機(jī)械原理第八版課后練習(xí)答案西工大版孫恒等

1、第八版第 2 章2-1何謂構(gòu)件?何謂運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副元素?運(yùn)動(dòng)副是如何進(jìn)行分類的?答：參考教材 57 頁(yè)。2-2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有何用處?它能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征?答：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可以表示機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)傳遞情況，可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，而且也可用來(lái)進(jìn)行動(dòng)力分析。2-3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么?當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生什么情況?答：參考教材 1213 頁(yè)。2-42-5何謂最小阻力定律?試舉出在機(jī)械工程中應(yīng)用最小阻力定律的 1、2 個(gè)實(shí)例。在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)?答：參考教材 1517 頁(yè)。2-6在圖 2-20 所示的機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈 c、b、d 處

2、，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡都是重合的，那么能說(shuō)該機(jī)構(gòu)有三個(gè)虛約束嗎?為什么?答：不能，因?yàn)樵阢q鏈 c、b、d 中任何一處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡重合是由于其他兩處的作用，所以只能算一處。2-7何謂機(jī)構(gòu)的組成原理?何謂基本桿組?它具有什么特性?如何確定基本桿組的級(jí)別及機(jī)構(gòu)的級(jí)別?答：參考教材 1819 頁(yè)。2-8為何要對(duì)平面高副機(jī)構(gòu)進(jìn)行“高副低代?“高副低代”應(yīng)滿足的條件是什么?答：參考教材 2021 頁(yè)。2-9任選三個(gè)你身邊已有的或能觀察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。1)折疊桌或折疊椅；2)酒瓶軟木塞開蓋器；3)衣柜上的彈簧合頁(yè)；4)可調(diào)臂臺(tái)燈

3、機(jī)構(gòu)；5)剝線鉗；6)磁帶式錄放音機(jī)功能鍵操縱機(jī)構(gòu)；7)洗衣機(jī)定時(shí)器機(jī)構(gòu)；8)轎車擋風(fēng)玻璃雨刷機(jī)構(gòu)；9)公共汽車自動(dòng)開閉門機(jī)構(gòu)；10)挖掘機(jī)機(jī)械臂機(jī)構(gòu)；。2-10請(qǐng)說(shuō)出你自己身上腿部的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)分別可視為何種運(yùn)動(dòng)副?試畫出仿腿部機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。2-11 j 輸入，使軸 a 回轉(zhuǎn)；而固裝在軸上的凸輪 2 與杠桿 3 組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭 4 上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(各尺寸由圖上量取)，分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。1)取比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2)分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖f 33241 0不合理 f 0，可改為2-12 圖示機(jī)構(gòu)為一

4、凸輪齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖并計(jì)算自由度。解：f 382102112-16 試計(jì)算圖示凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度（a）解：f 342511a 為復(fù)合鉸鏈（b）解：（1） 圖示機(jī)構(gòu)在 d 處的結(jié)構(gòu)與圖 2-1 所示者一致，經(jīng)分析知該機(jī)構(gòu)共有 7 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，8 個(gè)低副(注意移動(dòng)副 f 與 f，e 與 e均只算作一個(gè)移動(dòng)副)，2 個(gè)高副；因有兩個(gè)滾子 2、4，所以有兩個(gè)局部自由度，沒(méi)有虛約束，故機(jī)構(gòu)的自由度為f=3n- (2pl+ph- p)- f=37- (28+2-0)- 2=1（2）如將 d 處結(jié)構(gòu)改為如圖 b 所示形式，即僅由兩個(gè)移動(dòng)副組成。注意，此時(shí)在該處將帶來(lái)一個(gè)虛約束。

5、因?yàn)闃?gòu)件 3、6 和構(gòu)件 5、6 均組成移動(dòng)副，均要限制構(gòu)件 6 在圖紙平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩者是重復(fù)的，故其中有一個(gè)為虛約束。經(jīng)分析知這時(shí)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為 6，低副數(shù)為 7，高副數(shù)和局部自由度數(shù)均為 2，虛約束數(shù)為 1，故機(jī)構(gòu)的自由度為f=3n- (2pl+ph- p)- f =36- (27+2-1)- 2=1上述兩種結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)雖然自由度均為一，但在性能上卻各有千秋：前者的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但沒(méi)有虛約束，在運(yùn)動(dòng)中不易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象；后者則相反，由于有一個(gè)虛約束，假如不能保證在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中構(gòu)件 3、5 始終垂直，在運(yùn)動(dòng)中就會(huì)出現(xiàn)卡澀甚至卡死現(xiàn)象，故其對(duì)制造精度要求較高。（c）齒輪 3、5 和齒條 7 與齒

6、輪 5 的嚙合高副所提供的約束數(shù)目不同，因?yàn)辇X輪 3、5 處只有一個(gè)高副，而齒條 7 與齒輪 5 在齒的兩側(cè)面均保持接觸，故為兩個(gè)高副。2-13 圖示為一新型偏心輪滑閻式真空泵。其偏心輪 1 繞固定軸心 a 轉(zhuǎn)動(dòng)，與外環(huán) 2 固連在一起的滑閥 3 在可繞固定軸心 c 轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱 4 中滑動(dòng)。當(dāng)偏心輪按圖示方向連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)可將設(shè)備中的空氣吸入，并將空氣從閥 5 中排出，從而形成真空。(1)試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；(2)計(jì)算其自由度。解(1)取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示。(2)f=3n-(2p1+ph-p)-f=34-(24+0-0)-1=12-14 圖示是為高位截肢的人所設(shè)汁的一種假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。

7、該機(jī)構(gòu)能保持人行走的穩(wěn)定性。若以脛骨 1 為機(jī)架，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和計(jì)一算其自由度，并作出大腿彎曲時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解 把脛骨 l 相對(duì)固定作為機(jī)架假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示, 大腿彎曲 90。時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖中虛線所示。其自由度為：f=3n-(2pl+ph-p)-f=35-(27+0-0)-0=12-15 試?yán)L制圖 n 所示仿人手型機(jī)械手的食指機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(以手掌 8 作為相對(duì)固定的機(jī)架)，井計(jì)算自由度。（1)取比倒尺肌作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（2)計(jì)算自由度解：f 37210 12-18 圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(shí)，操作桿 j 向右拉，通過(guò)構(gòu)件 2、3、4、5、6 使兩閘瓦剎

