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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机械原理作业册答案.精品文档.第二章 机构的结构分析一、 填空与选择题1、 B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件5、自由度的数目等于原动件的数目 ；运动不确定或机构被破坏6、 7、 8、m-1 9、受力情况 10、原动件、机架、若干个基本杆组11、A、B 12、C13、C二、绘制机构简图1、 计算自由度 n=7, PL=9，PH=2 F=3n-2PL-PH=37-29-2=12、 3、 4、三、自由度计算(a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束计算自由度 n=4，PL=
2、5，PH=1 F=3n-2PL-PH=34-25-1=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(b) E处(或F处)为虚约束计算自由度 n=5，PL=7，PH=0 F=3n-2PL-PH=35-27=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束计算自由度 n=9，PL=12，PH=2 F=3n-2PL-PH=39-212-2=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度 n=7，PL=9，PH=1 F=3n-2PL-
3、PH=37-29-1=2自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束计算自由度 n=3，PL=4，PH=0 F=3n-2PL-PH=33-24=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(f) C处为复合铰链；计算自由度 n=7，PL=10，PH=0 F=3n-2PL-PH=37-210=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度 n=6，PL=8，PH=1 F=3n-2PL-PH=36-28-1=1(h)去掉杆8此处存在虚
4、约束；B和C处为复合铰链 计算自由度 n=7，PL=10，PH=0 F=3n-2PL-PH=37-210=1(i) C处为复合铰链 计算自由度 n=5，PL =7，PH=0 F=3n-2PL-PH=35-27=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。替代机构如下图所示：(1)计算自由度n=4，PL=5，PH=1 F=3n-2PL-PH=34-25-1=1(2)计算自由度n=3，PL=3，PH=2 F=3n-2PL-PH=33-23-2=1五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机
5、构的级别。计算自由度 n=5，PL=7，PH=0 F=3n-2PL-PH=35-27=1机构分析如下图所示。可见，若以构件1为原动件，该机构为III级杆组；若以构件5为原动件，该机构为II级杆组。笫三章 平面机构的运动分析一、选择与填空题1、B 2、A 3、D 4、D 5、D 6、同一直线上；7、N（N-1）/2二、分析、计算题1、試求下图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。.2、下图所示的凸轮机构，已知凸轮轮廓的曲率半径r=0.05m，Lao=0.025m，Lac=0.08m，凸轮以等角速度1=10rad/s逆时针转动。（用矢量方程图解法）（1）试用瞬心法求从动摆杆2的角速度2。（2）试用
