機(jī)械原理課后答案

-.z.機(jī)械原理課后習(xí)題答案（順序有點(diǎn)亂，不過(guò)不影響）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(lèi)的"答：參考教材5~7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12~13頁(yè)。2-4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。2-5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15~17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，則能說(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18~19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(mǎn)足的條件是什么"答：參考教材20~21頁(yè)。2-9任選三個(gè)你身邊已有的或能觀(guān)察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫(huà)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(kāi)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(xiàn)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(chē)擋風(fēng)玻璃雨刷機(jī)構(gòu)；9)公共汽車(chē)自動(dòng)開(kāi)閉門(mén)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(huà)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：不合理∵，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：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’=3×4-(2×4+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(xiàn)所示。其自由度為：F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+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：2-16試計(jì)算圖示凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度（a）解：A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’=3ⅹ7-(2ⅹ8+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)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’=3×6-(2ⅹ7+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-(2p1+ph-p`)-F`=3×11-(2×17+0-2)-0=1(2)去掉虛約束后F=3n-(2pl+ph)=3×5-(2×7+0)=1（d）A、B、C處為復(fù)合鉸鏈。自由度為：F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×6-(2×7+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。2-18圖示為一剎車(chē)機(jī)構(gòu)。剎車(chē)時(shí)，操作桿j向右拉，通過(guò)構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車(chē)輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車(chē)過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。(注；車(chē)輪不屬于剎車(chē)機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。（1)未剎車(chē)時(shí)，剎車(chē)機(jī)構(gòu)的自由度2)閘瓦G、J之一剃緊車(chē)輪時(shí)．剎車(chē)機(jī)構(gòu)的自由度3)閘瓦G、J同時(shí)剎緊車(chē)輪時(shí)，剎車(chē)機(jī)構(gòu)的自由度解：1>2>3>2-23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：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(xiāo)子與件5上的連桿曲線(xiàn)槽組成的銷(xiāo)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(xiàn)所示)。現(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺寸lAB=lAD=90mm；lBC=lCD=25mm，其余尺寸見(jiàn)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`=3×5-(2×6+1-0)-1=1第3章3—1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30~31頁(yè)。3—2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：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ω1/ω3。（2分）答：（2分）K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=152)為求ω1/ω3需求3個(gè)瞬心P16、P36、P13的位置3）ω1/ω3=P36P13/P16P13=DK/AK由構(gòu)件1、3在K點(diǎn)的速度方向相同，可知ω3與ω1同向。3-6在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm,ω2=10rad/s,試用瞬心法求：1)當(dāng)φ=165°時(shí)，點(diǎn)的速度vc；2)當(dāng)φ=165°時(shí)，構(gòu)件3的BC線(xiàn)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)，φ角之值(有兩個(gè)解)。解：1）以選定的比例尺μ機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖b）2）（3分）（3分）求vc定出瞬心p12（3分）（3分）因p13為構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心，則有ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s)vc=μcp13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)3)定出構(gòu)件3的BC線(xiàn)上速度最小的點(diǎn)E的位置,因BC線(xiàn)上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線(xiàn)的垂線(xiàn)交于點(diǎn)E，由圖可得vE=μl.p13Eω3=0.003×46.5×2.56=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φ1=26.4°φ2=226.6°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：答：3—11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(jiàn)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ω1(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）（1分）Vc3=VB+VC3B=VC2+VC3C2（2分）aC3=aB+anC3B+atC3B=aC2+akC3C2+arC3C2（3分）VC2=0aC2=0（2分）VC3B=0ω3=0akC3C2=0（3分）(b)答：（2分）（2分）VC2=VB+VC2B=VC3+Vc2C3（2分）ω3=ω2=0（1分）aB+anC2B+atC2B=aC3+akC2C3+arC2C3（3分）(c)答：（2分）VB3=VB2+VB3B2（2分）VC=VB3+VCB3（2分）（1分）anB3+atB3=aB2+akB3B2+arB3B2（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==2ω2vB2B3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==2ω2vB2B3故ω3，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1，3．