8、住車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。（1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度2)閘瓦 g、j 之一剃緊車輪時(shí)剎車機(jī)構(gòu)的自由度3)閘瓦 g、j 同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度解：123f 3628 2f 3527 1f 3426 12-23 圖示為一內(nèi)然機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算自由度 t 并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組。如在該機(jī)構(gòu)中改選 eg 為原動(dòng)件，試問(wèn)組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組是否與前者有所不同。解：2-21f 37210 1圖示為一收放式折疊支架機(jī)構(gòu)。該支架中的件 1 和 5 分別用木螺釘連接于固定臺(tái)板 1和括動(dòng)臺(tái)板 5上兩者在 d 處鉸

9、接，使活動(dòng)臺(tái)板能相對(duì)于固定臺(tái)極轉(zhuǎn)動(dòng)。又通過(guò)件 1，2，3，4 組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及連桿 3 上 e 點(diǎn)處的銷子與件 5 上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動(dòng)臺(tái)板實(shí)現(xiàn)收放動(dòng)作。在圖示位置時(shí)，雖在活動(dòng)臺(tái)板上放有較重的重物活動(dòng)臺(tái)板也不會(huì)自動(dòng)收起，必須沿箭頭方向推動(dòng)件 2，使鉸鏈 b，d 重合時(shí)活動(dòng)臺(tái)板才可收起(如圖中雙點(diǎn)劃線所示)?，F(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺寸 lab=lad=90 mm；lbc=lcd=25 mm，其余尺寸見圖。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。解：機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：f=3n-(2p1+pb-p)-f=35-(26+1-0)-1=1第 3 章31 何謂速度瞬心?相對(duì)瞬心與絕對(duì)瞬心有何異同點(diǎn)?

10、答：參考教材 3031 頁(yè)。32 何謂三心定理?何種情況下的瞬心需用三心定理來(lái)確定?答：參考教材 31 頁(yè)。3-3 試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置(用符號(hào) p，直接標(biāo)注在圖上)(a)(b)答：（10 分）(d)（10 分）3-4 標(biāo)出圖示的齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪 1 與齒輪 3 的傳動(dòng)比1/3。（2 分）3)定出構(gòu)件 3 的 bc 線上速度最小的 e 位置,因 bc 線上速度最小的點(diǎn)必與 p13 點(diǎn)的距離 （3 分）3）1/3= p36p13/p16p13=dk/ak由構(gòu)件 1、3 在 k 點(diǎn)的速度方向相同，可知3與1同向。3-6 在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中， lab

11、=60mm， lcd=90mm,lad=lbc=120mm, 2=10rad/s,試用瞬心法求：1)當(dāng)=165時(shí)，點(diǎn)的速度 vc；2)當(dāng)=165時(shí)，構(gòu)件 3 的 bc 線上速度最小的一點(diǎn) e 的位置及速度的大小；3)當(dāng) vc=0 時(shí)，角之值(有兩個(gè)解)。解：1）以選定的比例尺機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖 b）2）求 vc 定出瞬心 p12 的位置（圖 b）因 p13為構(gòu)件 3 的絕對(duì)瞬心，則有3=vb/lbp13=2lab/l.bp13=100.06/0.00378=2.56(rad/s)vc=cp133=0.003522.56=0.4(m/s)點(diǎn) 的最近，故叢 p13 引 bc 線的垂線交于點(diǎn) e，由圖

12、可得ve=l.p13e3=0.00346.52.56=0.357(m/s)4)定出 vc=0 時(shí)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置（圖 c）量出1=26.42=226.6（3 分）3-8 機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及點(diǎn) b 的速度 vb(即速度矢量 pb)，試作出各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度多邊形。答：（10 分）（b）答：a c3c2=0答：311 速度多邊形和加速度多邊彤有哪些特性?試標(biāo)出圖中的方向。答 速度多邊形和加速度多邊形特性參見下圖，各速度方向在圖中用箭頭標(biāo)出。3-12 在圖示的機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及原動(dòng)件 1 的角速度1 (順時(shí)針)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí) c 點(diǎn)的速度和加速度。(a)答：（1

13、分）vc3=vb+vc3b=vc2+vc3c2 （2 分）ac3=ab+anc3b+atc3b=ac2+akc3c2+arc3c2（1 分）（3 分）vc2=0ac2=0（2 分）vc3b=03=0k（3 分）(b)答：a b3+a b3=ab2+a b3b2+arb3b2（2 分）（2 分）vc2=vb+vc2b=vc3+vc2c33=2=0（2 分）（1 分）ab+anc2b+atc2b=ac3+akc2c3+arc2c3 （3 分）(c)答：（2 分）vb3=vb2+vb3b2vc=vb3+vcb3（2 分）（2 分）（1 分）n t k（3 分）3- 13 試判斷在圖示的兩機(jī)構(gòu)中b 點(diǎn)

14、足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度為零?怍出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)位置圖。并思考下列問(wèn)題。(1)什么條件下存在氏加速度?(2)根椐上一條請(qǐng)檢查一下所有哥氏加速度為零的位置是否已全部找出。(3)圖 (a)中，akb2b3=22vb2b3對(duì)嗎?為什么。解1)圖 (a)存在哥氏加速度，圖 (b)不存在。(2)由于 akb2b3=22vb2b3故3，vb2b3中只要有一項(xiàng)為零，則哥氏加速度為零。圖 (a)中b 點(diǎn)到達(dá)最高和最低點(diǎn)時(shí)構(gòu)件 1，34 重合，此時(shí) vb2b3=0，當(dāng)構(gòu)件 1 與構(gòu)件 3 相互垂直即_f=；點(diǎn)到達(dá)最左及最右位置時(shí)2=3=0故在此四個(gè)位置無(wú)哥氏加速度。圖 (b)中無(wú)論在什么位置都有2