6、高副低代法和矢量方程图解法求从动摆杆2的角速度2、角加速度a2。3、试判断在图示两机构中，（1）B点是否都存在科氏加速度？（2）找出科氏加速度为零的所有位置；（3）标出图a中的akB2B3。4、下图所示的正切机构中，如果Lbd=0.1m，v3=1.36m/s，a3=31.2m/s2方向如图所示，试用矢量方程图解法求构件1的角速度和角加速度。（用矢量方程图解法）5、已知机构各构件的长度lAC、lBC，原动件1以等角速度w1逆时针转动，用矢量方程图解法求图示位置构件2、构件3的角速度w2、w3和角加速度a2 、a3（列出相关的速度和加速度矢量方程式；作出速度图和加速度图）。 解：大小 ？ w1lA
7、B ？方向 BC AB /AB vB3 = vB2 = w 3 = ， 逆时针1=2=常数， a1=a2=0 大小 32 lBC ？ 12 lAB 21vB2B1 ？方向 B C BC BA AB / AB 逆时针 6、下图所示的摇杆机构中，如果Lab=0.03m，Lac=0.1m，Lbd=0.05m，Lde=0.04m，曲柄1以等角速度1=10rad/s回转，试用相对运动图解法求构件2上E点的速度和加速度以及构件2的角速度和角加速度。7、图示为一汽车雨刷器机构。其构件1绕固定轴心A转动，齿条2与构件1在B点处铰接，并与绕固定轴心D转动的齿轮3啮合（滚子5用来保证两者始终啮合），固连于轮3的雨
8、刷3作往复摆动。设机构的尺寸为lAB=18mm ,轮3的分度圆半径r3=lCD=12mm，原动件1以等角速度w1=1rad/s顺时针转动，试用图解法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度和角加速度。解：1.选定长度比例尺l=0.0015(m/mm)作机构运动简图（a），确定雨刷的极限位置，得出导程角。两极限位置C、C，其导程角为j。2.速度分析/s 选B为重合点的速度矢量方程式大小 ？ w1lAB ？方向 BD AB /BC以作速度多边形图（b） w 2 =w 6 = ，(逆时针)3.加速度分析 大小 62 lBD ？ 12 lAB 22vB6B2 ？方向 B D BD BA BC / BC
9、式中，以作加速度多边形图（c），（顺时针）8、如图所示已知曲柄的长度L1、转角1、等角速度1及中心距L4，要求确定导杆的转角3、角速度3和角加速度a3，以及滑块在导杆上的位置s、滑动速度vB2B3及加速度aB2B3。（用复数矢量法，推导出方程式即可）解：1）位置分析：，即 （a）展开后分别取实部和虚部：两式相除得： 2）速度分析:：将式（a）对时间求导数得： （b）方向： 大小： 意义： vB2 = vB3 + vB2B3两边分别乘以后展开，并取实部和虚部得：3）加速度分析：将式（b）对时间求导数得：方向： 大小： 意义： = + + + 两边分别乘以后展开，并取实部和虚部得：第四章 平面机构
10、的力分析一、选择与填空题1、驱动力、阻抗力 2、 3、与构件2相对于构件1的转动方向相反 4、 5、驱动力、与运动方向成锐角或一致、阻抗力、与运动方向成钝角或相反6、F=-mas、M=0 7、F=0、M=-Js 8、 3n=2pl+ph 9、C 10、 A 11、C二、分析、计算题1、在图示摆动导杆机构中，已知LAB=300mm，1=90，3=30，加于导杆的力矩M3=60Nm。求图示位置各运动副中的反力和应加于曲柄1上的平衡力矩。解：首先以2，3杆组成的II级杆组为研究对象，其上作用的力如图b所示，对C点取矩可求出以滑块B为研究对象，其上作用的力如图c，对于平面共点力系可得到以曲柄1为研究对
11、象，其上作用的力如图d所示2、如图一曲柄滑块机构。已知各构件的尺寸、摩擦圆、摩擦角，作用在滑块3上的水平阻力FQ，驱动力为作用在B点处且垂直于AB的Fb。试确定：（1）哪个构件为二力平衡构件，哪些构件为三力平衡构件；（2）构件4对构件1的运动副反力的方向是向上还是向下；（3）标出各运动副反力的方向；（4）求机构的各运动副反力及构件1上的驱动力Fb。解：（1）构件2为二力平衡构件，构件1、3为三力平衡构件。 （2）构件4对构件1的副反力的方向向上。 （3）如图。 （4）构件3的力平衡条件 选力比例尺，作矢量多边形，如图所示，构件1的力平衡条件 3、图示为一手压机，已知作用在构件1上的主动力P=5
