机械原理部分试题及解答

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1、第一章机构的组成和结构1-1试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。F＝3×3－2×4＝1F＝3×3－2×4＝1F＝3×3－2×4＝1F＝3×3－2×4＝11-2计算图示平面机构的自由度。将其中高副化为低副。确定机构所含杆组的数目和级别，以及机构的级别。（机构中的原动件用圆弧箭头表示。）F＝3×7－2×10＝1F＝3×7－2×10＝1含3个Ⅱ级杆组：6-7，4-5，2-3。含3个Ⅱ级杆组：6-7，4-5，2-3。该机构为Ⅱ级机构构件2、3、4连接处为复合铰链。该机构为Ⅱ级机构F＝3×4－2

2、×5－1＝1F＝3×3－2×3－2＝1F＝3×5－2×7＝1（高副低代后）F＝3×5－2×7＝1（高副低代后）含1个Ⅲ级杆组：2-3-4-5。含2个Ⅱ级杆组：4-5，2-3。该机构为Ⅲ级机构构件2、3、4连接处为复合铰链。该机构为Ⅱ级机构F＝3×8－2×11－1＝1F＝3×6－2×8－1＝1F＝3×9－2×13＝1（高副低代后）F＝3×7－2×10＝1（高副低代后）含4个Ⅱ级杆组：8-6，5-7，4-3，2-11。含1个Ⅱ级杆组6-7。该机构为Ⅱ级机构含1个Ⅲ级杆组2-3-4-5。第二章连杆机构

3、2-1在左下图所示凸轮机构中，已知r=50mm，lOA=22mm，lAC=80mm,，凸轮1的等角速度ω1=10rad/s，逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2的角速度ω2。1C解：如右图，先观察得出瞬心P13和P23为两个铰链中心。再求瞬心P12：根据三心定理，P12应在P13与P23的连线上，另外根据瞬心法，P12应在过B点垂直于构件2的直线上，过B点和凸轮中心O作直线并延长，与P13、P23连线的交点即为P12。从图上量出长度尺寸并按作图比例系数换算成实际长度：P12A=28.54，则：P

4、12C=28.54+80=108.54因为P12是构件1与构件2的瞬心，所以rad/s2-2在右图所示的曲柄摇块机构中，已知lAB=40mm，lAC=80mm，，求速度瞬心P13和P24。解：如下图，先找瞬心：P12、P14、P34均为铰链中心，P23为垂直于导路无穷远处。求P24：对于构件1、2、4，P24应P12与P14的连线上；而对于构件2、3、4，应在P23与P34连线上，分别作两连线，其交点即为P24。求P13：对于构件1、2、3，应在P12与P23的连线上；而对于构件1、4、3，应在

5、P14和P34连线上，分别作两连线，其交点即为P13。P142-3试根据图中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、还是双摇杆机构。解：图a)为双曲柄机构；图b)为曲柄摇杆机构；图c)为双摇杆机构；图d)为双摇杆机构。2-4如左下图，设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。要求踏板CD在水平位置上下各摆10°，且lCD=500mm，lAD=1000mm，试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。解：①如右图，根据已知条件画出A、D、C、C1、C2。②通过A、C1画直线代表机构的一个极限位置

6、，通过A、C2画直线代表机构的另一个极限位置。③从图中可知，AC1=BC-AB，AC2=BC+AB，即AB=（AC2-AC1）/2以A为圆心，AC1为半径画圆弧与AC2交于E点，即AB=EC2/2，从图上量出尺寸并通过比例变换得出：EC2=156mm，再以A为圆心，以EC2为直径画圆，交于B1点和B2点，得出BC=1115mm。（也可在图上量出AC1和AC2后，列二元一次方程求解得出两杆长）即AB=78mm，BC=1115mm。2-5如左下图，设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s=50mm，偏距

7、e=16mm，行程速比系数K=1.2，求曲柄与连杆长度。解：①先算出极位夹角②如右图所示，作一条直线C1C2=s=50，过C1、C2各作一条直线，与直线C1C2的夹角均为90°-θ，相交于O点。③以O为圆心，过C1、C2作圆（即OC为半径）④再作一直线与C1C2平行,使两直线间的距离等于偏距e，与圆相交于A点⑤根据C1A、C2A距离可求出曲柄连杆的长度。从图中可知，AC1=BC-AB，AC2=BC+AB，即AB=（AC2-AC1）/2以A为圆心，AC1为半径画圆弧与AC2交于E点，即AB=EC2

8、/2，从图上量出尺寸并通过比例变换得出EC2长度尺寸，再以A为圆心，以EC2为直径画圆，交于B1点和B2点，得出BC杆长。（也可在图上量出AC1和AC2后，列二元一次方程求解得出两杆长）⑥得出给定e、s和θ的曲柄滑块机构。曲柄长23.8mm，连杆长58.3mm。注意：此题也可参照教材P72的方法画图。(当e=20mm，K=1.5时，θ=36°，曲柄长21.5mm，连杆长46.5mm。)2-6设计一导杆机构。已知机架长度l4=100mm，行程速比系数K=1.4，求曲柄长度。（参考答案：曲柄长度为2