15、=3=0，故該機(jī)構(gòu)在任何位置哥矢加速度都為零。(3)對(duì)。因?yàn)?2。3-14在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知 lab=30mm，lac=100mm，lbd=50 mm,lde=40 mm，曲柄以等角速度l=40rads 回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在1=45位置時(shí)，點(diǎn) d 及 e 的速度和加速度，以及構(gòu)件 2 的角速度和角加速度。解(1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 (a)所示。(2)速度分析：以 c 為重合點(diǎn)，有vc2= vb+ vc2b= vc3+ vc2c3大小方向?1lab? ab?bc0/bc以l作速度多邊形圖 (b)，再根據(jù)速度影像原理，作bdebde 求得 d 及 e，由圖可得vd=vpd=023 msv

16、e=vpe=0.173m/s2=vbc2/lbc=2 rad/s(順時(shí)針)(3)加速度分析：以 c 為重合點(diǎn)，有ac2= ab + anc2b+ atc2b= ac3+ akc2c3+ arc2c3大小12lab 22lbc?0 23vc2c3 ?方向bacb bcbc/bc其中 anc2b=22lbc=0.49 ms2，akc2c3=23vc2c3=0.7ms2，以a作加速度多邊形如圖 (c)所示，由圖可得ad=apd=0.6 4m/s2ae=ape=2.8m/s2vf4=vf5=vf1+vf5f1以l 作速度多邊形圖如圖(b)得，f4(f5)點(diǎn)，再利用速度影像求得 b 及 d 點(diǎn)根據(jù) vc

17、=vb+vcb=vd+vcd2）加速度分析：根據(jù)繼續(xù)作速度圖，矢量 pc 就代表了 vca f4= an f4+ a tf4= a f1+ ak f5f1+ ar f5f1以a 作加速度多邊形圖 (c)，得 f4(f5)點(diǎn)，再利用加速度影像求得 b及 d點(diǎn)。根據(jù)ac=ab+ancb+atcb=ad+ancd+atcd繼續(xù)作圖，則矢量 p c就代表了 ac則求得vc=vpc=0.69 msac=apc=3ms23-16在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪 1 以等角速度1=10 rads 轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑 r=25 mm，lab=15mmlad=50 mm，1=90，試用圖解法求構(gòu)件 2 的角

18、速度2與角加速度2。提示：可先將機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，然后對(duì)其替代機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。解 (1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 (a)所示。(2)速度分析：先將機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，其替代機(jī)構(gòu)如圖 (a)所示，并以 b 為重合點(diǎn)。有vb2 = vb4 + vb2b42=vb2lbd=vpb2(lbd)=2.333 rads(逆時(shí)針)(3)加速度分析：ab2= anb2+ atb2= ab4+ akb2b4+ arb2b4大小22lbd ? 12lab 24vb2b4 ?方向b-d bdb-a cd /cdn 2= atb2/lbd=an2b2/lbd=9.143 rads2：(順時(shí)針)3-18在圖（a)所示的牛

19、頭刨機(jī)構(gòu)中l(wèi)ab=200 mnl，lcd=960 mm，lde=160 mm, 設(shè)曲柄以等角速度1=5 rads逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)試以圖解法求機(jī)構(gòu)在1=135位置時(shí)刨頭點(diǎn)的速度 vc。解1）以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 (a)。2）利用瞬心多邊形圖 (b)依次定出瞬心 p36,p13.p15vc=vp15=1ap15l=1.24 m/s3 -19圖示齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中，mm 為固定齒條，齒輪 3 的直徑為齒輪 4 的 2 倍設(shè)已知原動(dòng)件 1 以等角速度1順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，試以圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí) e 點(diǎn)的速度 ve以及齒輪 3，4 的速度影像。解：(1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如(a)所示。(2)速度分斫

20、：此齒輪連桿機(jī)構(gòu)可看作，abcd 受 dcef 兩個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，則可寫出：vc=vb+vcbve=vc+vec以v作速度多邊形如圖 (b)所示由圖得ve=vpe m/s取齒輪 3 與齒輪 4 的嚙合點(diǎn)為 ，根據(jù)速度影像原理，作 dckk dck 求得 k 點(diǎn)。然后分別以 c，e 為圓心，以 ckek 為半徑作圓得圓 g3和圓 g4。圓 g3代表齒輪 3 的速度影像，圓g4代表齒輪 4 的速度影像。3-21 圖示為一汽車雨刷機(jī)構(gòu)。其構(gòu)件 l 繞固定軸心 a 轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條 2 與構(gòu)件 1 在 b 點(diǎn)處鉸接，并與繞固定軸心d轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪 3嚙合(滾子5 用來(lái)保征兩者始終嚙合)，固連于輪3上的雨刷3作往

21、復(fù)擺動(dòng)。設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸為 lab=18 mm, 輪 3 的分度圓半徑 r3=12 mm，原動(dòng)件 1 以等角速度=l rad/s 順時(shí)針回轉(zhuǎn)，試以圖解法確定雨刷的擺程角和圖示位置時(shí)雨刷的角速度和角加速度。解： (1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 (a)。在圖作出齒條 2 與齒輪 3 嚙合擺動(dòng)時(shí)占據(jù)的兩個(gè)極限位置 c，c”可知擺程角如圖所示：(2)速度分析：將構(gòu)件 6 擴(kuò)大到 b 點(diǎn)，以 b 為重合點(diǎn)，有vb6= vb2+ vb6b2大小?1lab?方向 bd abbcvb2=llab= 0.01 8 ms以v作速度多邊形圖 (b)，有2=6=vb6/lbd=vpb6/lbd=0.059rad/s(逆時(shí)針)v

22、b2b6=vb2b6=0.018 45 rns(3)加速度分析：ab5= anb6+ atb6 = anb2 + akb6b2 + arb6b2大小 26lbd?12lab22vb6b2?方向b-dbdb-abcbc其中，anb2=12lab=0.08m/s2，anb6=62lbd=0.000 1 8ms2，akb2b6=26vb2b6=0.00217ms2以a 作速度多邊形圖 (c)。有6=atb6/lbd=a b6r/lbd=1,71 rads2(順時(shí)針)3-22 圖示為一縫紉機(jī)針頭及其挑線器機(jī)構(gòu)，設(shè)已知機(jī)構(gòu)的尺寸 lab=32mm，lbc=100 mm，lbe=28mm，lfg=90mm

