機械原理第八版課后練習答案(西工大版)(共94頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上<機械原理>第八版 西工大教研室編第2章 2-1 何謂構(gòu)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(gòu)運動簡圖有何用處?它能表示出原機構(gòu)哪些方面的特征?答：機構(gòu)運動簡圖可以表示機構(gòu)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(gòu)具有確定運動的條件是什么?當機構(gòu)的原動件數(shù)少于或多于機構(gòu)的自由度時，機構(gòu)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(gòu)的自由度時，應注意哪些事項?答：參考教材1517頁。

2、2-6 在圖2-20所示的機構(gòu)中，在鉸鏈C、B、D處，被連接的兩構(gòu)件上連接點的軌跡都是重合的，那么能說該機構(gòu)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(gòu)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(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別及機構(gòu)的級別?答：參考教材1819頁。2-8 為何要對平面高副機構(gòu)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(gòu)運動簡圖，并計算其自由度。1)折疊桌或折疊椅；

3、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(gòu)；5)剝線鉗；6)磁帶式錄放音機功能鍵操縱機構(gòu)；7)洗衣機定時器機構(gòu)；8)轎車擋風玻璃雨刷機構(gòu)；9)公共汽車自動開閉門機構(gòu)；10)挖掘機機械臂機構(gòu)；。2-10 請說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)分別可視為何種運動副?試畫出仿腿部機構(gòu)的機構(gòu)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(shè)計方案。設(shè)計者的思路是：動力由齒輪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組成的凸輪機構(gòu)使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖(各尺寸由圖上量取)，分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修改方案。 1)取比例尺

4、繪制機構(gòu)運動簡圖 2)分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖解： 不合理 ，可改為 2-12圖示機構(gòu)為一凸輪齒輪連桿組合機構(gòu)，試繪制其機構(gòu)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(gòu)的自由度（a）解： A為復合鉸鏈 （b）解：（1） 圖示機構(gòu)在D處的結(jié)構(gòu)與圖2-1所示者一致，經(jīng)分析知該機構(gòu)共有7個活動構(gòu)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(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，即僅由兩個移動副組成。注意，此時在該

5、處將帶來一個虛約束。因為構(gòu)件3、6和構(gòu)件5、6均組成移動副，均要限制構(gòu)件6在圖紙平面內(nèi)轉(zhuǎn)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(gòu)的活動構(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，故機構(gòu)的自由度為 F=3n- (2pl+ph- p)- F =3×6- (27+2-1)- 2=1上述兩種結(jié)構(gòu)的機構(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(gòu)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

6、, p1=17, ph=0, p=2p1+ph-3n=2, F=0 F=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(cè)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(zhuǎn)動，與

7、外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動的圓柱4中滑動。當偏心輪按圖示方向連續(xù)回轉(zhuǎn)時可將設(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)試繪制其機構(gòu)運動簡圖；(2)計算其自由度。 解 (1)取比例尺作機構(gòu)運動簡圖如圖所示。 (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)機構(gòu)。該機構(gòu)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(gòu)運動簡圖和計一算其自由度，并作出大腿彎曲時的機構(gòu)運動簡圖。解 把脛骨l相對固定作為機架假肢膝關(guān)節(jié)機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖如圖所示, 大腿彎曲90。時的機

8、構(gòu)運動簡圖，如圖中虛線所示。其自由度為：F=3n-(2pl+ph-p)-F=3×5-(2×7+0-0)-0=12-15試繪制圖n所示仿人手型機械手的食指機構(gòu)的機構(gòu)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(gòu)運動簡圖（2)計算自由度解： 2-18圖示為一剎車機構(gòu)。剎車時，操作桿j向右拉，通過構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計算機構(gòu)的自由度，并就剎車過程說明此機構(gòu)自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機構(gòu)中的構(gòu)件。（1)未剎車時，剎車機構(gòu)的自由度 2)閘瓦G、J之一剃緊車輪時剎車機構(gòu)的自由度3)閘瓦G、J同時剎緊車輪時，剎車機構(gòu)的自由度

