機械原理第八版課后練習答案西工大版)

1、機械原理第八版西工大教研室編第2章2-1何謂構件？何謂運動副及運動副元素？運動副是如何進行分類的？答：參考教材57頁。2-2 機構運動簡圖有何用處？它能表示出原機構哪些方面的特征？答：機構運動簡圖可以表示機構的組成和運動傳遞情況，可進行運動分析，而且也可用來進行動力分析。2-3機構具有確定運動的條件是什么？當機構的原動件數(shù)少于或多于機構的自由度時，機構的運動 將發(fā)生什么情況？答：參考教材1213頁。2-4 何謂最小阻力定律？試舉出在機械工程中應用最小阻力定律的1、2個實例。2-5在計算平面機構的自由度時，應注意哪些事項 ？答：參考教材1517頁。2-6 在圖2-20所示的機構中，在鉸鏈 C B

2、 D處，被連接的兩構件上連接點的軌跡都是重合的， 那么能說該機構有三個虛約束嗎？為什么？答：不能，因為在鉸鏈C、B、D中任何一處，被連接的兩構件上連接點的軌跡重合是由于其他兩處 的作用，所以只能算一處。2-7 何謂機構的組成原理？何謂基本桿組？它具有什么特性？如何確定基本桿組的級別及機構的級別？答：參考教材1819頁。2-8為何要對平面高副機構進行“高副低代"? “高副低代”應滿足的條件是什么？答：參考教材2021頁。2-9任選三個你身邊已有的或能觀察到的下列常用裝置 （或其他裝置），試畫出其機構運動簡圖， 并計算其自由度。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

3、頁；4）可調(diào)臂臺燈 機構；5）剝線鉗；6）磁帶式錄放音機功能鍵操縱機構；7）洗衣機定時器機構；8）轎車擋風玻璃雨刷 機構；9）公共汽車自動開閉門機構；10）挖掘機機械臂機構；。2-10 請說出你自己身上腿部的髖關節(jié)、膝關節(jié)和踝關節(jié)分別可視為何種運動副？試畫出仿腿部機構的機構運動簡圖，并計算其自由度。2-11圖示為一簡易沖床的初擬設計方案。設計者的思路是：動力由齒輪j輸入，使軸A連續(xù)回轉；而固裝在軸八上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機構使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。試繪出 其機構運動簡圖（各尺寸由圖上量?。治鍪欠衲軐崿F(xiàn)設計意圖，并提出修改方案。1）取比例尺繪制機構運動簡圖2）分析是否能實現(xiàn)

4、設計意圖解：f =3 3一2 4T丸不合理f =0，可改為2-12圖示機構為一凸輪齒輪連桿組合機構，試繪制其機構示意簡圖并計算自由度。解：2-16試計算圖示凸輪-連桿組合機構的自由度（a）解:f =3 4-2 5-1可 A為復合鉸鏈（b）解：（1）圖示機構在D處的結構與圖2-1所示者一致，經(jīng)分析知該機構共有 7個活動構件，8個 低副（注意移動副F與F', E與E'均只算作一個移動副），2個高副；因有兩個滾子2、4,所以有 兩個局部自由度，沒有虛約束，故機構的自由度為F=3n- （2p l+ph- p ' ）- F ' =3x 7- （2 x 8+2-0）- 2=

5、1(2)如將D處結構改為如圖b所示形式，即僅由兩個移動副組成。注意，此時在該處將帶來 一個虛約束。因為構件3、6和構件5、6均組成移動副，均要限制構件6在圖紙平面內(nèi)轉動，這兩 者是重復的，故其中有一個為虛約束。經(jīng)分析知這時機構的活動構件數(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，故機構的自由度為F=3n- (2p i+ph- p ' )- F ' =3 X 6- (2 x 7+2-1)- 2=1上述兩種結構的機構雖然自由度均為一，但在性能上卻各有千秋：前者的結構較復雜，但沒有虛約束，在運動中不易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象；后者則相反，由于有一個虛約束，假如不能保證在運動過程

6、中構 件3、5始終垂直，在運動中就會出現(xiàn)卡澀甚至卡死現(xiàn)象，故其對制造精度要求較高。(c)解：(1) n=11, p 1=17, p h=0, p'=2p i'+ph-3n'=2, F'=0F=3n-(2p1+ph-p')-F'=3 X 11-(2 X 17+0-2)-0=1(2)去掉虛約束后 F=3n-(2p l+ph) =3 X 5-(2 X 7+0) =1(d) A、B、C處為復合鉸鏈。自由度為：F=3n-(2p 1+ph-p')-F'=3 X 6-(2 X 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

7、不同，因為齒輪3、5處只有一個高副，而齒條7與齒輪5在齒的兩側面均保持接觸，故為兩個高副。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轉動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉動的圓柱4中滑動。當偏心輪按圖示方向連續(xù)回轉時可將設備中的空氣 吸入，并將空氣從閥5中排出，從而形成真空。(1)試繪制其機構運動簡圖； 計算其自由度。解(1)取比例尺作機構運動簡圖如圖所示。(2) F=3n-(2p1+ph-p ' )-F ' =3X 4-(2 X 4+0-0)-1=12-14圖示是為高位截肢的人所設汁的一種假肢膝關節(jié)機構。該機構能保持人行走的穩(wěn)定性。若以 脛骨1