23、，原動(dòng)件 1 以等角速度1=5 rad/ s 逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)縫紉機(jī)針頭和挑線器擺桿 fg 上點(diǎn) g 的速度及加速度。其中 a b2=1 lab =0.8 ms解： （1）以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 (a)所示。(2)速度分析： vc2 =vb2 +vc2b2大小?lab?方向 /acabbc以v作速度多邊形圖如圖(b)，再根據(jù)速度影像原理；作b2c2e 2 bce 求得 e2，即 e1。由圖得2=vc2b2/lbc=ac2b2/lbc=0.44 rads(逆時(shí)針)以 e 為重合點(diǎn) ve5=ve4+ve5e4大小?方向ef /ef繼續(xù)作圖求得 ve5，再根據(jù)速度影像原理，

24、求得vg=vpg=0.077 m/ s5=vpglfg=0.86 rads(逆時(shí)針)ve5e4=ve5e4=0.165 rns(3)加速度分析：ac2 = anb2 + anc2b2 +atc2b2大小方向?/ac12labb-a22lbcc-b?bcn 22anc2b2 =anc2b2=0.02 ms2以a=0,01(rns2)mm 作加速度多邊形圖(c)，再利用加速度影像求得 e2。然后利用重合點(diǎn) e 建立方程ane5十 ate5=ae4+ake5e4+are5e4繼續(xù)作圖。則矢量 pd5就代表了 ae5。再利用加速度影像求得 g。ag=apg=0.53 ms2第 3 章31 何謂速度瞬心

25、?相對(duì)瞬心與絕對(duì)瞬心有何異同點(diǎn)?答：參考教材 3031 頁(yè)。32 何謂三心定理?何種情況下的瞬心需用三心定理來(lái)確定?答：參考教材 31 頁(yè)。3-3 試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置(用符號(hào) p，直接標(biāo)注在圖上)(a)答：答：（10 分）(d)3)定出構(gòu)件 3 的 bc 線上速度最小的 e 位置,因 bc 線上速度最小的點(diǎn)必與 p13 點(diǎn)的距離 （3 分）答：1)瞬新的數(shù)目：k=n(n-1)/2=6(6-1)/2=152)為求1/3需求 3 個(gè)瞬心 p16、p36、p13的位置3）1/3= p36p13/p16p13=dk/ak由構(gòu)件 1、3 在 k 點(diǎn)的速度方向相同，可知3與1同向。3

26、-6 在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中， lab=60mm， lcd=90mm,lad=lbc=120mm, 2=10rad/s,試用瞬心法求：1)當(dāng)=165時(shí)，點(diǎn)的速度 vc；2)當(dāng)=165時(shí)，構(gòu)件 3 的 bc 線上速度最小的一點(diǎn) e 的位置及速度的大??；3)當(dāng) vc=0 時(shí)，角之值(有兩個(gè)解)。解：1）以選定的比例尺機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖 b）2）求 vc 定出瞬心 p12 的位置（圖 b）因 p13為構(gòu)件 3 的絕對(duì)瞬心，則有3=vb/lbp13=2lab/l.bp13=100.06/0.00378=2.56(rad/s)vc=cp133=0.003522.56=0.4(m/s)點(diǎn) 的最近，故叢 p13

27、引 bc 線的垂線交于點(diǎn) e，由圖可得（2 分）3-8 機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及點(diǎn) b 的速度 vb(即速度矢量 pb)，試作出各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度多邊形。答：（10 分）（b）答：a c3c2=0答：311 速度多邊形和加速度多邊彤有哪些特性?試標(biāo)出圖中的方向。答 速度多邊形和加速度多邊形特性參見下圖，各速度方向在圖中用箭頭標(biāo)出。3-12 在圖示的機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及原動(dòng)件 1 的角速度1 (順時(shí)針)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí) c 點(diǎn)的速度和加速度。(a)答：（1 分）vc3=vb+vc3b=vc2+vc3c2 （2 分）ac3=ab+anc3b+atc3b=ac2+akc3

28、c2+arc3c2（1 分）（3 分）vc2=0ac2=0（2 分）vc3b=03=0k（3 分）(b)答：a b3+a b3=ab2+a b3b2+arb3b2（2 分）（2 分）vc2=vb+vc2b=vc3+vc2c33=2=0（2 分）（1 分）ab+anc2b+atc2b=ac3+akc2c3+arc2c3 （3 分）(c)答：（2 分）vb3=vb2+vb3b2vc=vb3+vcb3（2 分）（2 分）（1 分）n t k（3 分）3- 13 試判斷在圖示的兩機(jī)構(gòu)中b 點(diǎn)足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度為零?怍出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)位置圖。并思考下列問(wèn)題。(1)什么條件下存在氏加速

29、度?(2)根椐上一條請(qǐng)檢查一下所有哥氏加速度為零的位置是否已全部找出。(3)圖 (a)中，akb2b3=22vb2b3對(duì)嗎?為什么。解1)圖 (a)存在哥氏加速度，圖 (b)不存在。(2)由于 akb2b3=22vb2b3故3，vb2b3中只要有一項(xiàng)為零，則哥氏加速度為零。圖 (a)中b 點(diǎn)到達(dá)最高和最低點(diǎn)時(shí)構(gòu)件 1，34 重合，此時(shí) vb2b3=0，當(dāng)構(gòu)件 1 與構(gòu)件 3 相互垂直即_f=；點(diǎn)到達(dá)最左及最右位置時(shí)2=3=0故在此四個(gè)位置無(wú)哥氏加速度。圖 (b)中無(wú)論在什么位置都有2=3=0，故該機(jī)構(gòu)在任何位置哥矢加速度都為零。(3)對(duì)。因?yàn)?2。3-14在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知 lab=30

30、mm，lac=100mm，lbd=50 mm,lde=40 mm，曲柄以等角速度l=40rads 回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在1=45位置時(shí)，點(diǎn) d 及 e 的速度和加速度，以及構(gòu)件 2 的角速度和角加速度。解(1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 (a)所示。(2)速度分析：以 c 為重合點(diǎn)，有vc2= vb+ vc2b= vc3+ vc2c3大小方向?1lab? ab?bc0/bc以l作速度多邊形圖 (b)，再根據(jù)速度影像原理，作bdebde 求得 d 及 e，由圖可得vd=vpd=023 msve=vpe=0.173m/s2=vbc2/lbc=2 rad/s(順時(shí)針)(3)加速度分析：以 c 為重合點(diǎn)，有

