构有什么特征？（1）经过人们精心设计的实物组合体。（2）各部分之间具有确定的相对运动。4、什么是构件和零件？构件：是运动的单元，它可以是一个零件也可以是几个零件的刚性组合。零件：是制造的单元，加工制造不可再分的个体。机械原理习题集2第二章平面机构的结构分析判断题1、具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。（√）2、具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。（√）3、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性。（×）4、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。（×）选择填空1、原动件的自由度应为B。A、0B、1C、22、机构具有确定运动的条件是B。A、自由度0B、自由度＝原动件数C、自由度13、由K个构件汇交而成的复合铰链应具有A个转动副。A、K－1B、KC、K＋14、一个作平面运动的自由构件有B个自由度。A、1B、3C、65、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、平面运动副的最大约束数是B。A、1B、2C、38、原动件数少于机构自由度时，机构将B。A、具有确定的相对运动B、无规则地乱动C、遭到破坏。填空题1、使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副。2、平面机构中的低副有移动副和回转副两种。3、机构中的构件可分为三类：原动件、从动件和机架。4、在平面机构中若引入一个高副将引入1个约束。5、在平面机构中若引入一个低副将引入2个约束。6、平面运动副按组成运动副两构件的接触特性，分为低副和高副两类。其中两构件间为面接触的运动副称为低副；两构件间为点接触或线接触的运动副称为高副。机械原理习题集37、在平面机构中构件数、约束数与机构自由度的关系是F=3n-2PL-Ph。8、机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的自由度数。简答题1、什么是平面机构？组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面上运动。2、什么是运动副？平面运动副分几类，各类都有哪些运动副？其约束等于几个？运动副：两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接叫运动副。平面运动副分两类：（1）平面低副（面接触）包括：转动副、移动副，其约束为2。（2）平面高副（点、线接触）包括：滚子、凸轮、齿轮副等，约束为1。3、什么是运动链，分几种？若干个构件用运动副联接组成的系统。分开式链和闭式链。4、什么是机架、原动件和从动件？机架：支承活动构件运动的固定构件。原动件：运动规律给定的构件。从动件：随原动件运动，并且具有确定运动的构件。5、机构确定运动的条件是什么？什么是机构自由度？条件：原动件的数目等于机构的自由度数。机构自由度：机构具有确定运动所需要的独立运动参数。6、平面机构自由度的计算式是怎样表达的？其中符号代表什么？F＝3n-2PL-PH其中：n----活动构件的数目，PL----低副的数目，PH----高副的数目。7、在应用平面机构自由度计算公式时应注意些什么？应注意复合铰链、局部自由度、虚约束。8、什么是复合铰链、局部自由度和虚约束，在计算机构自由度时应如何处理？复合铰链：多个构件在同一轴线上组成转动副，计算时，转动副数目为m-1个局部自由度：与整个机构运动无关的自由度，计算时将滚子与其组成转动副的构件假想的焊在一起，预先排除局都自由度。虚约束：不起独立限制作用的约束，计算时除去不计。9、什么是机构运动简图，有什么用途？抛开构件的几何形状，用简单的线条和运动副的符号，按比例尺画出构件的运动学尺寸，用来表达机构运动情况的图形。用途：对机构进行结构分析、运动分析和力分析。习题2-1如图所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计的思路是：动力由1输入，使轴机械原理习题集4A连续回转；而固定在轴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，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。机械原理习题集52-2如图所示为一具有急回运动的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件，当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图。2-3试计算图示齿轮--连杆组合机构的自由度。解：(a)A为复合铰链n=4,PL=5,Ph=1.F=3n-2PL-Ph=3×4－2×5－1＝1(b)BCD为复合铰链n=6,PL=7,Ph=3F=3n-2PL-Ph=3×6－2×7－3=12-4试计算图示凸轮--连杆组合机构的自由度。图a中铰接在凸轮上D处的滚子可在CE杆上的曲线槽中滚动；图b中在D处为铰接在一起的两个滑块。