8、為機架，試繪制其機構運動簡圖和計一算其自由度，并作出大腿彎曲時的機構運動簡圖。 解 把脛骨I相對固定作為機架假肢膝關節(jié)機構的機構運動簡圖如圖所示，大腿彎曲90。時的機構運動簡圖，如圖中虛線所示。其自由度為：F=3n-(2pi+ph-p ' )-F ' =3X 5-(2 X 7+0-0)-0=12-15試繪制圖n所示仿人手型機械手的食指機構的機構運動簡圖(以手掌8作為相對固定的機架)，井計算自由度。(1) 取比倒尺肌作機構運動簡圖(2) 計算自由度解：2-18圖示為一剎車機構。剎車時，操作桿j向右拉，通過構件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。 試計算機構的自由度，并就剎車過程說

9、明此機構自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機構中的構件。(1)未剎車時，剎車機構的自由度2)閘瓦G J之一剃緊車輪時剎車機構的自由度3) 閘瓦G J同時剎緊車輪時，剎車機構的自由度解. 1>f=36 - 28=22>f =3 5 -2 7 =13>f =3 4 -2 6 =12-23圖示為一內(nèi)然機的機構運動簡圖，試計算自由度 t并分析組成此機構的基本桿組。如在該機 構中改選EG為原動件，試問組成此機構的基本桿組是否與前者有所不同。解：f =3 7 -2 10 =12-21圖示為一收放式折疊支架機構。該支架中的件1和5分別用木螺釘連接于固定臺板1'和括動臺板5

10、9;上兩者在D處鉸接，使活動臺板能相對于固定臺極轉動。又通過件1，2，3，4組成的鉸鏈四桿機構及連桿3上E點處的銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動臺 板實現(xiàn)收放動作。在圖示位置時，雖在活動臺板上放有較重的重物活動臺板也不會自動收起，必須沿箭頭方向推動件2,使鉸鏈B, D重合時活動臺板才可收起(如圖中雙點劃線所示)?，F(xiàn)已知機構尺寸I ab=I ad=90 mm Ibc=Icd=25 mm其余尺寸見圖。試繪制該機構的運動簡圖，并計算 其自由度。解：機械運動簡圖如下：F=3n-(2pi+p-p )-F =3X 5-(2 X 6+1-0)-仁13 1何謂速度瞬心？相對瞬心與絕對瞬心有何異同點

11、？ 答：參考教材3031頁。32何謂三心定理？何種情況下的瞬心需用三心定理來確定？答：參考教材31頁。3-3試求圖示各機構在圖示位置時全部瞬心的位置（用符號P,直接標注在圖上）（a）（b） 答： 答：（10 分）（d）（10 分）（2 分）3-4標出圖示的齒輪一連桿組合機構中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪 1與齒輪3的傳動比3 1/ 3 30 答：1）瞬新的數(shù)目：K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=152）為求3 1/ 3 3需求3個瞬心P16、P36、P13的位置3）3 1 3 3= P36P13/P 16P13=DK/AK由構件1、3在K點的速度方向相同，可知3 3與3 1同向。3-6 在

12、圖示的四桿機構中，l_AB=60mm LcD=90mm,AL=LBC=120mm, 3 2=10rad/s,試用瞬心法求：1）當© =165°時，點的速度vc；2）當© =165°時，構件3的BC線上速度最小的一點E的位置及速度的大??；3）當VC=0時，©角之值（有兩個解）。解：1）以選定的比例尺卩機械運動簡圖（圖b）2 ）求vc定出瞬心p12的位置（圖b）因P13為構件3的絕對瞬心，則有3 3=Vb/IBp 13= 3 2I aB 卩 i .Bp 13=10X 0.06/0.003 X 78=2.56（rad/s）vc=卩 c p13 3 3

13、=0.003 X 52 X 2.56=0.4（m/s）3）定出構件3的BC線上速度最小的點E的位置，因BC線上速度最小的點必與p13點的距離最近, 故叢p13引BC線的垂線交于點E,由圖可得v e=卩 i. P13E3 3=0.003 X 46.5 X 2.56=0.357（m/s）c）量出B的速度vb（即速度矢量pb），試作出（3分）4）定出vc=0時機構的兩個位置（圖© 1=26.4 ° © 2=226.6 °3-8機構中，設已知構件的尺寸及點 各機構在圖示位置時的速度多邊形。答：（10 分）（b） 答： 答：311速度多邊形和加速度多邊彤有哪些特性

