5.4 解：如图所示。
5.5 解： 凸轮的理论轮廓曲线、偏距圆、基圆如图所示；
最大行程h =bc=20mm、推程角?0?188?、回程角?'0?172?； 凸轮机构不会发生运动失真，因为凸轮理论轮廓曲线为一圆。
5.7 解：所设计的凸轮机构如图所示。
5.13 解：
1) 理论轮廓为一圆，其半径R’=50mm；
r?R'?lOA?50?25?25mm 2) 凸轮基圆半径0； 3) 从动件升程h = 50mm；
lOA25?max?arcsin()?arcsin()?30?R'50 4) 推程中最大压力角
5) 若把滚子半径改为15 mm，从动件的运动没有变化，因为从动件的运动规律与滚子半径无关。
第六章 齿轮机构作业
6.1 解： 1）
?k?arccosrb50?arccos?39.7??39?423'?0.6929弧度rk65
??rsin?k?65sin39.7??41.52mm kk
2）?k?20??0.34907弧度，查表得?k?51?8'?51.13?
r50rk?b??79.67mmcos?kcos51.13?
6.2 解：
1. df?d?2hf?m?z?2(1?0.25)??m(z?2.5)
db?dcos??mzcos20??0.9397mz m(z?2.5)?0.9397mz，z?0.9397z?2.5
2.5?z??41.451?0.9397
2. 取z?42则，
df?m(42?2.5)?39.5m?db?0.9397?42m?39.46m
?df?db6.4 解：
*d?d?2h?m(z?2haa)?m(40?2)?42m?84 a84?m??2mm42
6.5 解：
d?mz1?3?24?72mmd2?mz2?3?110?330mm 1）1，；
*da1?d1?2ha?m(z1?2ha)?3(24?2)?78mm 2）
*da2?d2?2ha?m(z2?2ha)?3(110?2)?336mm
3）
*h?ha?hf?m(2ha?c*)?3(2?0.25)?6.75mm
m3a?(z1?z2)?(24?110)?201mm 4） 22cos?a'204???1.015 5) acos??a'cos?' , cos?'a201
'd1?
db1dcos??1?72?1.015?73.08mmcos?'cos?' db2dcos??2?110?1.015?111.65mmcos?'cos?'
'd2?6.9 解：
1.
d1?mnz13?20??62.12mmcos?cos15? mnz23?37??114.92mmcos?cos15?
d2?da1?d1?2ha?62.12?2?3?1?68.12mm
第1章 平面机构的结构分析
1.1 解释下列概念
1.运动副；2.机构自由度；3.机构运动简图；4.机构结构分析；5.高副低代。
1.2 验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。
题1.2图 题1.3图
1.3 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。 1.4 计算下列机构自由度，并说明注意事项。
1.5 计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。
题1.4图
题1.5图
第2章 平面机构的运动分析
2.1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。
题2.1图
2.2 在图示机构中，已知各构件尺寸为lAB =180mm , lBC =280mm , lBD =450mm , lCD =250mm , lAE =120mm , φ=30o, 构件AB上点E的速度为 vE =150 mm /s ,试求该位置时C、D两点的速度及连杆2的角速度
ω2 。
2.3 在图示的摆动导杆机构中，已知lAB =30mm , lAC =100mm , lBD =50mm , lDE =40mm ,φ1=45o,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s沿逆时针方向回转。求D点和E点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。
题2.2图
题2.3图
2.4 在图示机构中，已知lAB =50mm , lBC =200mm , xD =120mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=10
rad/s ，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。
题2.4图
2.5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。
（1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。
（2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D点的速度和加速度矢量方程。
（3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D点的速度矢量pd2和加速度矢量p'd'2。
题2.5图
2.6 在图示机构中，已知机构尺寸lAB =50mm, lBC =100mm, lCD =20mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度
ω1=ω4=20 rad/s，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度ω2和角加速度α2的大小和方
向。
题2.6图
2.7 在图示机构构件1等速转动，已知机构尺寸lAB =100mm ,角速度为ω1= 20 rad/s，原动件的位置φ
1=
30o,分别用相对运动图解法和解析法求构件3上D点的速度和加速度。
题2.7图 题2.8图
2.8 在图示导杆机构中，已知原动件1的长度为l1 、位置角为φ和在x、y轴上的投影方程(机构的矢量三角形及坐标系见图)。
1 ，中心距为l4 ，试写出机构的矢量方程
2.9 在图示正弦机构中，已知原动件1的长度为l1=100mm 、位置角为φ1= 45o、角速度ω1= 20 rad/s，试用解析法求出机构在该位置时构件3的速度和加速度。
2.10 在图示牛头刨床机构中，已知机构尺寸及原动件曲柄1的等角速度ω1 ，试求图示位置滑枕的速度
vC 。
题2.9图 题2.10图
2.11 在图示平锻机中的六杆机构中，已知各构件的尺寸为：lAB ＝120 mm ，l BC＝460 mm，lBD ＝240 mm ，
lDE ＝200 mm ，l EF ＝260 mm , β＝30°，ω1 = l0 rad/s , x F＝500 mm ，yF ＝180mm 。欲求在一个运动循
环中滑块3的位移S C、速度vC和加速度a C 及构件4、5的角速度ω4、ω5和角加速度α4、α步骤并画出计算流程图。
5 ,
试写出求解
4.7 解：1. 取
作机构运动简图如图所示；由图量得： 180???180??5?K???1.05??5?，故行程速比系数为：180???180??5?