12、00N，简图中转动副处的大圆为摩擦圆，摩擦角的大小示于右侧。要求在图示位置：（1）画出各构件上的作用力（画在该简图上）；（2）用p=10N/mm，画出力多边形图，求出压紧力Q的大小。4、如图所示为凸轮机构，凸轮1为原动件，且以角速度1逆时针匀速转动。已知机构的位置和各构件的尺寸、作用于构件2上的生产阻力Fr以及各运动副之间的摩擦角及摩擦圆半径。不计惯性力和重力，试求各运动副反力以及作用在凸轮上的平衡力矩Mb。解：画出构件2上受的三个力，如图所示。力平衡条件选力比例尺，作矢量多边形，如图所示，画出构件1上受的两个力和一个力偶矩，如图所示。5、如图所示为双滑块机构。已知各构件的尺寸及各运动副之间的
13、摩擦角、摩擦圆半径，滑块4为原动件，等速向右移动，滑块2上受到阻力Q的作用。若不计构件的惯性力和重力，试求图示位置时的平衡力Fb。解：构件3受二力，构件2受三力，构件4受三力，如图所示。构件2力平衡条件构件3力平衡条件选力比例尺，作矢量多边形，如图所示，其中6、图示楔块机构，已知：Fp为驱动力，FQ为生产阻力，f为各接触平面间的滑动摩擦系数。求楔块 2 的两个摩擦面上所受到的全反力FR12，FR32。解：摩擦角的计算公式：=arctanf，楔块 2 的两个摩擦面上所受到的全反力FR12，FR32见图。7、下图所示正切机构中，已知h=500mm，1=10rad/s（为常数），构件3的重量Q3=1
14、0N，重心在其轴线上，生产阻力Pr=100N，其余构件的重力和惯性力均略去不计。试求当1=60时，需加在构件1上的平衡力矩Mb。第五章 机械的效率和自锁一、选择与填空题1、在机械运转过程中，考虑摩擦的转动副，总反力作用线总 相切于 于摩擦圆。2、在机械运动中总是有摩擦力存在，因此，机械的效率总是_小于1_。3、具有自锁性的机构其正行程 能够 运动，反行程 不能 运动。4、下列式子中不是机械效率表达式的是_B_、C_。A、Wr/Wd B、Pf/Pd C、F /F0 D、M0/M5、三角螺纹的摩擦力矩 C (1)方牙螺纹的摩擦力矩，因此，它多用于 B (2)。（1）A、小于 B、等于 C、大于（2
15、）A、传递动力 B、紧固联接二、分析、计算题1、下图所示机组中，电动机经带传动和减速器减速后，带动两个工作机和工作。已知两个工作机的输出功率和效率分别为P=2kW，=0.8，P=3kW，=0.7，每对齿轮传动的效率1=0.95，每个支承的效率2=0.98，带传动的效率3=0.9。求电动机的功率和机组的效率。答： P3= P/(12)+ P/(12)=2/(0.8*0.95*0.98)+ 3/(0.7*0.95*0.98)=7.29kWP电=P3/(1223)=7.29/(0.95*0.982*0.9)=8.88总=（P+P）/P电=(2+3)/8.88=0.56312、有一楔形滑块沿倾斜V形导
16、路滑动，见图，已知，=35，=60，摩擦系数f=0.13，载荷Q=1000N，试求滑块等速上升和下降时的P和P、效率和及反行程自锁条件。解：3、图示两种结构，l1、l2已知，推杆1与机架2之间的摩擦系数为f。试求：（1）图(a)、(b)的推杆1在力F作用下欲在机架2中移动，若发生自锁，求a、b应多大？（2）两种结构中，哪一种易自锁？为什么？解：(1) 见图，(2)图(a)结构易自锁4、在图示焊接用的楔形夹具中，夹具把两块要焊接的工件1及1预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块。如已知各接触面间的摩擦系数均为f，试确定夹具夹紧后；楔块3不会自动松脱的条件。解：5、图示螺旋起升机构中，转动手