14、 ？試標出圖中的方向。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出(3 分)試用圖解法求機構3-12在圖示的機構中，設已知構件的尺寸及原動件1的角速度3 i （順時針）,在圖示位置時C點的速度和加速度。（a） 答:（b）答:1分）V:3=V3+V；3BFVd2+V；3C2 （ 2 分） ntkrCpaB+a C3E+aC3E=aC2+a C3c+a C3C2C2=0aC2=0C3E=03 3=0 a（1 分）3分）2分）kC3C2=0（ 3 分）（2 分）V C2=Vb+V；2BFVd3+V:2C32 分） （2分）（c）答:（1 分）3 3= 3 2=0（2 分）匕3

15、=VB2+VB3B2 （ 2 分）Vc=Vb3+VcB3（ 2 分）nt(1分)rB3+aB3=9B2+a B3B2+a B3B23分)3- 13試判斷在圖示的兩機構中.B點足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度為零？怍出相應的機構位置圖。并思考下列問題。(1) 什么條件下存在氏加速度？(2) 根椐上一條請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，a b2b3=23 2VB2B3對嗎？為什么。 解1)圖(a)存在哥氏加速度，圖(b)不存在。(2) 由于aB2B3=23 2VB2B3故3 3， VB2B3中只要有一項為零，則哥氏加速度為零。圖 中B點到達最高和最低點時

16、構件1，3. 4重合，此時Vb2b3=0,當構件1與構件3相互垂直.即_f=;點到達最 左及最右位置時3 2=3 3=0.故在此四個位置無哥氏加速度。 故該機構在任何位置哥矢加速度都為零。(3) 對。因為 3 3 = 3 203-14 在圖示的搖塊機構中，已知I AE=30mryi l Ac=100mryi l bl=50 mm,lDE=40 mng曲柄以等角速度i =40rad / S回轉，試用圖解法求機構在© 1=45o位置時， 角速度和角加速度。解(1)以卩i作機構運動簡圖(a)所示。(2) 速度分析：以C為重合點，有VC2 = V B + V C2B = V C3 + V C

17、2C3大??？ 3 1l AB ?0'方向 ？丄AB丄BC /BCbdes/A BDE求得d及e,由圖可得以卩i作速度多邊形圖(b)，再根據(jù)速度影像原理，作vd= ypd=0. 23 m/sv e= vpe=0.173m/s3 2= vbcJI bc=2 rad/s(順時針)(3) 加速度分析： 以C為重合點，有C2a圖(b)中無論在什么位置都有3 2=3 3=0,3點D及E的速度和加速度，以及構件2的ntk+ a C2B + a C2B = ac3 + a C2C3 + a23 2 l BC ?0 23 3VC2C3 '丄BCrC2C3a b3 12l AB0 2BC丄 BCB

18、C2l bc=0.49 m/s2, akc2c3=23 3Vc2c=0.7m/s2,以卩a作加速度多邊形如圖（c）所示，由大小 方向 B A C B其中alp 3 2 圖可得a D=卩 ap'd'=0.6 4m/S 2 a 齊 ap'e'=2.8m/s 2 a 2=atc2E/l BC=卩 an'2C'2/IBC=8.36rad/s 2(順時針)i3- l5在圖(a )示的機構中，已知 I ae=70 mm,; l AE=40mm l EF=60mm,l de=35 mm,lcD=75mm,lBC=50mm原動件以等角速度 3 1=10rad/s

19、回轉.試以圖解法求機構在©1=50。位置時.點C的速度VC和加速度a 解：1 )速度分析：以F為重合點.有V F4=V F5=VF1+V F5F1以卩l(xiāng)作速度多邊形圖如圖(b)得，f 4(f 5)點，再利用速度影像求得b及d點 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)a F4= an F4+ a F4= a Fl+ a F5F 汁 a F5F1以卩a作加速度多邊形圖（c），得f' 4（f' 5）點，再利用加速度影像求得b'及d'點。根據(jù) a c=aB+a c+a cB=a+a cc+a cd繼續(xù)作圖

20、，則矢量p' c'就代表了 ac.則求得v c=卩 vpc=0.69 m /s a c= apc=3m/s23-16 在圖示凸輪機構中，已知凸輪1以等角速度3 1=10 rad /s轉動，凸輪為一偏心圓，其半徑 R=25 mm l AB=15mm l ad=50 mm © 1=90o,試用圖解法求構件 2的角速度3 2與角加速度a 2。提示：可先將機構進行高副低代，然后對其替代機構進行運動分析。解（1）以卩l(xiāng)作機構運動簡圖如圖（a）所示。（2）速度分析：先將機構進行高副低代，其替代機構如圖（a）所示，并以B為重合點。有V32 = V B4 + V B2B4大?。? 1

21、 l AB ?方向丄BD 丄AB |CD以v=0.005 rn /s2作速度多邊形圖如圖（b），由圖可得3 2=vB2/ lBD=卩 vpb2（卩 IBD）=2.333 rad /s（逆時針）（3）加速度分析：ntkra B2 = a B2 + a B2 = a B4 + a B2B4 + a B2B4大小 3 2 l BD3 12lAB 23 4VB2B4方向 B- D 丄 BD B -A 丄 CD /CD其中 anB2= 3 22l BD =0.286 m/s 2，a；2B4 =0.746 m/si 作圖（c）得a = atB2 /l bd=u an lb'2/I bd=9.143