由图量得：行程：
h?40??l?40?6?240mm?l?6mm/mm
2. 由图量得：?min?68?，故?min?68??????40? 3. 若当e?0，则K= 1 ，无急回特性。 4.11 解： 1.取
2.由图中量得：
?l?4mm/mm，设计四杆机构如图所示。
lAB?AB??l?70?4?280mm， ， 。
lCD?C1D??l?25?4?100mmlAD?AD??l?78.5?4?314mm
4.16 解：
??1mm/mm1.取l，设计四杆机构如图所示。
2.由图中量得：
lAB?AB1??l?21.5?1?21.5mmlBC?B1C1??l?45?1?45mm，
。
3.图中AB’C’为?max的位置，由图中量得?max?63?，图中AB”C” 为
?max的位置，由图中量得?max?90?。
4.滑块为原动件时机构的死点位置为AB1C1和AB2C2两个。
4.18 解： 1.计算极位夹角：
??K?11.5?1?180???180??36?K?11.5?1
2.取，设计四杆机构如图所示。
3.该题有两组解，分别为AB1C1D和AB2C2D由图中量得：
?l?2mm/mmlAB1?AB1??l?24?2?48mm， ；
lB1C1?B1C1??l?60?2?120mmlAB2?AB2??l?11?2?22mm， 。
lB2C2?B2C2??l?25?2?50mm
第五章 凸轮机构作业
5.1 解：
图中(c)图的作法是正确的，(a) 的作法其错误在于从动件在反转过程的位置应该与凸轮的转向相反,图中C’B’为正确位置；(b) 的作法其错误在于从动件在反转过程的位置应该与起始从动件的位置方位一致，图中C’B’为正确位置；(d) 的作法其错误在于从动件的位移不应该在凸轮的径向线上量取，图中CB’为正确位置。
3. 求D点和E点的速度VD 、VE
利用速度影像在速度多边形，过p点作⊥CE，过b3点作⊥BE，得到e点；过e点作⊥pb3，得到d点 , 由图量得：所以
pd?15mm
，
pe?17mm，
VD?pd??v?15?10?150mm/s ， ；
VE?pe??v?17?10?170mm/sVB3B2?b2b3??v?17?10?170mm/s 4. 求ω3
?3?naB5. 求2
VB3270??2.2rad/slBC123
n222aB2??1?lAB?10?30?3000mm/s 6. 求aB3
aB3 ＝ aB3n ＋ aB3t ＝ aB2 ＋ aB3B2k ＋ aB3B2τ 大小 ω32LBC ？ ω12LAB 2ω3VB3B2 ？
方向 B→C ⊥BC B→A ⊥BC ∥BC
取
k2aB?2??V?2?2.2?270?1188mm/s3B2B3B232mm/s?a?50n222aB???l?2.2?123?595mm/s33BC
mm作速度多边形如上图c所示，由图量得：
?b'3?23mm ，
n3b'3?20mm,所以
aB3??b'3??a?23?50?1150mm/s2
7. 求?3
t2aB?nb'???20?50?1000mm/s333ataB31000?3???8.13rad/s2lBC123
8. 求D点和E点的加速度aD 、aE
利用加速度影像在加速度多边形，作??b'3e∽?CBE, 即 ?b'3?eb'3e??CBCEBE，得到e点；过e点作⊥?b'3，得到d点 , 由图量得：
?e?16mm所以
，
?d?13mm，
aD??d??a?13?50?650mm/s2aE??e??a?16?50?800mm/s2 ，
。
??2mm/mm2.7 解：取l作机构位置图如下图a所示。 一、用相对运动图解法进行分析 1. 求B2点的速度VB2
VB2 =ω1×LAB =20×0.1 = 2 m/s 2.求B3点的速度VB3
VB3 ＝ VB2 ＋ VB3B2
大小 ？ ω1×LAB ？
方向 水平 ⊥AB ∥BD 取
?v?0.05m/smmpb3?20mmnaB3.求2
作速度多边形如下图b所示，由图量得：
VB3?pb3??v?20?0.05?1m/s ，所以 而VD= VB3= 1 m/s
n222aB???l?20?0.1?40m/s21AB 4. 求aB3
τ
a B3 ＝ aB2n ＋ a B3B2 大小 ？ ω12LAB ？
方向 水平 B→A ∥BD 取
2?a?1m/smm
作速度多边形如上图c所示，由图量得：
aB3??b'3??a?35?1?35m/s2?b'3?35mm ，所以 。
二、用解析法进行分析
VD3?VB2?sin?1??1?lAB?sin?1?20?0.1?sin30??1m/s1
aD3?aB2?cos?1??2?lAB?cos?1?202?0.1?cos30??34.6m/s2
第三章 动力分析作业
3.1 解：
根据相对运动方向分别画出滑块1、2所受全反力的方向如图a所示，图b中三角形①、②分别为滑块2、1的力多边形，根据滑块2的力多边形①得：
FR12FR12Frcos??? ，FR?Fr
12sin(60??2?)sin(90???)co?ssin(60??2?)FR21FR21Fd??由滑块1的力多边形②得： ，
