《机械原理》课程补充习题

《机械原理》课程补充练习

第2章 机构的结构分析

基本要求：

（1）掌握构件、运动副、约束、自由度及运动链等概念

（2）能正确计算平面机构的自由度并能指出复合铰链、局部自由度和虚约束，能判断其是

否具有确定的运动。

计算下列机构自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。 2-1 2-2

2-3 2-4

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2-5 2-6 2-7

2-8） 2-9）

2-10） 2- 11）

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2-12 2-13

2-14 2-15

2-16）

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2-17 2-18

2-19 2-20

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第3章 平面机构的运动分析

基本要求：

1）正确理解速度瞬心的概念，并能运用三心定理确定一般平面机构各瞬心的位置，利用瞬

心法对简单高、低副机构进行速度分析

2）能利用矢量方程图解法对一般平面机构进行运动分析

3-1 试求图示各机构在图示位置时的全部瞬心的位置。

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（g） (h)

3-2 图示机构的位置，已知原动件AB以等角速度转动，用瞬心法或矢量方程图解法求构件3的角速度 要求：（1）利用瞬心法要求在图上标出全部速度瞬心，写出ω3的表达式；

（2）利用矢量方程图解法要求以任意比例尺作出机构的速度图，写出作图的矢量方

程及ω3的表达式。

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(a) (b)

(c) (d)

(f) (g)

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3-3如图所示的高副机构中，设已知机构的尺寸及原动件1以匀角速度1逆时针方向转动，试确定机构的全部瞬心位置，并用瞬心法求构件3 的移动速度v3。

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3-4图示机构，LAB＝50mm，LBC＝60mm，LCD＝60mm，LAD＝100mm，ω1＝30rad/s，

（1）求机构的所有瞬心

（2）用瞬心法求杆BC中E的速度大小和方向。

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第4章 平面机构的力分析

基本要求

能对几种运动副中的摩擦力、总反力进行分析

4-1 图示曲柄滑块机构中，设已知机构尺寸，图中虚线圆为摩擦圆，滑块与导路的摩擦角为φ，驱动力为F，阻力矩为M，试在下列各机构位置简图中画出各运动副中反力方向（必须注明力矢量的脚标）

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（d）

4-2 图示曲柄滑块机构，曲柄1受驱动力偶M d作用，克服滑块3上所受的工作阻力Fr，使

该机构运转。在转动副A、B和C处虚线下画的小圆为摩擦圆。设不考虑各构件的重量与惯性力，试确定各运动副反力的方向。

4-3 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，试在图上标出各运动副中总反力（R31,R12 及R32）的方位（图中各构件的重量及惯性力略去不计，虚线小圆为摩擦圆，运动副B处的摩擦角已知）

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4-4 图示摆动凸轮机构中，已知作用于摆杆3上的外载荷Q，试在图上标出各运动副中

总反力（R31,R12 及R32）的方位（图中各构件的重量及惯性力略去不计，虚线小圆为摩擦圆，运动副B处的摩擦角已知）

4-5 在图示机构中，已知驱动力为F，工作阻力矩为Mr，若不计各构件的重量及惯性力，试在机构图中画出各构件的受力。图中虚线圆为摩擦圆，摩擦角为φ。

4-6 在图示机构中，已知原动件1 在驱动力矩Md 的作用下等速转动，ω1 如图所示。作用在从动件2 上的生产阻力为Q，图中虚线圆为摩擦圆，运动副C 的摩擦角为φ。试在图上画出各运动副反力（注明脚标），写出构件2 的力平衡方程式，并画出力矢量多边形。

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4-7 图示一锁紧机构，已知图中虚线圆为摩擦圆，摩擦角为φ在P力作用下工作面上产生夹紧力Q，试画出此时各运动副中的总反力作用线位置和方向（不考虑各构件的质量和转动惯量）

4-8 已知各构件的尺寸、机构的位置、各运动副的摩擦系数及摩擦圆半径，M1为驱动力矩，Q为阻力，试在图中画出各运动副反力的方向和作用线

4-9 图示铰链机构中，各铰链处虚线圆为摩擦圆，Md为驱动力矩，Mr为生产阻力矩，试在图上画出各运动副反力的方向和作用线。

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4-10图示凸轮连杆组合机构运动简图，凸轮为原动件，滑块上作用有工作阻力Q，各转动副处的摩擦圆及滑动摩擦角如图所示，试在图上画出各运动副反力方向和作用线。

4-11 图示的机构运动简图中，已知生产阻力Q，各转动副的摩擦圆及滑动摩擦角已示图中，试在图中画出各运动副反力的作用线及方向。

4-12图示的机构运动简图中，已知P为驱动力，生产阻力Q，各转动副的摩擦圆及滑动摩擦角已示图中，试在图中画出各运动副反力的作用线及方向。

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4-13图示的机构运动简图中，已知生产阻力Q，各转动副的摩擦圆及滑动摩擦角已示图中，试在图中画出各运动副反力的作用线及方向。 Q