22、 rad / s2：（順時針）3-18 在圖（a）所示的牛頭刨機構中.Iab=200 mn I, lcD=960 mm I d=160 mm,設曲柄以等角速度31=5 rad /s.逆時針方向回轉.試以圖解法求機構在© 1=135o位置時.刨頭點的速度vc。解1 ）以a作機構運動簡圖.如圖（a）。2 ）利用瞬心多邊形圖（b）依次定出瞬心P36,P13.P15vc=vP1J= 3 1AP5（11=1.24 m/S3 -19 圖示齒輪一連桿組合機構中，MM為固定齒條，齒輪3的直徑為齒輪4的2倍.設已知原動 件1以等角速度3 1順時針方向回轉，試以圖解法求機構在圖示位置時 E點的速度Ve以

23、及齒輪3, 4 的速度影像。解：（1）以il作機構運動簡圖如（a）所示。（2） 速度分斫：此齒輪連桿機構可看作，ABcD受DCEF兩個機構串聯(lián)而成，則可寫出：vc=Vb+VcbvE=Vc+VEC以1 v作速度多邊形如圖（b）所示由圖得v e= i vpe m/S取齒輪3與齒輪4的嚙合點為k,根據(jù)速度影像原理，作 dckDCK求得k點。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圖示為一汽車雨刷機構。其構件I繞固定軸心A轉動，齒條2與構件1在B點處鉸接，并與 繞固定軸心D轉動的齒輪3嚙合（滾子5用來保征兩

24、者始終嚙合），固連于輪3上的雨刷3作往復 擺動。設機構的尺寸為I ab=18 mm,輪3的分度圓半徑3=12 mm原動件1以等角速度3 =l rad/s 順時針回轉，試以圖解法確定雨刷的擺程角和圖示位置時雨刷的角速度和角加速度。解：（1）以il作機構運動簡圖（a）。在圖作出齒條2與齒輪3嚙合擺動時占據(jù)的兩個極限位置 C', C”可知擺程角©如圖所示：（2）速度分析：將構件6擴大到B點，以B為重合點，有B6 = V B2 + V B6B2 大小？3 ll AB ?方向丄BD丄AB / BCVB2= 3 l l aB= 0.01 8 m /s以卩v作速度多邊形圖（b），有3 2=

25、3 6=VB6/l bd=卩 vpb6/ 卩 iBD=0.059rad/s（逆時針） V B2B6=卩 vb2b6=0.018 45 rn /s加速度分析：nt二 a B6 + a B6 =kra B6B2 + aa B5 -na B2+B6B2大小3 | BD ？2I3 1 IAB23 2VB6B2？方向B- D丄BDB -A丄BC/ BC其中，anB2= 3 12l AB=0.08m/s2, a；6= 3 62l bd=0.000 1 8m /s2, akB2B6=23 6VB2B6=0.00217m/s2.以卩 a 作速 度多邊形圖（c）。有a 6=a B6/l BD=卩 a b6、&#

26、39;r'/lbd=1,71 rad /s2（順時針）3-22圖示為一縫紉機針頭及其挑線器機構，設已知機構的尺寸I AB=32mm l bc=100 mm , l BE=28mryiI FG=90mm原動件1以等角速度3 1=5 rad/ s 逆時針方向回轉.試用圖解法求機構在圖示位置時縫 紉機針頭和挑線器擺桿FG上點G的速度及加速度。解：（1）以卩i作機構運動簡圖如圖（a）所示。（2）速度分析： V C2 = V B2 + V C2B2大小 ？3 IAB ?方向/ /AC丄AB丄BC以s作速度多邊形圖如圖（b），再根據(jù)速度影像原理；作厶b2C2e2s BCE求得e2, 即卩e1。由圖

27、 得3 2=VC2B2/| BC= aC2b2/I BC=0.44/S（逆時針）以 E 為重合點 V E5=VE4+VE5E4大小 ？ V ?方向丄EF V /EF繼續(xù)作圖求得VE5,再根據(jù)速度影像原理，求得vg=卩 Vpg=0.077 m/ se' 20然后利用重合點3 5=卩 Vpg/1 fg=0.86 rad / s（逆時針） ve5e4=卩 Ve5®=0.165 rn /s（3）加速度分析：t+ a C2B2anC2 = a B2 + anC2B2大小？3 1 I AB3 22|BC？方向/AC B-A C-B 丄BC其中 anB2= 3 12l ab =0.8 m/

28、 s2aC2B2= 3 a c2b2=0.02 m /S以卩a=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建立方程n tkra E5 十 a E5=aE4+a E5E+a E5E4繼續(xù)作圖。則矢量p'd5就代表了 aE50再利用加速度影像求得g' a g= 口 ap'g'=0.53 m /S2第3章3 1何謂速度瞬心？相對瞬心與絕對瞬心有何異同點？答：參考教材3031頁。32何謂三心定理？何種情況下的瞬心需用三心定理來確定？ 答：參考教材31頁。3-3試求圖示各機構在圖示位置時全部瞬心的位置 （用符號P,直接標注在圖上）（a

