平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析習(xí)題與答案

1、第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析包括哪些容？2 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的目的是什么？3 什么叫速度瞬心？4 相對(duì)速度瞬心和絕對(duì)速度瞬心有什么區(qū)別？5 在進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，速度瞬心法的優(yōu)點(diǎn)及局限是什么？6 什么叫三心定理？7 怎樣確定組成轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、高副的兩構(gòu)件的瞬心？怎樣確定機(jī)構(gòu)中不組成運(yùn)動(dòng)副的 兩構(gòu)件的瞬心？8 在同一構(gòu)件上兩點(diǎn)的速度和加速度之間有什么關(guān)系？9 組成移動(dòng)副兩平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在瞬時(shí)重合點(diǎn)上的速度和加速度之間有什么關(guān)系？10 平面機(jī)構(gòu)的速度和加速度多邊形有何特性？11 什么叫“速度影像”和“加速度影像” ，它在速度和加速度分析中有何用處？12 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)在什么情況下有哥氏

2、加速度出現(xiàn)? 它的大小及方向如何決定？13 如何根據(jù)速度和加速度多邊形確定構(gòu)件的角速度和角加速度的大小和方向？14 如何確定構(gòu)件上某點(diǎn)法向加速度的大小和方向？15 當(dāng)某一機(jī)構(gòu)改換原動(dòng)件時(shí)，其速度多邊形是否改變？其加速度多邊形是否改變？16 什么叫運(yùn)動(dòng)線圖？它在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析時(shí)有什么優(yōu)點(diǎn)？17 當(dāng)兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí),其相對(duì)速度瞬心在處 ;組成移動(dòng)副時(shí) ,其瞬心在處;組成滑動(dòng)兼滾動(dòng)的高副時(shí) ,其瞬心在處 .18 相對(duì)瞬心與絕對(duì)瞬心相同點(diǎn)是, 而不同點(diǎn)是.19 速度影像的相似原理只能用于兩點(diǎn),而不能用于機(jī)構(gòu)的各點(diǎn) .20 速度瞬心可以定義為互相作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上 的點(diǎn) .21 3 個(gè)彼此作平面平

3、行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有個(gè)速度瞬心 ,這幾個(gè)瞬心必位于.含有 6個(gè)構(gòu)件的平面機(jī)構(gòu) , 其速度瞬心共有個(gè), 其中個(gè)是絕對(duì)瞬心 ,有個(gè)相對(duì)瞬心22 在圖示機(jī)構(gòu)中，已知原動(dòng)件 1 以勻角速度 1 沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，試確定： （1）機(jī)構(gòu)的全23 如圖所示齒輪 連桿機(jī)構(gòu)中，已知齒輪 2 和 5 的齒數(shù)相等，即 z2 z5 ，齒輪 2 以2 100 rad/s 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，試用瞬心法求構(gòu)件 3 的角速度 3 的大小和方向。 （取 l 0.001 m/mm 。）24 圖示為按比例尺繪制的牛頭刨床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和速度矢量多邊形。 試由圖中的比例尺計(jì) 算導(dǎo)桿 3 的角速度 3 和滑塊 2 的角速度 2，并指出其方向。

4、 （提示： S3 為構(gòu)件 3 上特殊點(diǎn)，據(jù) S3B CD 、 S3D vD 求得，作題時(shí)不必去研究 vS3如何求得。 ）(取 l 0.005 m/mm ， v 0.003 (m/s)/mm。)1=常數(shù)， lBDlBE ，25 在圖示機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)位置圖和各桿尺寸，lEFlBC3lBEvF 、aF、 vC、aC及 2、1為常數(shù)。試求 v5 及a5 。試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求26 在圖示機(jī)構(gòu)中，已知：各桿長度，1AB BE EC EF CD27 在圖示機(jī)構(gòu)中， 已知 2，AB BC，BC EF ，BC CD ， 1常數(shù)，求構(gòu)件 5 的角速度和角加速度大小和方向。28 圖示為十字滑塊聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)簡圖。

5、若 1 15rad/s ，試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求： （ 1） 3、 3；（2）桿 2 相對(duì)桿 1和桿 3 的滑動(dòng)速度； （ 3）桿 2 上 C 點(diǎn)的加速度 aC 。（ l 0.002 m/mm 。）29 已知機(jī)構(gòu)位置如圖，各桿長度已知，活塞桿以v勻速運(yùn)動(dòng)。求（1） v3、 a3、 2；（2） v5、 a5、 2 。（用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法，并列出必要的解算式。）以及滑塊 5 的速度 vE 和加速度 aE3 的相對(duì)滑動(dòng)速度s&r 和加速度角速度 1沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。用解析法求滑塊2 對(duì)于桿lCD l3， lDE l4 ，原動(dòng)件 1 以等30 在圖示機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件尺寸 lAB l1 ，lAC l2ar

6、 s&r ，桿 3、4 的加速度 3 、 4和角加速度 3、 4第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析17. 當(dāng)兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí) ,其相對(duì)速度瞬心在 轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓心 處 ;組成移動(dòng)副時(shí) ,其瞬心在 垂直 于移動(dòng)導(dǎo)路的無窮遠(yuǎn) 處 ;組成滑動(dòng)兼滾動(dòng)的高副時(shí) ,其瞬心在 接觸點(diǎn)兩輪廓線的公法線上 .18. 相對(duì)瞬心與絕對(duì)瞬心相同點(diǎn)是 都是兩構(gòu)件上相對(duì)速度為零 , 絕對(duì)速度相等的點(diǎn) , 而不同點(diǎn)是 相對(duì)瞬心的絕對(duì)速度不為零 , 而絕對(duì)瞬心的絕對(duì)速度為零.19. 速度影像的相似原理只能用于 同一構(gòu)件上的 兩點(diǎn),而不能用于機(jī)構(gòu) 不同構(gòu)件上 的各點(diǎn) .20. 速度瞬心可以定義為互相作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上,相對(duì)速度為零