4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)ω2=ω3=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ω2=ω3=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)棣?≡ω2。3-14在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm,lDE=40mm，曲柄以等角速度ωl=40rad／S回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在φ1=45o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μl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"ω1lAB"0’方向"┴AB┴BC//BC以μl作速度多邊形圖(b)，再根據(jù)速度影像原理，作△bde∽／△BDE求得d及e，由圖可得vD=μvpd=0．23m／svE=μvpe=0.173m/sω2=μvbc2/lBC=2rad/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ω12lABω22lBC"02ω3vC2C3"方向B—AC—B┴BC┴BC//BC其中anC2B=ω22lBC=0.49m／s2，akC2C3=2ω3vC2C3=0.7m／s2，以μa作加速度多邊形如圖(c)所示，由圖可得aD=μap`d`=0.64m/S2aE=μap`e`=2.8m/s2α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)i3-l5在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35mm,lCD=75mm,lBC=50mm．原動(dòng)件以等角速度ω1=10rad/s回轉(zhuǎn)．試以圖解法求機(jī)構(gòu)在φ1=50。位置時(shí)．點(diǎn)C的速度Vc和加速度ac解：1）速度分析：以F為重合點(diǎn)．有vF4=vF5=vF1+vF5F1以μl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+vCD繼續(xù)作速度圖，矢量pc就代表了vC2）加速度分析：根據(jù)aF4=anF4+atF4=aF1+akF5F1+arF5F1以μa作加速度多邊形圖(c)，得f`4(f`5)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=μvpc=0.69m／saC=μapc=3m／s23-16在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25mm，lAB=15mm．lAD=50mm，φ1=90o，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度ω2與角加速度α2。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μl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+vB2B4大小"ω1lAB"方向┴BD┴AB//|CD以μv=0.005rn／s2作速度多邊形圖如圖(b)，由圖可得ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333rad／s(逆時(shí)針)(3)加速度分析：aB2=anB2+atB2=aB4+akB2B4+arB2B4大小ω22lBD"ω12lAB2ω4vB2B4"方向B-D┴BDB-A┴CD//CD其中anB2=ω22lBD=0.286m/s2，akB2B4=0.746m／s2．作圖(c)得α=atB2/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143rad／s2：(順時(shí)針)3-18在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200mnl，lCD=960mm，lDE=160mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5rad／s．逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)．試以圖解法求機(jī)構(gòu)在φ1=135o位置時(shí)．刨頭點(diǎn)的速度vC。解1）以μl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=ω1AP15μl=1.24m/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ω1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μl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(xiě)出：vC=vB+vCBvE=vC+vEC以μv作速度多邊形如圖(b)所示．由圖得vE=μvpem/S取齒輪3與齒輪4的嚙合點(diǎn)為k，根據(jù)速度影像原理，作△dck∽△DCK求得k點(diǎn)。然后分別以c，e為圓心，以ck．ek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(chē)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=18mm,輪3的分度圓半徑r3=12mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=lrad/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μl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φ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"ω1lAB"方向┴BD┴AB∥BCvB2=ωllAB=0.018m／s以μv作速度多邊形圖(b)，有ω2=ω6=vB6/lBD=μvpb6/μlBD=0.059rad/s(逆時(shí)針)vB2B6=μvb2b6=0.01845rn／s(3)加速度分析：aB5=anB6+atB6=anB2+akB6B2+arB6B2大小ω26lBD"ω12lAB2ω2vB6B2"方向B-D┴BDB-A┴BC∥BC其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.00018m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖(c)。有α6=atB6/lBD=μab6``r`/lBD=1,71rad／s2(順時(shí)針)3-22圖示為一縫紉機(jī)針頭及其挑線(xiàn)器機(jī)構(gòu)，設(shè)已知機(jī)構(gòu)的尺寸lAB=32mm，lBC=100mm，，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5rad/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(xiàn)器擺桿FG上點(diǎn)G的速度及加速度。解：（1）以μl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"ωlAB"方向//AC┴AB┴BC以μv作速度多邊形圖如圖(b)，再根據(jù)速度影像原理；作△b2c2e2∽△BCE求得e2，即e1。由圖得ω2=vC2B2/lBC=μac2b2/lBC=0.44rad／s(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=μvpg=0.077m/sω5=μvpg／lFG=0.86rad／s(逆時(shí)針)vE5E4=μve5e4=0.165rn／s(3)加速度分析：aC2=anB2+anC2B2+atC2B2大小"ω12lABω22lBC"方向//ACB-AC-B┴BC其中anB2=ω12lAB=0.8m／s2anC2B2=ωanC2B2=0.02m／S2以μa=0,01(rn／s2)／mm作加速度多邊形圖(c)，再利用加速度影像求得e`2。然后利用重合點(diǎn)E建立方程anE5十a(chǎn)tE5=aE4+akE5E4+arE5E4繼續(xù)作圖。則矢量p`d5就代表了aE5。再利用加速度影像求得g’。aG=μap`g`=0.53m／S2第3章3—1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30~31頁(yè)。3—2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：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ω1/ω3。（2分）答：（2分）K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=152)為求ω1/ω3需求3個(gè)瞬心P16、P36、P13的位置3）ω1/ω3=P36P13/P16P13=DK/AK由構(gòu)件1、3在K點(diǎn)的速度方向相同，可知ω3與ω1同向。