29、）（b） 答： 答：（10 分）（d）（10 分）（2 分）3-4標出圖示的齒輪一連桿組合機構中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動比3 i/ 3 30答：1）瞬新的數(shù)目：K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=152）為求3 1/ 3 3需求3個瞬心P16、P36、P13的位置3）3 1/ 3 3= P36P13/P 16P13=DK/AK由構件1、3在K點的速度方向相同，可知3 3與3 1同向。3-6 在圖示的四桿機構中，l_AB=60mm LcD=90mm,AD=LB（=120mm, 3 2=10rad/s,試用瞬心法求：1）當© =165°時，點的速度vc；2

30、）當© =165°時，構件3的BC線上速度最小的一點E的位置及速度的大小；3）當VC=0時，©角之值（有兩個解）°解：1）以選定的比例尺卩機械運動簡圖（圖b）2 ）求vc定出瞬心p12的位置（圖b） 因P13為構件3的絕對瞬心，則有3 3=vSBp 13= 3 2I aB 卩 l.Bp13=10X 0.06/0.003 x 78=2.56（rad/s）Vc=卩 c P133 3=0.003 x 52 x 2.56=0.4（m/s）3）定出構件3的BC線上速度最小的點E的位置,因BC線上速度最小的點必與p13點的距離最近， 故叢p13引BC線的垂線交于點E

31、,由圖可得v e=卩 i. P13E3 3=0.003 x 46.5 x 2.56=0.357（m/s）c）量出B的速度vb（即速度矢量pb），試作出（3分）4）定出vc=0時機構的兩個位置（圖© 1=26.4 ° © 2=226.6 °3-8機構中，設已知構件的尺寸及點 各機構在圖示位置時的速度多邊形。答：（10 分）（b）答：答：311速度多邊形和加速度多邊彤有哪些特性 ？試標出圖中的方向。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出。3-12在圖示的機構中，設已知構件的尺寸及原動件1的角速度3 1 （順時針），試用圖解法求機

32、構在圖示位置時C點的速度和加速度。（a）（3 分）答：（b）答:1分）V：3=V3+V3B=V32+M3C2 （ 2 分） ntkrC=aB+a C3B+a C3E=aC2+a C3c+a C3C2C2=0aC2=0C3E=03 3=0 a0；巧（1 分）3分）（2分） kC3C2=0（ 3 分）斶（2 分）§ "名 £ I（2 分）（c）答:（3 分）B+a C2B+a C2E=aC3+a C2c+a C2C3G£s bi ）V33=V2+Vs3B2 （ 2 分）VC=Vb3+VCB3（ 2 分）（2 分）>kf）（1 分）ntkraB3+aB3

33、=aB2+a B3B2+a B3B2（3 分）3- 13試判斷在圖示的兩機構中.B點足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度為零?怍出V c2=Vb+V；2B=Vd3+V:2C3（ 2 分）（1 分）3 3= 3 2=0相應的機構位置圖。并思考下列問題(1) 什么條件下存在氏加速度？(2) 根椐上一條請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，aB2B3=2 W 2VB2B3 對嗎？為什么。解1)圖(a)存在哥氏加速度，圖(b)不存在。(2) 由于B2B3=2w 2VB2B3故W 3 , VB2B3中只要有一項為零，則哥氏加速度為零。圖 中B點到達 最高和最低點時構件

34、1, 3. 4重合，此時Vb2b3=0,當構件1與構件3相互垂直.即_f=;點到達最 左及最右位置時W 2=3 3=0.故在此四個位置無哥氏加速度。圖(b)中無論在什么位置都有W 2=3 3=0, 故該機構在任何位置哥矢加速度都為零。(3) 對。因為 3 3 = 3 2。3-14 在圖示的搖塊機構中，已知 I AB=30mm lAC=100mm l bd=50 mmDE=40 mm曲柄以等角速度 3i =40rad/S回轉，試用圖解法求機構在© 1=45o位置時，點D及E的速度和加速度，以及構件2的 角速度和角加速度。解(1)以卩i作機構運動簡圖(a)所示。(2)速度分析：以C為重合

35、點，有VC2 = V B + V C2B = V C3 + V C2C3大??？ 3 1I AB ?0'方向 ？丄AB丄BC /BC以3作速度多邊形圖(b)，再根據(jù)速度影像原理，作 bdes/A BDE求得d及e,由圖可得 vd= vpd=0. 23 m/sv e= vpe=0.173m/s3 2= vbcJI bc=2 rad/s（順時針）(3)加速度分析：ntkrC2B + a C2B = aC3 + a C2C3 + a C2C3以C為重合點，有aC2 = a b大小3 12l AB3 22l BC3 3VC2C3方向 B A C B 丄 BC丄 BC /BC其中a C2= 3 2