9、解： 1> 2> 3> 2-23圖示為一內(nèi)然機的機構(gòu)運動簡圖，試計算自由度t并分析組成此機構(gòu)的基本桿組。如在該機構(gòu)中改選EG為原動件，試問組成此機構(gòu)的基本桿組是否與前者有所不同。解： 2-21 圖示為一收放式折疊支架機構(gòu)。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(zhuǎn)動。又通過件1，2，3，4組成的鉸鏈四桿機構(gòu)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

10、雙點劃線所示)?，F(xiàn)已知機構(gòu)尺寸lAB=lAD=90 mm；lBC=lCD=25 mm，其余尺寸見圖。試繪制該機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。解：機械運動簡圖如下： F=3n-(2p1+pb-p)-F=3×5-(2×6+1-0)-1=1第3章31 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(gòu)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）3-4標出圖示的齒輪一連桿組合機構(gòu)中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪1

11、與齒輪3的傳動比1/3。（2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個瞬心P16、P36、P13的位置3）1/3= P36P13/P16P13=DK/AK由構(gòu)件1、3在K點的速度方向相同，可知3與1同向。3-6在圖示的四桿機構(gòu)中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm, 2=10rad/s,試用瞬心法求： 1)當=165°時，點的速度vc； 2)當=165°時，構(gòu)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）以選定的比例尺機械運動簡圖（圖b） 2）（3

12、分）（3分）求vc定出瞬心p12的位置（圖b）因p13為構(gòu)件3的絕對瞬心，則有3=vB/lBp13=2lAB/l.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s)vc=c p133=0.003×52×2.56=0.4(m/s)3)定出構(gòu)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 vE=l.p13E3=0.003×46.5×2.56=0.357(m/s)4)定出vc=0時機構(gòu)的兩個位置（圖c）量出1=26.4° 2=226.6&

13、#176;3-8機構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及點B的速度vB(即速度矢量pb)，試作出各機構(gòu)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(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及原動件1的角速度1 (順時針)，試用圖解法求機構(gòu)在圖示位置時C點的速度和加速度。(a)答： （1分）（1分）Vc3=VB+VC3B=VC2+VC3C2 （2分） aC3=aB+anC3B+atC3B=aC2+akC3C2+arC3C2 （3分） VC2=0 aC2=0 （2

14、分） VC3B=0 3=0 akC3C2=0 （3分）(b)答： （2分）（2分） VC2=VB+VC2B=VC3+Vc2C3 （2分） 3=2=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）a n B3+a t B3=aB2+akB3B2+arB3B2 （3分）3- 13 試判斷在圖示的兩機構(gòu)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(gòu)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

15、零的位置是否已全部找出。(3)圖 (a)中，akB2B3=22vB2B3對嗎?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中只要有一項為零，則哥氏加速度為零。圖 (a)中B點到達最高和最低點時構(gòu)件1，34重合，此時vB2B3=0，當構(gòu)件1與構(gòu)件3相互垂直即_f=；點到達最左及最右位置時2=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2=3=0，故該機構(gòu)在任何位置哥矢加速度都為零。 (3)對。因為32。3-14 在圖示的搖塊機構(gòu)中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50 mm,lDE=4

16、0 mm，曲柄以等角速度l=40radS回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機構(gòu)在1=45º位置時，點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作機構(gòu)運動簡圖 (a)所示。 (2)速度分析： 以C為重合點，有 vC2 = vB + vC2B = vC3 + vC2C3 大小 ?1lAB ? 0 方向 ? AB BC /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 ms vE=vpe=0.173m/s2=vbc2/lBC=2 rad/s(順時針)(3)加速度分析：以C為重合點，有 aC2 = aB + anC2B +