31、ac2= ab + anc2b+ atc2b= ac3+ akc2c3+ arc2c3大小12lab 22lbc?0 23vc2c3 ?方向bacb bcbc/bc其中 anc2b=22lbc=0.49 ms2，akc2c3=23vc2c3=0.7ms2，以a作加速度多邊形如圖 (c)所示，由圖可得ad=apd=0.6 4m/s2ae=ape=2.8m/s2vf4=vf5=vf1+vf5f1以l 作速度多邊形圖如圖(b)得，f4(f5)點(diǎn)，再利用速度影像求得 b 及 d 點(diǎn)根據(jù) vc=vb+vcb=vd+vcd2）加速度分析：根據(jù)繼續(xù)作速度圖，矢量 pc 就代表了 vca f4= an f4+

32、 a tf4= a f1+ ak f5f1+ ar f5f1以a 作加速度多邊形圖 (c)，得 f4(f5)點(diǎn)，再利用加速度影像求得 b及 d點(diǎn)。根據(jù)ac=ab+ancb+atcb=ad+ancd+atcd繼續(xù)作圖，則矢量 p c就代表了 ac則求得vc=vpc=0.69 msac=apc=3ms23-16在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪 1 以等角速度1=10 rads 轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑 r=25 mm，lab=15mmlad=50 mm，1=90，試用圖解法求構(gòu)件 2 的角速度2與角加速度2。提示：可先將機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，然后對(duì)其替代機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。解 (1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖

33、 (a)所示。(2)速度分析：先將機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，其替代機(jī)構(gòu)如圖 (a)所示，并以 b 為重合點(diǎn)。有vb2 = vb4 + vb2b42=vb2lbd=vpb2(lbd)=2.333 rads(逆時(shí)針)(3)加速度分析：ab2= anb2+ atb2= ab4+ akb2b4+ arb2b4大小22lbd ? 12lab 24vb2b4 ?方向b-d bdb-a cd /cdn 2= atb2/lbd=an2b2/lbd=9.143 rads2：(順時(shí)針)3-18在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中l(wèi)ab=200 mnl，lcd=960 mm，lde=160 mm, 設(shè)曲柄以等角速度1=5 rads

34、逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)試以圖解法求機(jī)構(gòu)在1=135位置時(shí)刨頭點(diǎn)的速度 vc。解1）以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 (a)。2）利用瞬心多邊形圖 (b)依次定出瞬心 p36,p13.p15vc=vp15=1ap15l=1.24 m/s3 -19圖示齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中，mm 為固定齒條，齒輪 3 的直徑為齒輪 4 的 2 倍設(shè)已知原動(dòng)件 1 以等角速度1順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，試以圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí) e 點(diǎn)的速度 ve以及齒輪 3，4 的速度影像。解：(1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如(a)所示。(2)速度分斫：此齒輪連桿機(jī)構(gòu)可看作，abcd 受 dcef 兩個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，則可寫出：vc=vb+vcbve=vc+vec

35、以v作速度多邊形如圖 (b)所示由圖得ve=vpe m/s取齒輪 3 與齒輪 4 的嚙合點(diǎn)為 ，根據(jù)速度影像原理，作 dckk dck 求得 k 點(diǎn)。然后分別以 c，e 為圓心，以 ckek 為半徑作圓得圓 g3和圓 g4。圓 g3代表齒輪 3 的速度影像，圓g4代表齒輪 4 的速度影像。3-21 圖示為一汽車雨刷機(jī)構(gòu)。其構(gòu)件 l 繞固定軸心 a 轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條 2 與構(gòu)件 1 在 b 點(diǎn)處鉸接，并與繞固定軸心d轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪 3嚙合(滾子5 用來(lái)保征兩者始終嚙合)，固連于輪3上的雨刷3作往復(fù)擺動(dòng)。設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸為 lab=18 mm, 輪 3 的分度圓半徑 r3=12 mm，原動(dòng)件 1 以等角速度=l

36、 rad/s 順時(shí)針回轉(zhuǎn)，試以圖解法確定雨刷的擺程角和圖示位置時(shí)雨刷的角速度和角加速度。解： (1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 (a)。在圖作出齒條 2 與齒輪 3 嚙合擺動(dòng)時(shí)占據(jù)的兩個(gè)極限位置 c，c”可知擺程角如圖所示：(2)速度分析：將構(gòu)件 6 擴(kuò)大到 b 點(diǎn)，以 b 為重合點(diǎn)，有vb6= vb2+ vb6b2大小?1lab?方向 bd abbcvb2=llab= 0.01 8 ms以v作速度多邊形圖 (b)，有2=6=vb6/lbd=vpb6/lbd=0.059rad/s(逆時(shí)針)vb2b6=vb2b6=0.018 45 rns(3)加速度分析：ab5= anb6+ atb6 = anb2 +

37、 akb6b2 + arb6b2大小 26lbd?12lab22vb6b2?方向b-dbdb-abcbc其中，anb2=12lab=0.08m/s2，anb6=62lbd=0.000 1 8ms2，akb2b6=26vb2b6=0.00217ms2以a 作速度多邊形圖 (c)。有6=atb6/lbd=a b6r/lbd=1,71 rads2(順時(shí)針)3-22 圖示為一縫紉機(jī)針頭及其挑線器機(jī)構(gòu)，設(shè)已知機(jī)構(gòu)的尺寸 lab=32mm，lbc=100 mm，lbe=28mm，lfg=90mm，原動(dòng)件 1 以等角速度1=5 rad/ s 逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)縫紉機(jī)針頭和挑線器擺桿

38、fg 上點(diǎn) g 的速度及加速度。其中 a b2=1 lab =0.8 ms解： （1）以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 (a)所示。(2)速度分析： vc2 =vb2 +vc2b2大小?lab?方向 /acabbc以v作速度多邊形圖如圖(b)，再根據(jù)速度影像原理；作b2c2e 2 bce 求得 e2，即 e1。由圖得2=vc2b2/lbc=ac2b2/lbc=0.44 rads(逆時(shí)針)以 e 為重合點(diǎn) ve5=ve4+ve5e4大小?方向ef /ef繼續(xù)作圖求得 ve5，再根據(jù)速度影像原理，求得vg=vpg=0.077 m/ s5=vpglfg=0.86 rads(逆時(shí)針)ve5e4=ve5e4=0.