36、1 bc=0.49 it/ s ， a c2c=2 3 3Vc2c=0.7m/ s，以卩a作加速度多邊形如圖（c）所示，由圖可得a d=卩 ap'd'=0.6 4m/S 2a 齊 ap'e'=2.8m/s 2a 2=atC2E/I BC=卩 an'2C'2/IBC=8.36rad/s 2（順時針）i3- I5在圖（a ）示的機構中，已知 1 ae=70 mm,; I AB=40mm I EF=60mm,I de=35 mm,lcD=75mm,lBC=50mm原動件以等角速度 3 1=10rad/s回轉.試以圖解法求機構在 © 1=50。

37、位置時.點C的速度VC和加速度a c解：1 )速度分析：以F為重合點.有V F4=V F5=VF1+V F5F1以卩I作速度多邊形圖如圖(b)得，f 4(f 5)點，再利用速度影像求得b及d點 根據(jù)Vc=Vb+Vce=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)a F4= an F4+ a F4= a F1+ a F5F 汁 a F5F1以卩a作加速度多邊形圖(c)，得F 4(F 5)點，再利用加速度影像求得b'及d'點。根據(jù) a c=aB+a cB+a cB=aD+a cD+a cd繼續(xù)作圖，則矢量p' c'就代表了 ac.則求得v

38、c=卩 vpc=0.69 m /sa c=卩 apc=3m/s23-16 在圖示凸輪機構中，已知凸輪1以等角速度3 1=10 rad /s轉動，凸輪為一偏心圓，其半徑 R=25 mm I AB=15mm I ad=50 mm © 1=90o,試用圖解法求構件 2的角速度3 2與角加速度a 2。提示：可先將機構進行高副低代，然后對其替代機構進行運動分析。 解（1）以卩i作機構運動簡圖如圖（a）所示。V32 = V B4 + V B2B4?3 1 l AB ?丄 BD 丄 AB |CD/s2作速度多邊形圖如圖（b），由圖可得（2）速度分析：先將機構進行高副低代，其替代機構如圖（a）所示，

39、并以B為重合點。有大小 方向以 11 v=0.005 rn3 2=vB2/ lBD= i vpb2( 1 IBD)=2.333 rad /s(逆時針)(3) 加速度分析：ntkraB2 = a B2 + a B2 = a B4 + a B2B4 + a B2B4大小 3 2 I BD ?3 1 I AB 2 3 4VB2B4 ?方向 B- D 丄 BD B -A 丄 CD /CD其中 anB2= 3 22l BD =0.286 m/s 2，akB2B4 =0.746 m/s2.作圖（c）得 a = atB2 /I BD=1 anlb'2/1 bd=9.143 rad /s2：（順時針）

40、3-18 在圖（a）所示的牛頭刨機構中.Iab=200 mn I, Icd=960 mm I d=160 mm,設曲柄以等角速度31=5 rad /s.逆時針方向回轉.試以圖解法求機構在© 1=135o位置時.刨頭點的速度vc。解1 ）以ii作機構運動簡圖.如圖（a）。2）利用瞬心多邊形圖（b）依次定出瞬心P36,P13.P15vc=vp15= 3 1AP51 i=1.24 m/S3 -19 圖示齒輪一連桿組合機構中，MM為固定齒條，齒輪3的直徑為齒輪4的2倍.設已知原動 件1以等角速度3 1順時針方向回轉，試以圖解法求機構在圖示位置時 E點的速度VE以及齒輪3, 4 的速度影像。解

41、：（1）以1I作機構運動簡圖如（a）所示。（2） 速度分斫：此齒輪連桿機構可看作，ABCD受DCEF兩個機構串聯(lián)而成，則可寫出：vc=Vb+Vcbve=Vc+Vec以1 v作速度多邊形如圖（b）所示由圖得v e= i vpe m/S取齒輪3與齒輪4的嚙合點為k,根據(jù)速度影像原理，作 dckDCK求得k點。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圖示為一汽車雨刷機構。其構件I繞固定軸心A轉動，齒條2與構件1在B點處鉸接，并與 繞固定軸心D轉動的齒輪3嚙合（滾子5用來保征兩者始終嚙合），固連于輪3上的雨

42、刷3'作往復 擺動。設機構的尺寸為I ab=18 mm,輪3的分度圓半徑3=12 mm原動件1以等角速度3 =l rad/s 順時針回轉，試以圖解法確定雨刷的擺程角和圖示位置時雨刷的角速度和角加速度。解：（1）以1I作機構運動簡圖（a）。在圖作出齒條2與齒輪3嚙合擺動時占據(jù)的兩個極限位置 C', C”可知擺程角©如圖所示：（2）速度分析：將構件6擴大到B點，以B為重合點，有V B6 = V B2 + V B6B2大?。? 1l AB ?方向丄BD丄AB / BCV B2= 3 I I aB= 0.01 8 m /s以1V作速度多邊形圖（b），有3 2=3 6=vb6/

43、I bd= 1 vpb6/ i iBD=0.059rad/s（逆時針）V B2B6= 1 vb2b6=0.018 45 rn /s（3）加速度分析：ntnkra B5 = a B6 + a B6 = a B2 + a B6B2 + a B6B2 大小3 6l BD?3 1 I AB23 2VB6B2?方向B- D 丄BDB -A 丄BC/BC其中，anB2= 3 i2I AB=0.08m/s2, anB6= 3 62l bd=0.000 1 8m /s2, akB2B6=23 6VB2B6=0.00217m/s2.以 1 a 作速 度多邊形圖（c）。有a 6=atB6/I BD=1 a b6、