7、 ,絕對(duì)速度相等 的點(diǎn) .有6 個(gè)構(gòu)件的平面機(jī)構(gòu)21. 3 個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有 3 個(gè)速度瞬心 , 這幾個(gè)瞬心必位于 同一條直線上 . 含, 其速度瞬心共有 15 個(gè) ,其中 5 個(gè)是絕對(duì)瞬心 ,有 9 個(gè)相對(duì)瞬心22 （1 ）求出瞬心數(shù)k（k 1）24326瞬心如圖。1 方向向上2 ） v3vP13P14P1323 （1）求出 P13 （ 2）求 3ABAB l10mmBP13BP13l 25mm3lAB210010lBP1325P23點(diǎn)速度 v2 lAB 3 lBP1340rad/s ，逆時(shí)針方向24 3 vDC3 /lDC3 (d c3 v)/(DC3 l)(64 0.003

8、) /(64 0.005) 0.6 rad/s ， 順時(shí)針方向。2325 (1 )速度分析vB11lABvB2rrrvB3vB2vB3B2，取v作速度多邊形，影像法得e和 f點(diǎn)。vFpfv ， 23vB3 /lBD pb3 v /lBD，順時(shí)針方向rrrrrrvCvB2vCB2，vCpc2 v 。（或另法 vC2vC3 vC2C3 )n2rn r t rrk r r(2)aB1aB11 lABaB2 ，aB3aB3aB2aB3B2 aB3B2 ，取 a作圖，影像法得 er rrnr t和 f 點(diǎn)。aFfa，aCaB2aCB2aCB2其中23 aB3 /lBD ，順時(shí)針方向， aCc2 a26

9、（1） vCvBvCB ，取 v作圖求出 vC、 vCB利用影像法求 vD2 （擴(kuò)大桿 2）。r vD 4r vD 2r vD4D2求得v5 v4pd4 ，指向如圖。rr r nrt（2）aCaB aCBaCB ，取rrrkrraD4aD2aD4D2aD4D2求得a5aD 4dn4 a 。a 作圖27 (1) 求 5Q vrB/ vrC ， 構(gòu)件 2 瞬時(shí)平動(dòng)， 2 0rrrvE4vB1l AB， vE4vE5 vE4E5 ， vE4/ vE5 vE4E5vE4E50， vE4vE51lAB5lEFQ lABlEF ，51，逆時(shí)針方向(2)求5aE2aE4rrrnrtnaE4aBaE4BaE4

10、B ，平動(dòng) aE4B 0rrnrtarkarraE4aE5aE5aE4E5aE4E5Q vE4E50，kaE4E52 5vE4E50rrtrnrtrraBaE2BaE5aE5aE4E5將該式向 BC 方向投影有taE50，即 5 028 (1 )32 1 15 rad/s， 3 2 10rr r rr r rr（2）vCvA2 vCA2vB2vCB2 ， vA2vA1vA2A1r vB2r vB3rvB2B3， vCA22lCA0.72 m/s ，vCB22lCB 1.29 m/s由速度多邊形量得：vA2A1vA2=pa2v1.33m/s ， vB2B3vB2=pb2 vrrarnar tar

11、 ar nar t（3）aCaA2aCA2aCA2aB2 aCB2aCB20.74 m/srrrk arr arrar kar raA2aA1 aA2A1 aA2A1 ， aB2 aB3aB2B3 aB2B3rrkrrrnrkr r r n整理得： aCaA2A1aA2A1aCA2aB2B3 aB2B3 aCB2kaA2A139.9m/s 2 ，naCA210.8m/s2kaB2B322.22m/s ，naCB219.8m/s2由圖：aCncn a460m/s 2(比例尺 v 0.02 (m/s)/mm ，1 (m/s 2)/mm)vC42c2aa3aBa5aC4an2b241aC4raC 4

12、C2用影像法求得 vC2選比例尺 a 作加速度多邊形。4 xE 029（1）vB vA vBA ，選比例尺 v作速度多邊形a /lBA ，逆時(shí)針方向。aBA /l BAv /l AB ，順時(shí)針方向vBA /lAB ba30 （1） （ 機(jī)構(gòu)位置 ） 封閉矢量方程 ABC 位置矢量在 x 、 y軸上的投影：rr2 sr0 CDE ： l3vC2 vC4C2vC4C2 c2c4 v r r r n （ 2 ） aB aA aBApc2 v由影像法求得 aC2 arar kaC2 aC4C2vC4 p c4 vbapb vsr cos 3 L1 cos 1,sr sin 3 L1 sin 1 L2L3 cos 3 L4 cos 4 xE 0 , L3 sin 3 L4 sin 4 0(2)速度矩陣方程位置方程微分vr cos 3 sr 3 sin 3L1 1 sin 1, vr sin 3 sr 3 cos 3L1 1 cos 1L3 3 sin 3 L4 4 sin 4 vE0, L3 3 cos 3 L4 4 cos 4 0cos 3sr sin 3sin 3sr cos 30L3 sin 30L 3 cos 300vrL1 1 sin 1003L1 1 cos 1L4 sin 4140L4 cos 40 vE0(3)加