39、165 rns(3)加速度分析：ac2 = anb2 + anc2b2 +atc2b2大小方向?/ac12labb-a22lbcc-b?bcn 22anc2b2 =anc2b2=0.02 ms2以a=0,01(rns2)mm 作加速度多邊形圖(c)，再利用加速度影像求得 e2。然后利用重合點(diǎn) e 建立方程ane5十 ate5=ae4+ake5e4+are5e4繼續(xù)作圖。則矢量 pd5就代表了 ae5。再利用加速度影像求得 g。ag=apg=0.53 ms2第八版西工大教研室編第 2 章2-1何謂構(gòu)件?何謂運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副元素?運(yùn)動(dòng)副是如何進(jìn)行分類的?答：參考教材 57 頁(yè)。2-2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有何

40、用處?它能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征?答：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可以表示機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)傳遞情況，可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，而且也可用來(lái)進(jìn)行動(dòng)力分析。2-3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么?當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生什么情況?答：參考教材 1213 頁(yè)。2-42-5何謂最小阻力定律?試舉出在機(jī)械工程中應(yīng)用最小阻力定律的 1、2 個(gè)實(shí)例。在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)?答：參考教材 1517 頁(yè)。2-6在圖 2-20 所示的機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈 c、b、d 處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡都是重合的，那么能說(shuō)該機(jī)構(gòu)有三個(gè)虛約束嗎?為什么?答：不能，因?yàn)樵阢q鏈 c、b、d 中任何一處，

41、被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡重合是由于其他兩處的作用，所以只能算一處。2-7何謂機(jī)構(gòu)的組成原理?何謂基本桿組?它具有什么特性?如何確定基本桿組的級(jí)別及機(jī)構(gòu)的級(jí)別?答：參考教材 1819 頁(yè)。2-8為何要對(duì)平面高副機(jī)構(gòu)進(jìn)行“高副低代?“高副低代”應(yīng)滿足的條件是什么?答：參考教材 2021 頁(yè)。2-9任選三個(gè)你身邊已有的或能觀察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。1)折疊桌或折疊椅；2)酒瓶軟木塞開蓋器；3)衣柜上的彈簧合頁(yè)；4)可調(diào)臂臺(tái)燈機(jī)構(gòu)；5)剝線鉗；6)磁帶式錄放音機(jī)功能鍵操縱機(jī)構(gòu)；7)洗衣機(jī)定時(shí)器機(jī)構(gòu)；8)轎車擋風(fēng)玻璃雨刷機(jī)構(gòu)；9)公共汽車自動(dòng)開閉門機(jī)構(gòu)

42、；10)挖掘機(jī)機(jī)械臂機(jī)構(gòu)；。2-10請(qǐng)說(shuō)出你自己身上腿部的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)分別可視為何種運(yùn)動(dòng)副?試畫出仿腿部機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。2-11 圖示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪 j 輸入，使軸 a 連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸上的凸輪 2 與杠桿 3 組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭 4 上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(各尺寸由圖上量取)，分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。1)取比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2)分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖解：f 33241 0不合理 f 0，可改為2-12 圖示機(jī)構(gòu)為一凸輪齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖并計(jì)算自由度。解

43、：f 382102112-16 試計(jì)算圖示凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度（a）解：f 342511a 為復(fù)合鉸鏈（b）解：（1） 圖示機(jī)構(gòu)在 d 處的結(jié)構(gòu)與圖 2-1 所示者一致，經(jīng)分析知該機(jī)構(gòu)共有 7 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，8 個(gè)低副(注意移動(dòng)副 f 與 f，e 與 e均只算作一個(gè)移動(dòng)副)，2 個(gè)高副；因有兩個(gè)滾子 2、4，所以有兩個(gè)局部自由度，沒(méi)有虛約束，故機(jī)構(gòu)的自由度為f=3n- (2pl+ph- p)- f=37- (28+2-0)- 2=1（2）如將 d 處結(jié)構(gòu)改為如圖 b 所示形式，即僅由兩個(gè)移動(dòng)副組成。注意，此時(shí)在該處將帶來(lái)一個(gè)虛約束。因?yàn)闃?gòu)件 3、6 和構(gòu)件 5、6 均組成移動(dòng)副，均要限制構(gòu)

44、件 6 在圖紙平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩者是重復(fù)的，故其中有一個(gè)為虛約束。經(jīng)分析知這時(shí)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為 6，低副數(shù)為 7，高副數(shù)和局部自由度數(shù)均為 2，虛約束數(shù)為 1，故機(jī)構(gòu)的自由度為f=3n- (2pl+ph- p)- f =36- (27+2-1)- 2=1上述兩種結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)雖然自由度均為一，但在性能上卻各有千秋：前者的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但沒(méi)有虛約束，在運(yùn)動(dòng)中不易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象；后者則相反，由于有一個(gè)虛約束，假如不能保證在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中構(gòu)件 3、5 始終垂直，在運(yùn)動(dòng)中就會(huì)出現(xiàn)卡澀甚至卡死現(xiàn)象，故其對(duì)制造精度要求較高。（c）解：(1)n=11,p1=17,ph=0,p=2p1+ph-3n=2,f=0f=3n-(

45、2p1+ph-p)-f=311-(217+0-2)-0=1(2) 去掉虛約束后 f=3n-(2pl+ph) =35-(27+0) =1（d）a、b、c 處為復(fù)合鉸鏈。自由度為：f=3n-(2p1+ph-p)-f=36-(27+3)-0=1齒輪 3、5 和齒條 7 與齒輪 5 的嚙合高副所提供的約束數(shù)目不同，因?yàn)辇X輪 3、5 處只有一個(gè)高副，而齒條 7 與齒輪 5 在齒的兩側(cè)面均保持接觸，故為兩個(gè)高副。2-13 圖示為一新型偏心輪滑閻式真空泵。其偏心輪 1 繞固定軸心 a 轉(zhuǎn)動(dòng)，與外環(huán) 2 固連在一起的滑閥 3 在可繞固定軸心 c 轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱 4 中滑動(dòng)。當(dāng)偏心輪按圖示方向連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)可將設(shè)備中的