44、'r'/lbd=1,71 rad /s2（順時針）3-22圖示為一縫紉機針頭及其挑線器機構，設已知機構的尺寸I AB=32mm I bc=100 mm , I BE=28mryiI FG=90mm原動件1以等角速度3 1=5 rad/ s 逆時針方向回轉.試用圖解法求機構在圖示位置時縫 紉機針頭和挑線器擺桿FG上點G的速度及加速度。解：（1）以11作機構運動簡圖如圖（a）所示。（2）速度分析：V C2 = V B2 + V C2B2大??？3 IAB ?方向 /AC丄AB 丄BC<曰以作速度多邊形圖如圖（b），再根據(jù)速度影像原理；作厶b2C2e2s BCE求得e2, 即卩e

45、1。由圖 得3 2=VC2B：/I BC= 1 aC2b2/l BC=0.44/S（逆時針）以E為重合點 V E5=Ve4+Ve5E4 大小 ？ V ?方向 丄EF V /EF繼續(xù)作圖求得vE5,再根據(jù)速度影像原理，求得 vg= i vpg=0.077 m/ s3 5=1 vpg/1 fg=0.86 rad / s（逆時針） ve5e4= i ve5®=0.165 rn /s（3）加速度分析：a大小方向其中a以inC2 = a B2 + a2|3 1 l AB/AC B-A C-anB2= 3 i2l ab =0.8 m /sntC2B2 + a C2B23 2 l BC ?B 丄B

46、C2C2B2= 3 a C2B2=0.02 m / S=0,01（rn /s2） /mm乍加速度多邊形圖（c），再利用加速度影像求得e、2。然后利用重合點 E建立方程n tkra E5 十 a E5=aE4+a E5E+a E5E4a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'a g= 1 ap'g'=0.53 m /S2機械原理第八版西工大教研室編第2章2-1何謂構件？何謂運動副及運動副元素？運動副是如何進行分類的？ 答：參考教材57頁。2-2 機構運動簡圖有何用處？它能表示出原機構哪些方面的特征？答：機構運動簡圖可以表示機構的組成和運動

47、傳遞情況，可進行運動分析，而且也可用來進行動力分析。2-3機構具有確定運動的條件是什么？當機構的原動件數(shù)少于或多于機構的自由度時，機構的運動 將發(fā)生什么情況？答：參考教材1213頁。2-4 何謂最小阻力定律？試舉出在機械工程中應用最小阻力定律的 1、2個實例。2-5在計算平面機構的自由度時，應注意哪些事項 ？ 答：參考教材1517頁。2-6 在圖2-20所示的機構中，在鉸鏈 C B D處，被連接的兩構件上連接點的軌跡都是重合的，那么能說該機構有三個虛約束嗎？為什么？答：不能，因為在鉸鏈C、B、D中任何一處，被連接的兩構件上連接點的軌跡重合是由于其他兩處 的作用，所以只能算一處。2-7 何謂機構

48、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別及機構的級別？答：參考教材1819頁。2-8為何要對平面高副機構進行“高副低代"? “高副低代”應滿足的條件是什么？答：參考教材2021頁。2-9任選三個你身邊已有的或能觀察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機構運動簡圖，并計算其自由度。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；4)可調(diào)臂臺燈 機構；5)剝線鉗；6)磁帶式錄放音機功能鍵操縱機構；7)洗衣機定時器機構；8)轎車擋風玻璃雨刷 機構；9)公共汽車自動開閉門機構；10)挖掘機機械臂機構；。2-10 請說出你自己身上腿部的髖關節(jié)、膝關節(jié)

49、和踝關節(jié)分別可視為何種運動副？試畫出仿腿部機構的機構運動簡圖，并計算其自由度。2-11圖示為一簡易沖床的初擬設計方案。設計者的思路是：動力由齒輪j輸入，使軸A連續(xù)回轉；而固裝在軸八上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機構使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。試繪出 其機構運動簡圖(各尺寸由圖上量取)，分析是否能實現(xiàn)設計意圖，并提出修改方案。1) 取比例尺繪制機構運動簡圖2) 分析是否能實現(xiàn)設計意圖解：f =3疋3 _2疋4 _1 =0不合理f =0，可改為2-12圖示機構為一凸輪齒輪連桿組合機構，試繪制其機構示意簡圖并計算自由度。解：2-16試計算圖示凸輪-連桿組合機構的自由度(a)解:f =3 4-2

