篇一：机械原理_课后习题答案第七版
《机械原理》作业题解
第二章
机构的结构分析
F＝3n－2pl－ph ＝3× －2× －1＝ 0 34 F = 3n ? (2pl + ph )= 3 × 4 ? (2 × 5 + 1) = 1
7 4
3
8 5 2 9 1-1' F = 3n ?(2pl + ph ? p') ? F'= 3 × 8 ? (2 × 10 + 2 ? 0) ?1
= 1
篇二：机械原理第七版西北工业大学习题答案(特别全答案详解).doc
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,首先要计算机构管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装能作为一个活动件，故 n?3 pl?3 ph?1
F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0
的自由度。尽在轴A上，只
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)。
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。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。偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1
与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。故
解法一：n?7 pl?9ph?2
F?3n?2pl?ph?3?7?2?9?2?1
解法二：n?8 pl?10 ph?2 局部自由度 F??1
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?8?2?10?2?1?1
题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1
按图示方向连续转动空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构
的运动简图，并计算其自由度。
题2-4
时，可将设备中的
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图题2-3所示)
４
Ａ
题2-3
2) n?3 pl?4 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?0?1
题2-4 使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），
并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-4所示)
2) n?7 pl?10 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?1
题2-5 图a所示是为高位截肢的人保持人行走的稳定性。若以颈骨1试绘制其机构运动简图和计算其
运动简图。
解：1)取比例尺,绘制机构运动如虚线所示。(如图2-5所示) 2) n?5 pl?7 ph?0
F
?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能
为机架，
自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构
简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图
题2-6 杆组合机构（图中在D处为铰接在
题2a、d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连；图c为一精压机机构。并
束
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
数目是否相同？为什么？ 解： a) n?4 pl?5ph?1
F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1
b) 解法一：n?5 pl?6ph?2
F?3n?2pl?ph?3?5?2?6?2?1
解法二：n?7 pl?8ph?2 虚约束p??0 局部自由度 F??2
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?2?1
c) 解法一：n?5 pl?7ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
O
A3E
(b)
解法二：n?11 pl?17ph?0
??3n??2?10?0?3?6?2 局部自由度 F??0 虚约束p??2pl??ph
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?11?(2?17?0?2)?0?1
d) n?6 pl?7ph?3
F?3n?2pl?ph?3?6?2?7?3?1
齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约
单侧接触）将提供1个约束。
束，故应为
齿条7与齿轮5的啮合为高副（因中心距未被约束，故应为双侧接触）将提供2个约束。
题2-7试绘制图a所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。并计算其机构的自由度（图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子，使活塞在相应得气缸内往
复运动。图上AB=BC=CD=AD）。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-7(b)所示)
2) 此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活塞和机架组成。凸轮与4个滚子组成高副，4个连杆、4个滚子和4个活塞分别在A、B、C、D处组成三副复合铰链。4个活塞与4个缸（机架）均组成
移动副。 解法一：
n?13 pl?17ph?4
虚约束：
因为AB?BC?CD?AD，4和5，6和7、8和9为不影响机构传递运动的重复部分，与连杆10、
11、12、13所带入的约束为虚约束。机构可简化为图2-7（b）
??3 局部自由度F???3 重复部分中的构件数n??10 低副数pl??17 高副数ph
??3n??2?17?3?3?10?3?4 p??2pl??ph
局部自由度 F??4
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?13?(2?17?4?4)?4?1
解法二：如图2-7（b）
局部自由度 F??1
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?3?(2?3?1?0)?1?1
题2-8 图示为一刹车机构。刹车时，操作杆1向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。（注：车轮不属于刹车机构中的构件。）
解：1)未刹车时，刹车机构的自由度
n?6 pl?8ph?0
F?3n?2pl?ph?3?6?2?8?0?2
2)闸瓦G、J之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度
n?5 pl?7ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
3)闸瓦G、J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度
n?4 pl?6ph?0
F?3n?2pl?ph?3?4?2?6?0?0
题2-9 试确定图示各机构的公共约束m和族别虚约束p″，并人说明如何来消除或减少共族别虚约
束。 解：(a)楔形
1、2相对机架只能
x、y方向移动，而其余方向的相对
独立运动都被约束，故公共约束数m?4,为4族平面机构。pi?p5?3
5
F??6?m?n?