3-6在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm,ω2=10rad/s,試用瞬心法求：1)當(dāng)φ=165°時(shí)，點(diǎn)的速度vc；2)當(dāng)φ=165°時(shí)，構(gòu)件3的BC線(xiàn)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)，φ角之值(有兩個(gè)解)。解：1）以選定的比例尺μ機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖b）2）（3分）（3分）求vc定出瞬心p12（3分）（3分）因p13為構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心，則有ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s)vc=μcp13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)3)定出構(gòu)件3的BC線(xiàn)上速度最小的點(diǎn)E的位置,因BC線(xiàn)上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線(xiàn)的垂線(xiàn)交于點(diǎn)E，由圖可得vE=μl.p13Eω3=0.003×46.5×2.56=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φ1=26.4°φ2=226.6°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：答：3—11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(jiàn)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ω1(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）（1分）Vc3=VB+VC3B=VC2+VC3C2（2分）aC3=aB+anC3B+atC3B=aC2+akC3C2+arC3C2（3分）VC2=0aC2=0（2分）VC3B=0ω3=0akC3C2=0（3分）(b)答：（2分）（2分）VC2=VB+VC2B=VC3+Vc2C3（2分）ω3=ω2=0（1分）aB+anC2B+atC2B=aC3+akC2C3+arC2C3（3分）(c)答：（2分）VB3=VB2+VB3B2（2分）VC=VB3+VCB3（2分）（1分）anB3+atB3=aB2+akB3B2+arB3B2（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==2ω2vB2B3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==2ω2vB2B3故ω3，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1，3．4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)ω2=ω3=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ω2=ω3=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)棣?≡ω2。3-14在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm,lDE=40mm，曲柄以等角速度ωl=40rad／S回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在φ1=45o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μl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"ω1lAB"0’方向"┴AB┴BC//BC以μl作速度多邊形圖(b)，再根據(jù)速度影像原理，作△bde∽／△BDE求得d及e，由圖可得vD=μvpd=0．23m／svE=μvpe=0.173m/sω2=μvbc2/lBC=2rad/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ω12lABω22lBC"02ω3vC2C3"方向B—AC—B┴BC┴BC//BC其中anC2B=ω22lBC=0.49m／s2，akC2C3=2ω3vC2C3=0.7m／s2，以μa作加速度多邊形如圖(c)所示，由圖可得aD=μap`d`=0.64m/S2aE=μap`e`=2.8m/s2α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)i3-l5在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35mm,lCD=75mm,lBC=50mm．原動(dòng)件以等角速度ω1=10rad/s回轉(zhuǎn)．試以圖解法求機(jī)構(gòu)在φ1=50。位置時(shí)．點(diǎn)C的速度Vc和加速度ac解：1）速度分析：以F為重合點(diǎn)．有vF4=vF5=vF1+vF5F1以μl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+vCD繼續(xù)作速度圖，矢量pc就代表了vC2）加速度分析：根據(jù)aF4=anF4+atF4=aF1+akF5F1+arF5F1以μa作加速度多邊形圖(c)，得f`4(f`5)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=μvpc=0.69m／saC=μapc=3m／s23-16在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25mm，lAB=15mm．lAD=50mm，φ1=90o，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度ω2與角加速度α2。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μl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+vB2B4大小"ω1lAB"方向┴BD┴AB//|CD以μv=0.005rn／s2作速度多邊形圖如圖(b)，由圖可得ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333rad／s(逆時(shí)針)(3)加速度分析：aB2=anB2+atB2=aB4+akB2B4+arB2B4大小ω22lBD"ω12lAB2ω4vB2B4"方向B-D┴BDB-A┴CD//CD其中anB2=ω22lBD=0.286m/s2，akB2B4=0.746m／s2．作圖(c)得α=atB2/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143rad／s2：(順時(shí)針)3-18在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200mnl，lCD=960mm，lDE=160mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5rad／s．逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)．試以圖解法求機(jī)構(gòu)在φ1=135o位置時(shí)．刨頭點(diǎn)的速度vC。解1）以μl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=ω1AP15μl=1.24m/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ω1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μl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(xiě)出：vC=vB+vCBvE=vC+vEC以μv作速度多邊形如圖(b)所示．由圖得vE=μvpem/S取齒輪3與齒輪4的嚙合點(diǎn)為k，根據(jù)速度影像原理，作△dck∽△DCK求得k點(diǎn)。然后分別以c，e為圓心，以ck．ek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(chē)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=18mm,輪3的分度圓半徑r3=12mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=lrad/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μl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φ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"ω1lAB"方向/r