机械原理习题集6解：（a)LD为局部自由度方法1：n=9PL=11Ph=2F'=2F=3n-2PL-Ph-F'=3×9－2×11－2－=1方法2：n=7PL=9Ph=2F=3n-2PL-Ph=3×7－2×9－2=1（b)局部自由度E，B。虚约C方法1：n=7PL=8Ph=2F'=2F=3n-2PL-Ph-F'=3×7－2×8－2－=1访法2：n=5PL=6Ph=F=3n-2PL-Ph=3×5-2×6-=12-5试计算如图所示各平面机构的自由度。机械原理习题集7解：（a）局部自由度C简化法：n=4,pl=5,ph=1.F=3×4－2×5－1=1（b）局部自由度F简化：n=6,pL=8ph=1F=3×6－2×8－1=12-6计算机构自由度，图中标箭头的构件为原动件（应注明活动件、低副、高副的数目，若机构中存在复合铰链，局部自由度或虚约束，也须注明）。解：局部自由度E，复合铰链C。简化：n＝7,pL＝9,ph＝1F＝3×7－2×9－1＝22-7计算机构自由度并分析组成此机构的基本杆组、确定机构的级别。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．机械原理习题集8解：n＝5,pL＝7,ph＝0.F＝3×5－2×7－0=1解：n＝9,p＝13,p＝0.F＝3×9-2×13－0=1Ⅱ级杆组机械原理习题集9第三章平面机构的运动分析判断题1、两构件组成一般情况的高副即非纯滚动高副时，其瞬心就在高副接触点处。（×）2、平面连杆机构的活动件数为n，则可构成的机构瞬心数是n（n+1）/2。（√）3、在同一构件上，任意两点的绝对加速度间的关系式中不包含哥氏加速度。（√）4、在平面机构中，不与机架直接相连的构件上任一点的绝对速度均不为零。（×）选择填空1、在两构件的相对速度瞬心处，瞬时重合点间的速度应有A。A、两点间相对速度为零，但两点绝对速度不等于零；B、两点间相对速度不等于零，但其中一点的绝对速度等于零；C、两点间相对速度不等于零且两点的绝对速度也不等于零；D、两点间的相对速度和绝对速度都等于零。2、速度影像原理适用于B。A、不同构件上各点B、同一构件上所有点C、同一构件上的特定点。3、速度瞬心是指两构件上C。A、绝对速度相等的点B、相对速度为零的点C、等速重合点4、加速度影像原理不能用于C。A、同一构件上的某些点B、同一构件上各点C、不同构件上的点。填空题:1、速度瞬心可以定义为相互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等重合点。2、相对瞬心与绝对瞬心的相同点是都是等速重合点，不同点是绝对速度是否为零；在由N个构件组成的机构中，有N(N-1)/2—(N-1)个相对瞬心，有N-1个Ⅱ级杆组机械原理习题集10绝对瞬心。3、当两构件组成转动副时，其相对瞬心在转动中心处；组成移动副时，其瞬心在垂直于导路处；组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在过接触点的公法线上处。4、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上5、平面四杆机构共有相对瞬心3个，绝对瞬心3个。6、用矢量方程图解法对机构进行运动分析时，影像原理只能应用于同一构件上的各点。简答题1、平面机构运动分析的内容、目的和方法是什么？内容：构件的位置、角位移、角速度、角加速度、构件上点的轨迹、位移、速度、加速度。目的：改造现有机械的性能，设计新机械。方法：图解法、解析法、实验法。2、什么是速度瞬心，机构瞬心的数目如何计算？瞬心：两个构件相对速度等于零的重合点。K=N(N-1)/23、速度瞬心的判定方法是什么？根据瞬心的定义判定有几种？判定方法有两种：根据瞬心的定义判定和三心定理，根据瞬心的定义判定有四种：（1）两构件组成转动副的轴心。（2）两构件组成移动副，瞬心在无穷远处。（3）纯滚动副的按触点，（4）高副接融点的公法线上。4、用相对运动图解法求构件的速度和加速度的基本原理是什么？基本原理是理论力学中的刚体平面运动和点的复合运动。5、什么是基点法？什么样的条件下用基点法？动点和基点如何选择？基点法：构件上某－点的运动可以认为是随其上任选某一点的移动和绕其点的转动所合成的方法。求同一构件上两点间的速度和加速度关系时用基点法，动点和基点选在运动要素己知的铰链点。6、用基点法进行运动分析的步骤是什么？（1）选长度比例尺画机构运动简图（2）选同一构件上已知运动要素多的铰链点作动点和基点，列矢量方程，标出已知量的大小和方向。（3）选速度和加速度比例尺及极点p、p′按已知条件画速度和加速度多边形，求解未知量的大小和方向。机械原理习题集11（4）对所求的量进行计算和判定方向。7、什么是运动分析中的影像原理？注意什么？影像原理：已知同－构件上两点的速度或加速度求另外－点的速度和加速度，则这三点速度或加速度矢端所围成的三角形与这三点在构件上围成的三角形相似，这就称作运动分析中的影像法，又称运动分析中的相拟性原理。注意：三点必须在同一构件上，对应点排列的顺序同为顺时针或逆时针方向。8．什么是速度和加速度极点？在速度和加速度多边形中，绝对速度为零或绝对加速度为零的点，并且是绝对速度或绝对加速度矢量的出发点。9、速度和加速度矢量式中的等号，在速度和