??i?m?p
i?m?1
i
??6?4??2??5?4??3?1
F0?6n?ipi?6?2?5?3??3 将移动副改为圆柱下刨，可减少虚约束。
篇三：机械原理第八版课后练习答案(西工大版)
<机械原理>第八版西工大教研室编
第2章
2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的?
答：参考教材5~7页。
2-2 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征?
答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。
2-3 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况?
答：参考教材12~13页。
2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。
2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项?
答：参考教材15~17页。
2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么?
答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。
2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别?
答：参考教材18~19页。
2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么? 答：参考教材20~21页。
2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上的弹簧合页；4)可调臂台灯机构；5)剥线钳；6)磁带式录放音机功能键操纵机构；7)洗衣机定时器机构；8)轿车挡风玻璃雨刷机构；9)公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构；?。
2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副?试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。
2-11图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j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^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。
1)取比例尺绘制机构运动简图
2)分析是否能实现设计意图
解：
f?3?3?2?4?1?0不合理∵f?0，可改为
2-12图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构，试绘制其机构示意简图并计算自由度。
解：
2-16试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度
（a） f?3?8?2?10?2?1?1
解： f?3?4?2?5?1?1 A为复合铰链
（b）
解：（1） 图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致，经分析知该机构共有7个活动构件，
8个低副(注意移动副F与F’，E与E’均只算作一个移动副)，2个高副；因有两个滚子2、4，所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为
F=3n- (2pl+ph- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1
（2）如将D处结构改为如图b所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该处将带来一个虚约束。因为构件3、6和构件5、6均组成移动副，均要限制构件6在图纸平面内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构的活动构件数为6，低副数为7，高副数和局部自由度数均为2，虚约束数为1，故机构的自由度为
F=3n- (2pl+ph- p’)- F’ =3×6- (2ⅹ7+2-1)- 2=1
上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在运动过程中构件3、5始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象，故其对制造精度要求较高。
（c）
解：(1) n=11, p1=17, ph=0, p`=2p1`+ph-3n`=2, F`=0
F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×11-(2×17+0-2)-0=1
(2) 去掉虚约束后 F=3n-(2pl+ph) =3×5-(2×7+0) =1
（d）A、B、C处为复合铰链。自由度为：F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×6-(2×7+3)-0=1
齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目不同，因为齿轮3、5处只有一个
高副，而齿条7与齿轮5在齿的两侧面均保持接触，故为两个高副。
2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中的空气吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图；(2)计算其自由度。
解 (1)取比例尺作机构运动简图如图所示。
(2) F=3n-(2p1+ph-p’)-F’=3×4-(2×4+0-0)-1=1
2-14 图示是为高位截肢的人所设汁的一种假肢膝关节机构。该机构能保持人行走的稳定性。
若以胫骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计一算其自由度，并作出大腿弯曲时的机构运动简图。
解 把胫骨l相对固定作为机架．假肢膝关节机构的机构运动简图如图
所示, 大腿弯曲90。时的机构运动简图，如图中虚线所示。其自由度为：
F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2-15试绘制图n所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌8作为相对
固定的机架)，井计算自由度。
（1)取比倒尺肌作机构运动简图
（2)计算自由度
解：
f?3?7?2?10?12-18图示为一刹车机构。刹车时，操作杆j向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住
车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。(注；车轮不属于刹车机构中的构件。
（1)未刹车时，刹车机构的自由度
2)闸瓦G、J之一剃紧车轮时．刹车机构的自由度
3)闸瓦G、J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度
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