17、轮H，通过螺杆2使楔块3向右移动以提升滑块4上的重物Q。已知Q=30kN，楔块倾角=15，各接触面间摩擦系数f均为0.15，螺杆的螺旋升角=8.687，不计凸缘处摩擦。求提起重物Q时，需加在手轮上的力矩及该机构的效率。解：摩擦角=arctan0.15=8.531。 分别以构件4和3为研究体，其受力情况如图，则6、图示铰链四杆机构，设构件1为主动件，P为驱动力，B、C、D处的摩擦圆为虚线圆，试确定机构在图示位置时，运动副B、C、D中的总反力；并判断在外力P作用下，该机构能否运动？解：力P不能使该机构运动，因为R23作用在转动副D的摩擦圆内（见图）7、图示为一超越离合器，当星轮1沿顺时针方向转动时
18、，滚柱2将被楔紧在楔形间隙中，从而带动外圈3也沿顺时针方向转动。设已知摩擦系数f =0.08，R=50mm，h=40mm。为保证机构能正常工作，试确定滚柱直径d的合适范围。提示：在解此题时，要用到4题的结论。(答：9.424mmd10mm。)8、如图所示的摩擦停止机构中，已知r1=290illm，r0=150mm，Q =5000N，f =0.16，求楔紧角及构件l与2之间的正压力N21。第六章 机械的平衡一、选择与填空题1、C 2、C 3、A 4、静，动5、就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡以消除或减小其不良影响。6、静平衡， 质量可近似认为分布在垂直于其回转轴它们的线的同一平面内，； 动平
19、衡， 这时的偏心质量往往是分布在若干个不同的回转平面内， 。7、不一定 ，一定 8、一个，两个 9、 ，大带轮，大齿轮10、电动机轴，曲轴，大飞轮，大带轮。二 分析计算题1、解： 取，作矢量图如图（b）所示，则与的夹角为零度。2、解： A轴静平衡。B轴：动平衡。改变不影响原有的状态。 第七章机械的运转及其速度波动的调节一、选择与填空题1、A 2、D 3、D 4、D 5、C 6、C，AB7、起动阶段，稳定运转阶段，停车阶段8、功率相等，动能相等9、作用在等效构件上的等效力或等效力矩的瞬时功率与作用在原机械系统上的所有外力的同一瞬时功率之和相等，作用有等效质量或等效转动惯量的等效构件的动能等于原机
20、构系统的动能。10、0.0611、102.5 97.5二、分析、计算题1、图示车床主轴箱系统中，带轮半径R0=40mm，R1=120mm，各齿轮的齿数为z1= z2=20，z2=z3=40，各轮转动惯量为J1=J2=0.01kgm2，J2=J3=0.04kgm2，J0=0.02kgm2，J1=0.08kgm2，作用在主轴上的阻力矩M3 =60Nm。当取轴为等效构件时，试求机构的等效转动惯量J和阻力矩的等效力矩Mr。解：（1） （2）2、图示为对心对称曲柄滑块机构，已知曲柄OA=OA=r，曲柄对O轴的转动惯量为J1，滑块B及B的质量为m，连杆质量不计，工作阻力F =F，现以曲柄为等效力构件，分别
21、求出当=90时的等效转动惯量和等效阻力矩。解：根据机械系统的等效动力学原理可知当时，有故；方向与相反。3、 在图所示的行星轮系中，已知各轮的齿数为z1 = z2 = 20，z3 = 60，各构件的质心均在其相对回转轴线上，它们的转动惯量分别为J1J20.01 kgm2，JH 0.16 kgm2 ，行星轮2的质量 m22 kg ，模数 m10mm，作用在系杆 H上的力矩MH40 Nm，方向与系杆的转向相反。求以构件 1为等效构件时的等效转动惯量Je和MH等效力矩Me。解：当以构件 1为等效构件时的等效转动惯量为因为又因为，所以因为又因为，所以所以从而得当以构件 1为等效构件时MH的等效力矩为第八
22、章 平面连杆机构及其设计一、选择与填空题1,12整周，1 3曲柄，机架 4曲柄，连杆5改变构件的形状和运动尺寸，改变运动副的尺寸，选用不同的构件为机架，运动副元素的逆换。6A7E8B B9B 10A B二、分析、计算题1、图a、图c、图d机构在图示位置正处于“死点” 图a 图b 图c 图d2、解：(1)由题意知，应为最短杆，则所以，若机构为曲柄摇杆机构，最大值应为15mm (2)由题意知，应为最短杆，则所以，若机构为双曲柄机构，最小值应为45mm (3)由题意知，杆长条件应均不满足，则若为最短杆，若为最短杆，为最长杆， 若为最短杆，为最长杆，()所以，若机构为双摇杆机构，取值范围应为或。3、解