46、空氣吸入，并將空氣從閥 5 中排出，從而形成真空。(1)試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；(2)計(jì)算其自由度。解(1)取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示。(2)f=3n-(2p1+ph-p)-f=34-(24+0-0)-1=12-14 圖示是為高位截肢的人所設(shè)汁的一種假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)能保持人行走的穩(wěn)定性。若以脛骨 1 為機(jī)架，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和計(jì)一算其自由度，并作出大腿彎曲時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解 把脛骨 l 相對(duì)固定作為機(jī)架假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示, 大腿彎曲 90。時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖中虛線所示。其自由度為：f=3n-(2pl+ph-p)-f=35-(27+0-0)-0=12-15 試

47、繪制圖 n 所示仿人手型機(jī)械手的食指機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(以手掌 8 作為相對(duì)固定的機(jī)架)，井計(jì)算自由度。（1)取比倒尺肌作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（2)計(jì)算自由度解：剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。（1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度2)閘瓦 g、j 之一剃緊車輪時(shí)剎車機(jī)構(gòu)的自由度3)閘瓦 g、j 同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度解：123f 3628 2f 3527 1f 3426 12-23 圖示為一內(nèi)然機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算自由度 t 并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組。如在該機(jī)構(gòu)中改選 eg 為原動(dòng)件，試問(wèn)組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組是否與前者有所不同。解：2-22f 37210 1圖示為一收放式折疊支架機(jī)構(gòu)。該支架中的件 1

48、和 5 分別用木螺釘連接于固定臺(tái)板 1和括動(dòng)臺(tái)板 5上兩者在 d 處鉸接，使活動(dòng)臺(tái)板能相對(duì)于固定臺(tái)極轉(zhuǎn)動(dòng)。又通過(guò)件 1，2，3，4 組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及連桿 3 上 e 點(diǎn)處的銷子與件 5 上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動(dòng)臺(tái)板實(shí)現(xiàn)收放動(dòng)作。在圖示位置時(shí)，雖在活動(dòng)臺(tái)板上放有較重的重物活動(dòng)臺(tái)板也不會(huì)自動(dòng)收起，必須沿箭頭方向推動(dòng)件 2，使鉸鏈 b，d 重合時(shí)活動(dòng)臺(tái)板才可收起(如圖中雙點(diǎn)劃線所示)?，F(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺寸 lab=lad=90 mm；lbc=lcd=25 mm，其余尺寸見圖。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。解：機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：f=3n-(2p1+pb-p)-f=35-(26+1-0

49、)-1=1第 3 章31 何謂速度瞬心?相對(duì)瞬心與絕對(duì)瞬心有何異同點(diǎn)?答：參考教材 3031 頁(yè)。32 何謂三心定理?何種情況下的瞬心需用三心定理來(lái)確定?答：參考教材 31 頁(yè)。3-3 試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置(用符號(hào) p，直接標(biāo)注在圖上)(a)(b)答：（10 分）(d)（10 分）3-4 標(biāo)出圖示的齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪 1 與齒輪 3 的傳動(dòng)比1/3。（2 分）3)定出構(gòu)件 3 的 bc 線上速度最小的 e 位置,因 bc 線上速度最小的點(diǎn)必與 p13 點(diǎn)的距離 （3 分）3）1/3= p36p13/p16p13=dk/ak由構(gòu)件 1、3 在 k

50、點(diǎn)的速度方向相同，可知3與1同向。3-6 在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中， lab=60mm， lcd=90mm,lad=lbc=120mm, 2=10rad/s,試用瞬心法求：1)當(dāng)=165時(shí)，點(diǎn)的速度 vc；2)當(dāng)=165時(shí)，構(gòu)件 3 的 bc 線上速度最小的一點(diǎn) e 的位置及速度的大??；3)當(dāng) vc=0 時(shí)，角之值(有兩個(gè)解)。解：1）以選定的比例尺機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖 b）2）求 vc 定出瞬心 p12 的位置（圖 b）因 p13為構(gòu)件 3 的絕對(duì)瞬心，則有3=vb/lbp13=2lab/l.bp13=100.06/0.00378=2.56(rad/s)vc=cp133=0.003522.56=0.4

51、(m/s)點(diǎn) 的最近，故叢 p13 引 bc 線的垂線交于點(diǎn) e，由圖可得ve=l.p13e3=0.00346.52.56=0.357(m/s)4)定出 vc=0 時(shí)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置（圖 c）量出1=26.42=226.6（3 分）3-8 機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及點(diǎn) b 的速度 vb(即速度矢量 pb)，試作出各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度多邊形。答：（10 分）（b）答：a c3c2=0答：311 速度多邊形和加速度多邊彤有哪些特性?試標(biāo)出圖中的方向。答 速度多邊形和加速度多邊形特性參見下圖，各速度方向在圖中用箭頭標(biāo)出。3-12 在圖示的機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及原動(dòng)件 1 的角速度1 (順時(shí)針)

52、，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí) c 點(diǎn)的速度和加速度。(a)答：（1 分）vc3=vb+vc3b=vc2+vc3c2 （2 分）ac3=ab+anc3b+atc3b=ac2+akc3c2+arc3c2（1 分）（3 分）vc2=0ac2=0（2 分）vc3b=03=0k（3 分）(b)答：a b3+a b3=ab2+a b3b2+arb3b2（2 分）（2 分）vc2=vb+vc2b=vc3+vc2c33=2=0（2 分）（1 分）ab+anc2b+atc2b=ac3+akc2c3+arc2c3 （3 分）(c)答：（2 分）vb3=vb2+vb3b2vc=vb3+vcb3（2 分）（2 分）