3

2

1 ω1 4-14 图示铰链机构中，各铰链处虚线圆为摩擦圆，Md为驱动力矩，Fr为生产阻力矩，试在图上画出各运动副反力的方向和作用线。

4-15图示双滑块机构中，滑块1在驱动力P作用下等速运动，各构件重量不计。

试作图标出各运动副中的反力的方向，并对构件1、3列出力平衡方程且作出相应的力多边形。（摩擦角、摩擦圆如图示）

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第八章 平面连杆机构及其设计

8-1 在飞机起落架所用铰链四杆机构ABCD中，已知连杆的两位置如图所示，比列尺为μl，要求连杆B2C2为死点位置上，连架杆CD的的转角为90。试设计此铰链四杆机构lAB、lCD、

0

。 lAD（作图在题图上进行）

8-2设计一铰链四杆机构，已知连杆BC经过图示两个给定位置B1C1、B2C2，要求：连架杆AB从

AB1到AB2位置时恰好转过90°；机构在第二位置时传动角γ=30°，试用作图法求解固定铰链A、D位置。

8-3所示为造型机工作台翻转机构翻台的两个位置Ⅰ、Ⅱ。设翻台固联在连杆BC上，若已知连杆长lBC500mm，lCK500mm，并要求其固定铰链A、D的安装位置与x轴平行，且

AD=BC，试设计此铰链四杆机构。

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8-4所示为一利用死点位置的焊接夹紧装置。按图中箭头方向转动手柄F，则CD杆随之转动，而使其上的压板E向工件压去。问机构转到什么位置时，压板把工件压紧在工作台上，当松开手柄后，机构不致由于压紧力的反作用而反转，使被压紧的工件松开。试用作图法求出上述压紧工件时的机构位置。已知机构各杆长是： lAB110mm，lBC45mm，lCD90mm，lAD50mm。

8-5碎矿机用曲柄摇杆机构如图所示，已知摇杆长为500mm，摆角450，其中左极限位置为垂直，铰链A、D同在水平线上，行程速度变化系数K1.5，试用图解法确定机架AD、曲柄AB及连杆BC的长度。（保留作图线）

8-6 如图所示，已知摇杆两极限位置从C1D与C2D,长度LCD＝150mm(图中μl＝0.005m/mm) 行

程速比系数k=1.5，另一固定铰链在机架标线DE上，试用作图法设计该铰链四杆机构。

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8-7 曲柄摇杆机构机架d＝38 mm，摇杆长c＝45 mm，其摆角ψ＝50°，试确定曲柄长a 和连杆长b。

o

8-8有一曲柄摇杆机构，机架位于水平线上。已知其摇杆长LCD＝420 mm，摆角ψ＝90。，摇

oo

杆在两极限与机架所成的夹角各为60和30，机构的行程速比系数K＝1.5，设计此四杆机构。求出曲柄长度a和连杆长度b。

8-9图解设计一曲柄摇杆机构，求曲柄和连杆的长度、已知摇杆的长度LCD=100mm,其极限位

o

置之间夹角ψ=8-10设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆长度l380mm，摆角40，摇杆的行程速比系数

0为K1，且要求摇杆CD的一个极限位置与机架间的夹角CDA90，试用图解法确定其

0余三杆的长度。

8-11设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的行程速比系数K=1，摇杆的长度lCD=150mm，摇杆的极限位置与机架所成的角度=30°和”=90°。求曲柄lAB、连杆lBC及机架lAD的长度。

8-12试设计所示的脚踏轧棉机上的曲柄摇杆机构。要求踏板CD 在水平位置上下各摆10°，lCD＝500 mm，lAD＝1000 mm，用几何作图法求曲柄lAB 和连杆lBC 的长度。

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8-14参看附图设计一铰链四杆机构，已知其摇杆 CD 的长度为75mm,行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为100mm,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为45度 ,试求曲柄AB的长度和连杆BC的长度（有两组解）。

8-15牛头刨床的摆动导杆机构如图所示，已知机架lAB400mm，行程速比系数K1.65，试用作图法设计此机构。

8-16 设计一摆动导杆机构，已知机架长度为100mm，行程速比系数K=1.4，求曲柄长度。

8-17 图（a）所示为一牛头刨床的示意图。已知lAB=75mm，lDE=100mm，行程速比系数K =2，刨头5 的行程H=300mm。要求在整个行程中，刨头5 有较小的压力角，试设计此机构。

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8-18设计一曲柄滑块机构，如图所示，已知滑块的行程H=50mm，行程速比系数K=1.5，偏距e=20mm。

8-19设计一偏心曲柄滑块机构，已知滑块的行程H=67mm，偏心距e=40mm，要求行程速比系数K=1.4。

8-20 一滑块C沿mm移动，其行程S＝50mm，曲柄AB逆时针绕固定铰链A旋转，且A位于

nn线上，已知行程速比系数K＝1.4，作图求曲柄与连杆长。

8-21设计一偏置曲柄滑块机构，已知行程速比系数K=1.4，滑块的冲程S=60mm，连杆与曲柄长度之比λ=3，求曲柄、连杆及偏距e之长。

m

m

n n

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8-22参考图示设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数K1.5，滑块行程

H50mm，导路偏距e20mm，求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。

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