17、 atC2B = aC3 + akC2C3 + arC2C3 大小 12lAB 22lBC ? 0 23vC2C3 ? 方向 BA CB BC BC /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/S2 aE=ape=2.8m/s2 2=atC2B/lBC=an2C2/lBC=8.36rad/s2(順時針) i 3- l5 在圖（ a）示的機構(gòu)中，已知lAE=70 mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE=35 mm,lCD=75mm,lBC=50mm原動件以等角

18、速度1=10rad/s回轉(zhuǎn)試以圖解法求機構(gòu)在1=50。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 vF4=vF5=vF1+vF5F1 以l作速度多邊形圖如圖(b)得，f4(f5)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vC 2）加速度分析：根據(jù) a 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，再利用加速度影像求得b及d點。 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 v

19、C=vpc=0.69 ms aC=apc=3ms23-16 在圖示凸輪機構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度1=10 rads轉(zhuǎn)動，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25 mm，lAB=15mmlAD=50 mm，1=90º，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度2與角加速度2。提示：可先將機構(gòu)進行高副低代，然后對其替代機構(gòu)進行運動分析。解 (1)以l作機構(gòu)運動簡圖如圖 (a)所示。 (2)速度分析：先將機構(gòu)進行高副低代，其替代機構(gòu)如圖 (a)所示，并以B為重合點。有VB2 = vB4 + vB2B4 大小 ? 1 lAB ? 方向 BD AB /|CD以v=0.005 rns2作速度多邊形圖如圖 (b)，由圖可

20、得 2=vB2lBD=vpb2(lBD)=2.333 rads(逆時針) (3)加速度分析： aB2 = anB2 + atB2 = aB4 + akB2B4 + arB2B4 大小 22lBD ? 12lAB 24vB2B4 ? 方向 B-D BD B-A CD /CD其中anB2=22lBD =0.286 m/s2，akB2B4 =0.746 ms2作圖 (c)得 = atB2 /lBD=an2b2/lBD=9.143 rads2：(順時針)3-18 在圖（a)所示的牛頭刨機構(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逆時針方向

21、回轉(zhuǎn)試以圖解法求機構(gòu)在1=135º位置時刨頭點的速度vC。 解 1）以l作機構(gòu)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.P15 vC=vP15=1AP15l=1.24 m/S3 -19 圖示齒輪一連桿組合機構(gòu)中，MM為固定齒條，齒輪3的直徑為齒輪4的2倍設(shè)已知原動件1以等角速度1順時針方向回轉(zhuǎn)，試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置時E點的速度vE以及齒輪3，4的速度影像。 解：(1)以l作機構(gòu)運動簡圖如(a)所示。 (2)速度分斫： 此齒輪連桿機構(gòu)可看作，ABCD受DCEF兩個機構(gòu)串聯(lián)而成，則可寫出： vC=vB+vCB vE=vC+vEC以v作速度多邊形

22、如圖 (b)所示由圖得 vE=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構(gòu)。其構(gòu)件l繞固定軸心A轉(zhuǎn)動，齒條2與構(gòu)件1在B點處鉸接，并與繞固定軸心D轉(zhuǎn)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上的雨刷3作往復擺動。設(shè)機構(gòu)的尺寸為lAB=18 mm, 輪3的分度圓半徑r3=12 mm，原動件1以等角速度=l rad/s順時針回轉(zhuǎn)，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：

23、(1)以l作機構(gòu)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(gòu)件6擴大到B點，以B為重合點，有 vB6 = vB2 + vB6B2大小 ? 1lAB ? 方向 BD AB BC vB2=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(逆時針) vB2B6=vb2b6=0.018 45 rns (3)加速度分析： aB5 = anB6 + atB6 = anB2 + akB6B2 + arB6B2 大小 26lBD ? 12lAB 22vB6B

24、2 ? 方向 B-D BD B-A BC BC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(順時針)3-22圖示為一縫紉機針頭及其挑線器機構(gòu)，設(shè)已知機構(gòu)的尺寸lAB=32mm，lBC=100 mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動件1以等角速度1=5 rad/ s逆時針方向回轉(zhuǎn)試用圖解法求機構(gòu)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l作機構(gòu)運動簡圖如圖 (a)