50、A為復合鉸鏈(b)解：(1)圖示機構在D處的結構與圖2-1所示者一致，經(jīng)分析知該機構共有 7個活動構件，8個 低副(注意移動副F與F', E與E'均只算作一個移動副)，2個高副；因有兩個滾子2、4,所以有 兩個局部自由度，沒有虛約束，故機構的自由度為F=3n- (2p l+ph- p ' )- F ' =3x 7- (2 x 8+2-0)- 2=1(2)如將D處結構改為如圖b所示形式，即僅由兩個移動副組成。注意，此時在該處將帶來 一個虛約束。因為構件3、6和構件5、6均組成移動副，均要限制構件6在圖紙平面內(nèi)轉動，這兩 者是重復的，故其中有一個為虛約束。經(jīng)分析知這

51、時機構的活動構件數(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，故機構的自由度為F=3n- (2p l+ph- p ' )- F ' =3 X 6- (2 x 7+2-1)- 2=1上述兩種結構的機構雖然自由度均為一，但在性能上卻各有千秋：前者的結構較復雜，但沒有虛約束，在運動中不易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象；后者則相反，由于有一個虛約束，假如不能保證在運動過程中構 件3、5始終垂直，在運動中就會出現(xiàn)卡澀甚至卡死現(xiàn)象，故其對制造精度要求較高。(c)解：(1) n=11, p 1=17, p h=0, p'=2p 1、+ph-3n'=2, F'=0F=3n

52、-(2p1+ph-p')-F'=3 X 11-(2 X 17+0-2)-0=1(2)去掉虛約束后 F=3n-(2p i+ph) =3 X 5-(2 X 7+0) =1(d) A、B、C處為復合鉸鏈。自由度為：F=3n-(2p 1+ph-p')-F'=3 X 6-(2 X 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，因為齒輪3、5處只有一個高副，而齒條7與齒輪5在齒的兩側面均保持接觸，故為兩個高副。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轉動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉動的圓柱4中滑動。當偏心輪

53、按圖示方向連續(xù)回轉時可將設備中的空氣吸入，并將空氣從閥5中排出，從而形成真空。(1)試繪制其機構運動簡圖； 計算其自由度。解(1)取比例尺作機構運動簡圖如圖所示。(2) F=3n-(2p計ph-p ' )-F ' =3X 4-(2 X 4+0-0)-1=12-14圖示是為高位截肢的人所設汁的一種假肢膝關節(jié)機構。該機構能保持人行走的穩(wěn)定性。若以 脛骨1為機架，試繪制其機構運動簡圖和計一算其自由度，并作出大腿彎曲時的機構運動簡圖。解 把脛骨I相對固定作為機架假肢膝關節(jié)機構的機構運動簡圖如圖所示，大腿彎曲90。時的機構運動簡圖，如圖中虛線所示。其自由度為：F=3n-(2pi+ph-p

54、 ' )-F ' =3X 5-(2 X 7+0-0)-0=12-15試繪制圖n所示仿人手型機械手的食指機構的機構運動簡圖(以手掌8作為相對固定的機架)，井計算自由度。(1) 取比倒尺肌作機構運動簡圖(2) 計算自由度解：2-18圖示為一剎車機構。剎車時，操作桿j向右拉，通過構件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。 試計算機構的自由度，并就剎車過程說明此機構自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機構中的構件。(1)未剎車時，剎車機構的自由度2)閘瓦G J之一剃緊車輪時剎車機構的自由度3) 閘瓦G J同時剎緊車輪時，剎車機構的自由度解. 1>f =3 62 8 =22>

55、f = 3 5 -2 7 =13>f =3 4 -2 6=12-23圖示為一內(nèi)然機的機構運動簡圖，試計算自由度 t并分析組成此機構的基本桿組。如在該機 構中改選EG為原動件，試問組成此機構的基本桿組是否與前者有所不同。解.f = 3 7 2 10 =12-22圖示為一收放式折疊支架機構。該支架中的件1和5分別用木螺釘連接于固定臺板1'和括動臺板5'上兩者在D處鉸接，使活動臺板能相對于固定臺極轉動。又通過件1，2，3，4組成的鉸鏈四桿機構及連桿3上E點處的銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動臺 板實現(xiàn)收放動作。在圖示位置時，雖在活動臺板上放有較重的重物活動臺板也不會

56、自動收起，必須沿箭頭方向推動件2,使鉸鏈B, D重合時活動臺板才可收起(如圖中雙點劃線所示)。現(xiàn) 已知機構尺寸I ab=I ad=90 mm I bc=I cd=25 mm其余尺寸見圖。試繪制該機構的運動簡圖，并計算 其自由度。解：機械運動簡圖如下：F=3n-(2p 1 +pb-p )-F =3X 5-(2 X 6+1-0)-1=13 1何謂速度瞬心？相對瞬心與絕對瞬心有何異同點 答：參考教材3031頁。32何謂三心定理？何種情況下的瞬心需用三心定理來確定？ 答：參考教材31頁。3-3試求圖示各機構在圖示位置時全部瞬心的位置(用符號P,直接標注在圖上)(a)(b)答：答:(10 分)(d)(10 分)（2 分）3-4標出圖示的齒輪一連桿組合機構中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動比s i/ 3 30答：1）瞬新的數(shù)目：K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=152）為求s i/ s 3需求3個瞬心Pi6、P36、P13的位置3）