53、（1 分）n t k（3 分）3- 13 試判斷在圖示的兩機(jī)構(gòu)中b 點(diǎn)足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度為零?怍出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)位置圖。并思考下列問(wèn)題。(1)什么條件下存在氏加速度?(2)根椐上一條請(qǐng)檢查一下所有哥氏加速度為零的位置是否已全部找出。(3)圖 (a)中，akb2b3=22vb2b3對(duì)嗎?為什么。解1)圖 (a)存在哥氏加速度，圖 (b)不存在。(2)由于 akb2b3=22vb2b3故3，vb2b3中只要有一項(xiàng)為零，則哥氏加速度為零。圖 (a)中b 點(diǎn)到達(dá)最高和最低點(diǎn)時(shí)構(gòu)件 1，34 重合，此時(shí) vb2b3=0，當(dāng)構(gòu)件 1 與構(gòu)件 3 相互垂直即_f=；點(diǎn)到達(dá)最左及最右位置時(shí)

54、2=3=0故在此四個(gè)位置無(wú)哥氏加速度。圖 (b)中無(wú)論在什么位置都有2=3=0，故該機(jī)構(gòu)在任何位置哥矢加速度都為零。(3)對(duì)。因?yàn)?2。3-14在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知 lab=30mm，lac=100mm，lbd=50 mm,lde=40 mm，曲柄以等角速度l=40rads 回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在1=45位置時(shí)，點(diǎn) d 及 e 的速度和加速度，以及構(gòu)件 2 的角速度和角加速度。解(1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 (a)所示。(2)速度分析：以 c 為重合點(diǎn)，有vc2= vb+ vc2b= vc3+ vc2c3大小方向?1lab? ab?bc0/bc以l作速度多邊形圖 (b)，再根據(jù)速度影像原理，

55、作bdebde 求得 d 及 e，由圖可得vd=vpd=023 msve=vpe=0.173m/s2=vbc2/lbc=2 rad/s(順時(shí)針)(3)加速度分析：以 c 為重合點(diǎn)，有ac2= ab + anc2b+ atc2b= ac3+ akc2c3+ arc2c3大小12lab 22lbc?0 23vc2c3 ?方向bacb bcbc/bc其中 anc2b=22lbc=0.49 ms2，akc2c3=23vc2c3=0.7ms2，以a作加速度多邊形如圖 (c)所示，由圖可得ad=apd=0.6 4m/s2ae=ape=2.8m/s2vf4=vf5=vf1+vf5f1以l 作速度多邊形圖如圖

56、(b)得，f4(f5)點(diǎn)，再利用速度影像求得 b 及 d 點(diǎn)根據(jù) vc=vb+vcb=vd+vcd2）加速度分析：根據(jù)繼續(xù)作速度圖，矢量 pc 就代表了 vca f4= an f4+ a tf4= a f1+ ak f5f1+ ar f5f1以a 作加速度多邊形圖 (c)，得 f4(f5)點(diǎn)，再利用加速度影像求得 b及 d點(diǎn)。根據(jù)ac=ab+ancb+atcb=ad+ancd+atcd繼續(xù)作圖，則矢量 p c就代表了 ac則求得vc=vpc=0.69 msac=apc=3ms23-16在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪 1 以等角速度1=10 rads 轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑 r=25 mm，l

57、ab=15mmlad=50 mm，1=90，試用圖解法求構(gòu)件 2 的角速度2與角加速度2。提示：可先將機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，然后對(duì)其替代機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。解 (1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 (a)所示。(2)速度分析：先將機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，其替代機(jī)構(gòu)如圖 (a)所示，并以 b 為重合點(diǎn)。有vb2 = vb4 + vb2b42=vb2lbd=vpb2(lbd)=2.333 rads(逆時(shí)針)(3)加速度分析：ab2= anb2+ atb2= ab4+ akb2b4+ arb2b4大小22lbd ? 12lab 24vb2b4 ?方向b-d bdb-a cd /cdn 2= atb2/lbd=an2b2

58、/lbd=9.143 rads2：(順時(shí)針)3-18在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中l(wèi)ab=200 mnl，lcd=960 mm，lde=160 mm, 設(shè)曲柄以等角速度1=5 rads逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)試以圖解法求機(jī)構(gòu)在1=135位置時(shí)刨頭點(diǎn)的速度 vc。解1）以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 (a)。2）利用瞬心多邊形圖 (b)依次定出瞬心 p36,p13.p15vc=vp15=1ap15l=1.24 m/s3 -19圖示齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中，mm 為固定齒條，齒輪 3 的直徑為齒輪 4 的 2 倍設(shè)已知原動(dòng)件 1 以等角速度1順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，試以圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí) e 點(diǎn)的速度 ve以及齒輪 3，4

59、 的速度影像。解：(1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如(a)所示。(2)速度分斫：此齒輪連桿機(jī)構(gòu)可看作，abcd 受 dcef 兩個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，則可寫出：vc=vb+vcbve=vc+vec以v作速度多邊形如圖 (b)所示由圖得ve=vpe m/s取齒輪 3 與齒輪 4 的嚙合點(diǎn)為 ，根據(jù)速度影像原理，作 dckk dck 求得 k 點(diǎn)。然后分別以 c，e 為圓心，以 ckek 為半徑作圓得圓 g3和圓 g4。圓 g3代表齒輪 3 的速度影像，圓g4代表齒輪 4 的速度影像。3-21 圖示為一汽車雨刷機(jī)構(gòu)。其構(gòu)件 l 繞固定軸心 a 轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條 2 與構(gòu)件 1 在 b 點(diǎn)處鉸接，并與繞固定軸心d轉(zhuǎn)動(dòng)的

60、齒輪 3嚙合(滾子5 用來(lái)保征兩者始終嚙合)，固連于輪3上的雨刷3作往復(fù)擺動(dòng)。設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸為 lab=18 mm, 輪 3 的分度圓半徑 r3=12 mm，原動(dòng)件 1 以等角速度=l rad/s 順時(shí)針回轉(zhuǎn)，試以圖解法確定雨刷的擺程角和圖示位置時(shí)雨刷的角速度和角加速度。解： (1)以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 (a)。在圖作出齒條 2 與齒輪 3 嚙合擺動(dòng)時(shí)占據(jù)的兩個(gè)極限位置 c，c”可知擺程角如圖所示：(2)速度分析：將構(gòu)件 6 擴(kuò)大到 b 點(diǎn)，以 b 為重合點(diǎn)，有vb6= vb2+ vb6b2大小?1lab?方向 bd abbcvb2=llab= 0.01 8 ms以v作速度多邊形圖 (b)，有2=