25、所示。 (2)速度分析： vC2 = vB2 + vC2B2 大小 ? lAB ? 方向 /AC AB BC以v作速度多邊形圖如圖(b)，再根據(jù)速度影像原理；作b2c2e2BCE求得e2，即e1。由圖得2=vC2B2/lBC=ac2b2/lBC=0.44 rads(逆時針) 以E為重合點 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(逆時針)vE5E4=ve5e4=0.165 rns (3)加速度分析： aC2 = anB2 + anC2B2 + atC2B2大小

26、? 12lAB 22lBC ?方向 /AC B-A C-B BC其中anB2=12lAB =0.8 ms2 anC2B2 =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E建立方程 anE5十a(chǎn)tE5=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?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(gòu)在圖示位置時全

27、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）3-4標出圖示的齒輪一連桿組合機構(gòu)中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動比1/3。（2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個瞬心P16、P36、P13的位置3）1/3= P36P13/P16P13=DK/AK由構(gòu)件1、3在K點的速度方向相同，可知3與1同向。3-6在圖示的四桿機構(gòu)中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm, 2=10rad/s,試用瞬心法求： 1)當=165°時，點的速度vc； 2)當=165&#

28、176;時，構(gòu)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）以選定的比例尺機械運動簡圖（圖b） 2）（3分）（3分）求vc定出瞬心p12的位置（圖b）因p13為構(gòu)件3的絕對瞬心，則有3=vB/lBp13=2lAB/l.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s)vc=c p133=0.003×52×2.56=0.4(m/s)3)定出構(gòu)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 vE=l.p13E3=0

29、.003×46.5×2.56=0.357(m/s)4)定出vc=0時機構(gòu)的兩個位置（圖c）量出1=26.4° 2=226.6°3-8機構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及點B的速度vB(即速度矢量pb)，試作出各機構(gòu)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(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及原動件1的角速度1 (順時針)，試用圖解法求機構(gòu)在圖示位置時C點的速度和加速度。(a)答： （1分）（1分）Vc3=V

30、B+VC3B=VC2+VC3C2 （2分） aC3=aB+anC3B+atC3B=aC2+akC3C2+arC3C2 （3分） VC2=0 aC2=0 （2分） VC3B=0 3=0 akC3C2=0 （3分）(b)答： （2分）（2分） VC2=VB+VC2B=VC3+Vc2C3 （2分） 3=2=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）a n B3+a t B3=aB2+akB3B2+arB3B2 （3分）3- 13 試判斷在圖示的兩機構(gòu)中B點足

31、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(gòu)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，akB2B3=22vB2B3對嗎?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中只要有一項為零，則哥氏加速度為零。圖 (a)中B點到達最高和最低點時構(gòu)件1，34重合，此時vB2B3=0，當構(gòu)件1與構(gòu)件3相互垂直即_f=；點到達最左及最右位置時2=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2=3=0，故該

32、機構(gòu)在任何位置哥矢加速度都為零。 (3)對。因為32。3-14 在圖示的搖塊機構(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)，試用圖解法求機構(gòu)在1=45º位置時，點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作機構(gòu)運動簡圖 (a)所示。 (2)速度分析： 以C為重合點，有 vC2 = vB + vC2B = vC3 + vC2C3 大小 ?1lAB ? 0 方向 ? AB BC /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

33、 ms vE=vpe=0.173m/s2=vbc2/lBC=2 rad/s(順時針)(3)加速度分析：以C為重合點，有 aC2 = aB + anC2B + atC2B = aC3 + akC2C3 + arC2C3 大小 12lAB 22lBC ? 0 23vC2C3 ? 方向 BA CB BC BC /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/S2 aE=ape=2.8m/s2 2=atC2B/lBC=an2C2/lBC=8.36rad/s2(順時針) i 3- l