sin(60??2?)sin(90???)cos?cos?sin(60??2?)sin(60??2?)sin(60??2?)Fd?FR21?Fr?Fr
cos?sin(60??2?)cos?sin(60??2?) 而 ??tg?1f?tg?1(0.15)?8.53? sin(60??2?)sin(60??2?8.53?)所以 Fd?Fr?1000?1430.7N
sin(60??2?)sin(60??2?8.53?)3.2 解：取?l?5mm/mm作机构运动简图，机构受力如图a)所示；
取?F?50N/mm作机构力多边形，得：
FR65?60?50?3000N ，FR45?67?50?3350N，
FR45?FR54?FR34?FR43?3350N，
FR23?35?50?1750NFR63?50?50?2500N，FR23?FR32?FR12?FR21?1750N Mb?FR21lAB?1750?100?175000N?mm?175N?m
，
3.2 解：机构受力如图a)所示
由图b)中力多边形可得：FR65?tg?4F5?tg45??1000?1000N
F51000??1414.2N sin?4sin45?FR43FR63FR23??
sin116.6?sin45?sin18.4?sin45?sin45?FR63?FR43??1414.2?1118.4N
sin116.6?sin116.6?sin18.4?sin18.4?FR23?FR43??1414.2?500N
sin116.6?sin116.6?所以 FR21?FR23?FR61?500N
FR45?FR43? Mb?FR21lAB?500?100?50000N?mm?50N?m
3.3 解：机构受力如图所示
由图可得：
对于构件3而言则：Fd?FR43?FR23?0，故可求得 FR23
对于构件2而言则：FR32?FR12
对于构件1而言则：Fb?FR41?FR21?0，故可求得 Fb
3.7 解：
1. 根据相对运动方向分别画出滑块1所受全反力的方向如图a所示，图b为滑块1的力多边形，正行程时Fd为驱动力，则根据滑块1的力多边形得：
FR21FR21Fdcos(???)?? ，FR21?Fd
sin(??2?)sin?90??(???)?cos(???)sin(??2?)cos(???)cos?则夹紧力为：Fr?FR21cos??Fd
sin(??2?)2. 反行程时?取负值，F'R21为驱动力，而F'd为阻力，故
F'R21?F'dcos(???) ，
sin(??2?)cos?F'd而理想驱动力为：F'R210?F'd ?sin?tg?所以其反行程效率为：
F'dF'R210sin(??2?)tg? ?'???cos(???)F'R21F'tg?cos(???)dsin(??2?)sin(??2?)当要求其自锁时则，?'??0，
tg?cos(???)故 sin(??2?)?0 ，所以自锁条件为：??2?
3.10 解：
1.机组串联部分效率为：
2?1?0.9?0.982?0.95?0.821 ?'??3?2 2. 机组并联部分效率为：
P??PB?B2?0.8?3?0.7??2?3??0.98?0.95?0.688 ?''?AAPA?PB2?3 3. 机组总效率为：
???'?''?0.821?0.688?0.565?56.5% 4. 电动机的功率
输出功率：Nr?PA?PB?2?3?5kw
N5电动机的功率：Nd?r??8.85kw
?0.565
第四章 平面连杆机构作业
4.1 解：
1. ① d为最大，则 a?d?b?c 故
② d为中间，则 a?c?b?d
故
d?b?c?a?280?360?120?520mm
d?a?c?b?120?360?280?200mm
200mm?d?520mm所以d的取值范围为： 2. ① d为最大，则 a?d?b?c 故
② d为中间，则 a?c?b?d
d?b?c?a?280?360?120?520mm
d?a?c?b?120?360?280?200mm故 ③ d为最小，则 c?d?b?a 故
d?b?a?c?280?120?360?40mm
④ d为三杆之和，则 所以d的取值范围为：
d?b?a?c?280?120?360?760mm
40mm?d?200mm和520mm?d?760mm
3. ① d为最小，则 c?d?b?a 故
d?b?a?c?280?120?360?40mm
4.3 解：机构运动简图如图所示，其为曲柄滑块机构。
4.5 解：
1. 作机构运动简图如图所示；由图量得：??16?，??68?， ?max?155? ，?min?52?，所以 ?min?180???max?180??155??25?，
180???180??16?K???1.20180???180??16? 行程速比系数为：
2. 因为 l1?l3?28?72?100?l2?l4?52?50?102
所以当取杆1为机架时，机构演化为双曲柄机构，C、D两个转动副是摆转副。
3. 当取杆3为机架时，机构演化为双摇杆机构，A、B两个转动副是周转副。