23、：（1）做出极位时的机构运动简图则由余弦定理得极位夹角 最大摆角 做出主动曲柄与机架共线时的机构运动简图则由余弦定理得行程速比系数（2）当取杆1为机架时，满足杆长条件且最短杆为机架，所以演化为双曲柄机构。C、D转动副为摆转副。（3）当取杆3为机架时，满足杆长条件且最短杆为连杆，所以演化为双摇杆机构，A、B转动副仍为周转副。4、解：(1) 确定比例尺取定值(2) 按比例作出 (3) 计算 并作出导杆摆动范围，线和线。(4) 过作垂线，则，曲柄5、解：求极位夹角，取比例尺根据已知条件可作出摇杆的一个极限位置，如图所示。要进行图解还需找出摇杆的另一个极限位置。以D为圆心，为半径作圆弧S。连接，作，线
24、与圆弧S可交于两点和，则或皆为摇杆的另一极限位置。取摇杆的极限位置为时，由图可得：，则 所以求出，曲柄和连杆长：取摇杆的极限位置为时，同理可求得，曲柄和连杆长：6、解：应用相对运动原理求解（如图）：根据所给定尺寸按比例尺作图；在连杆上任取点，使；联、，得；将中边重合到边上使两连杆位置重合，得点；作的垂直平分线与交于点；连得和，7、解：由题意知， ，则 极位夹角弦长选比例尺作图，具体步骤：选点，作等腰三角形，使其顶角，腰长，过点作的垂线与过点作角线相交于点，作的外接圆，若点为所求，则，。在中，由余弦定理 解得以为圆心，以为半径作弧交的外接圆于点，点即为固定鉸链的位置。求最小传动角，当机架与曲柄两
25、次共线位置之一时出现： 曲柄与机架重叠共线时：曲柄与机架拉展共线时： 比较知，不在允许范围内。第九章 凸轮机构及其设计 一、是非、填空与选择题1、等速；等加速等减速和简谐；摆线。2、刚性；柔性。3、光滑连接；位移、速度和加速度。4、其理论；法向等距。5、增大基圆半径；减小滚子半径。6、基圆半径；偏距。7、B 8、A 9、B 10、A 11、A 12、 13、 14、 15、二、分析、作图题1、如图所示为对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其中AD和BC段都是以O为圆心的圆弧。试在图中标出：(1) 凸轮理论廓线、实际廓线及基圆半径r0；(2) 推程运动角0、远休止角01、回程运动角0、近休止角02。
26、2、在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90时，试用图解法标出：（1）推杆在凸轮上的接触点；（2）推杆位移角的大小；（3）凸轮机构的压力角。3、用作图法求图（a）、（b）、（c）、（d）中的凸轮从图示位置转过45后的压力角。4、图示的凸轮机构，其凸轮轮廓为一偏心圆盘，试作图并标出：(1) 凸轮的理论轮廓，基圆；(2) 凸轮与滚子从动件从CD点接触时，凸轮的转角； (3) 从动件在 D点接触时，凸轮机构的压力角aD；(4) 从动件在D 点接触时，滚子从动件的位移hD。5、试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线和工作轮廓曲线。已知凸轮轴心置于推
27、杆轴线右侧，偏距e=10mm，基圆半径r0=35mm，滚子半径rr=15mm。凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过角1=150的过程中，推杆按等速运动规律上升h=32mm；凸轮继续转过2=30时，推杆保持不动；其后，凸轮再回转角度3=120时，推杆又按等加速等减速运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。第十章 齿轮机构及其设计一、选择与填空题1、B 2、B 3、D、 4、C、 5、B 6、C、 7、B、 8、B9标准齿条刀具分度线与轮坯的分度圆；刀具的节线与轮坯的分度圆之间做纯滚动。10增加，减小，增大，减小 11调整螺旋角的方法12两对轮齿，大，小，不变 13