34、5 在圖（ a）示的機構(gòu)中，已知lAE=70 mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE=35 mm,lCD=75mm,lBC=50mm原動件以等角速度1=10rad/s回轉(zhuǎn)試以圖解法求機構(gòu)在1=50。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 vF4=vF5=vF1+vF5F1 以l作速度多邊形圖如圖(b)得，f4(f5)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vC 2）加速度分析：根據(jù) a F4= an F4+ a tF4= a F1+ ak F5F1+ ar F5F1以a作加速度多邊形圖 (c)，得

35、f4(f5)點，再利用加速度影像求得b及d點。 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 ms aC=apc=3ms23-16 在圖示凸輪機構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度1=10 rads轉(zhuǎn)動，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25 mm，lAB=15mmlAD=50 mm，1=90º，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度2與角加速度2。提示：可先將機構(gòu)進行高副低代，然后對其替代機構(gòu)進行運動分析。解 (1)以l作機構(gòu)運動簡圖如圖 (a)所示。 (2)速度分析：先將機構(gòu)進行高副低代，其替代機構(gòu)如圖 (a)所示，并以B為重

36、合點。有VB2 = vB4 + vB2B4 大小 ? 1 lAB ? 方向 BD AB /|CD以v=0.005 rns2作速度多邊形圖如圖 (b)，由圖可得 2=vB2lBD=vpb2(lBD)=2.333 rads(逆時針) (3)加速度分析： aB2 = anB2 + atB2 = aB4 + akB2B4 + arB2B4 大小 22lBD ? 12lAB 24vB2B4 ? 方向 B-D BD B-A CD /CD其中anB2=22lBD =0.286 m/s2，akB2B4 =0.746 ms2作圖 (c)得 = atB2 /lBD=an2b2/lBD=9.143 rads2：(順

37、時針)3-18 在圖（a)所示的牛頭刨機構(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逆時針方向回轉(zhuǎn)試以圖解法求機構(gòu)在1=135º位置時刨頭點的速度vC。 解 1）以l作機構(gòu)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.P15 vC=vP15=1AP15l=1.24 m/S3 -19 圖示齒輪一連桿組合機構(gòu)中，MM為固定齒條，齒輪3的直徑為齒輪4的2倍設(shè)已知原動件1以等角速度1順時針方向回轉(zhuǎn)，試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置時E點的速度vE以及齒輪3，4的速度影像。 解：(1)以l作機構(gòu)運動簡圖如

38、(a)所示。 (2)速度分斫： 此齒輪連桿機構(gòu)可看作，ABCD受DCEF兩個機構(gòu)串聯(lián)而成，則可寫出： vC=vB+vCB vE=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構(gòu)。其構(gòu)件l繞固定軸心A轉(zhuǎn)動，齒條2與構(gòu)件1在B點處鉸接，并與繞固定軸心D轉(zhuǎn)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上的雨刷3作往復擺動。設(shè)機構(gòu)的尺寸為lAB=18

39、mm, 輪3的分度圓半徑r3=12 mm，原動件1以等角速度=l rad/s順時針回轉(zhuǎn)，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l作機構(gòu)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(gòu)件6擴大到B點，以B為重合點，有 vB6 = vB2 + vB6B2大小 ? 1lAB ? 方向 BD AB BC vB2=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(逆時針) vB2B6=vb2b6=0.018 45 rn

40、s (3)加速度分析： aB5 = anB6 + atB6 = anB2 + akB6B2 + arB6B2 大小 26lBD ? 12lAB 22vB6B2 ? 方向 B-D BD B-A BC BC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(順時針)3-22圖示為一縫紉機針頭及其挑線器機構(gòu)，設(shè)已知機構(gòu)的尺寸lAB=32mm，lBC=100 mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動件1以等角速

41、度1=5 rad/ s逆時針方向回轉(zhuǎn)試用圖解法求機構(gòu)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l作機構(gòu)運動簡圖如圖 (a)所示。 (2)速度分析： vC2 = vB2 + vC2B2 大小 ? lAB ? 方向 /AC AB BC以v作速度多邊形圖如圖(b)，再根據(jù)速度影像原理；作b2c2e2BCE求得e2，即e1。由圖得2=vC2B2/lBC=ac2b2/lBC=0.44 rads(逆時針) 以E為重合點 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

42、=0.86 rads(逆時針)vE5E4=ve5e4=0.165 rns (3)加速度分析： aC2 = anB2 + anC2B2 + atC2B2大小 ? 12lAB 22lBC ?方向 /AC B-A C-B BC其中anB2=12lAB =0.8 ms2 anC2B2 =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E建立方程 anE5十a(chǎn)tE5=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 <機械原理>第八版 西

43、工大教研室編第2章 2-1 何謂構(gòu)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(gòu)運動簡圖有何用處?它能表示出原機構(gòu)哪些方面的特征?答：機構(gòu)運動簡圖可以表示機構(gòu)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(gòu)具有確定運動的條件是什么?當機構(gòu)的原動件數(shù)少于或多于機構(gòu)的自由度時，機構(gòu)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(gòu)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(gòu)中，在鉸鏈C、B、D處，被連接

44、的兩構(gòu)件上連接點的軌跡都是重合的，那么能說該機構(gòu)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(gòu)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(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別及機構(gòu)的級別?答：參考教材1819頁。2-8 為何要對平面高副機構(gòu)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(gòu)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

45、構(gòu)；5)剝線鉗；6)磁帶式錄放音機功能鍵操縱機構(gòu)；7)洗衣機定時器機構(gòu)；8)轎車擋風玻璃雨刷機構(gòu)；9)公共汽車自動開閉門機構(gòu)；10)挖掘機機械臂機構(gòu)；。2-10 請說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)分別可視為何種運動副?試畫出仿腿部機構(gòu)的機構(gòu)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(shè)計方案。設(shè)計者的思路是：動力由齒輪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組成的凸輪機構(gòu)使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖(各尺寸由圖上量取)，分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修改方案。 1)取比例尺繪制機構(gòu)運動簡圖 2)分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖解： 不合理 ，

46、可改為 2-12圖示機構(gòu)為一凸輪齒輪連桿組合機構(gòu)，試繪制其機構(gòu)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(gòu)的自由度（a）解： A為復合鉸鏈 （b）解：（1） 圖示機構(gòu)在D處的結(jié)構(gòu)與圖2-1所示者一致，經(jīng)分析知該機構(gòu)共有7個活動構(gòu)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(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，即僅由兩個移動副組成。注意，此時在該處將帶來一個虛約束。因為構(gòu)件3、6和構(gòu)件5、6均組成移動副，

47、均要限制構(gòu)件6在圖紙平面內(nèi)轉(zhuǎn)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(gòu)的活動構(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，故機構(gòu)的自由度為 F=3n- (2pl+ph- p)- F =3×6- (27+2-1)- 2=1上述兩種結(jié)構(gòu)的機構(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(gòu)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, p1=17, ph=0, p=2p1+ph-3n=2,

48、F=0 F=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(cè)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(zhuǎn)動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動的圓柱4中滑動。

49、當偏心輪按圖示方向連續(xù)回轉(zhuǎn)時可將設(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)試繪制其機構(gòu)運動簡圖；(2)計算其自由度。 解 (1)取比例尺作機構(gòu)運動簡圖如圖所示。 (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)機構(gòu)。該機構(gòu)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(gòu)運動簡圖和計一算其自由度，并作出大腿彎曲時的機構(gòu)運動簡圖。解 把脛骨l相對固定作為機架假肢膝關(guān)節(jié)機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖如圖所示, 大腿彎曲90。時的機構(gòu)運動簡圖，如圖中虛線所示。其自由度為：F=3n-(2pl+ph-p)-F=3×5-(2×7+0-0)-0=12-15試繪制圖n所示仿人手型機械手的食指機構(gòu)的機構(gòu)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(gòu)運動簡圖（