28、法面 14轴面；端面 15大端16、d130 mm ；da140mm二、分析、计算题1、试判断下述说法是否正确？为什么？1）（F）分度圆：一个齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。2）（F）d = mz，db = dcosa ，p = pm，基节pb = pcosa，不变。3）（F）齿轮上的节圆始终和分度圆重合。但是齿条的节线与分度线不重合。2、解： m= 4；(3) dad +2h*am m1= 4；m2= 4；m3= 5；m4= 4；a14=14 4；i14= 2； m1=m4= 4； 故轮1、轮4符合要求。3、解：1） 2） 4、略 5、略6、解：（1） 而 ， 故得（2）因刀具安装的距离
29、L77mm，大于被加工的齿轮的分度圆半径75mm，则被加工齿轮为正变位，变位量为：xmL77752mm被加工齿轮的分度圆齿厚为：（3） 得 两轮的标准中心距 由式 得 所以第十一章 齿轮系及其设计一、选择与是非题1、D 2、B 3、C 4、 5、二、分析、计算题1、图示电动三爪卡盘传动轮系。已知各轮齿数为z1=6，z2= z2=25，z3= 57，z4=56，求传动比i14。解：(1) 行星轮系 1-2-3-H 的转化轮系传动比计算式 (2) 行星轮系 3-2-2-4-H 的转化轮系传动比计算式 (3)求解 因为=0,故联立 可求得传动比 2、图示万能刀具磨床工作台的进给装置中，运动经手柄输入
30、，由丝杠输出，已知单头丝杠螺距 p=5mm，试计算手柄转动一周时工作台的进给量s（单头丝杠转一周，工作台前进一个螺距p）。解：(1) 行星轮系的转化轮系 ( 假想定轴轮系 ) 传动比公式 (2) 齿轮3的转速 (3) 工作台的进给量s 单头丝杠转一周，工作台前进一个螺距p，丝杠转转时，进给量3、图示为组合机床分度工作台驱动系统中的行星轮系，已知z1=2（右旋）、 z2=46、z3=18、z4=28、z5=18、z6=28，求i16及齿轮6的转向。解：1）分解轮系： 4（5）、2、6、3行星轮系。 1、2定轴轮系。 2）列方程 3）求方程组 齿轮6的转向根据传动比i26为正可知，与蜗轮2的转向是
31、相同的。而蜗轮2的转 向按照蜗杆蜗轮的相对转向关系判别法则可确定为逆时针方向。4、图示汽车自动变速器中的预选式行星变速器。 I 轴为主动轴，II轴为从动轴，S、P为制动带。其传动有两种情况：（1）S压紧齿轮3，P处于松开状态：（2）P 压紧齿轮6，S处于松开状态。已知各轮齿数z1=30，z2=30，z3= z6=90 ，z4=40，z5=25。试求两种情况下的传动比iI II。解：（1）S压紧齿轮3，P处于松开状态： 因， 故 ， 因， 故 ， 故 ， （2）P压紧齿轮6，S处于松开状态：因P压紧齿轮6时，故 因，故 5、下图所示轮系中, 已知各轮齿数为：z1=34，z2=40，z2=30，z
32、3=18，z3=38，z1=24，z4=36，z4=22。试求该轮系的传动比iAH, 并说明轴A与轴H的转向是否相同。解：1）分解轮系 1和4、3和4定轴轮系。 1、2、2、3和H轴周转轮系。 且 2）列方程 3）解方程组 解得，故轴A和轴H转向相反。6、在图示的脚踏车里程表的机构中，C为车轮轴，已知各轮齿数为z1=20，z2=100，z3=120，z4=12，z4 =30，z5=100。当nc=15 r/min时，要求：1）划分基本轮系；2）分别列出基本轮系传动比的计算公式；3）求表上的指针P的转速nP 解：1) 周转(行星)轮系：3-4-4-5H（2）定轴轮系：12 2) 或 或 i12 = n1/n2 = -z2/z1 =-5 n2 = -3 3） n2 = nH； n3 = 0 ； n5 = nP= 6 rpm nP与n1同向