西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課后答案第3章

第3章課后習(xí)題參考答案

3—1何謂速度瞬心相對瞬心和絕對瞬心有何異同點(diǎn)

答：參考教材30~31頁。

3—2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(jī)構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置（用符號P-直接

標(biāo)注在圖上）

（a）

（b）

處=■.

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,并用胺,）八、給

1和齒輪3的傳動比C01/U03。

答：1）瞬新的數(shù)目：

（1）/2=6（6-1）/2=15

為求需求個瞬心、、的位置

2）3/333P16P36P13

3）

CO1/U）3=P36Pl316Pl3

由構(gòu)件1、3在K點(diǎn)的速度方向相同，可知33和31同向。

3-6在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中，60-90120,9=10,試用瞬心法求:

1）當(dāng)（p=165。時，點(diǎn)的速度:

2）當(dāng)（p=165。時,構(gòu)件3的線上速度最小的一點(diǎn)E的位置及速度

的大?。?/p>

3）當(dāng)0時，①角之值（有兩個解）。

解：1）以選定的比例尺9機(jī)械運(yùn)動簡圖（圖b）

2）求定出瞬心pl2的位置（圖b）

因P13為構(gòu)件3的絕對瞬心，則有

313二32內(nèi)3=10x0.06/0.003x78=2.56（）

|icpi3U）3=0.003x52x2.56=0.4（）

3）定出構(gòu)件3的線上速度最小的點(diǎn)E的位置，因線上速度最小的點(diǎn)必

和pl3點(diǎn)的距離最近，故叢pl3引線的垂線交于點(diǎn)E，由圖可得

PI3EU）3=0.003X46.5X2.56=0.357（）

4）定出0時機(jī)構(gòu)的兩個位置（圖c）量出

6=26.4。

52=226.6。（3

3-8機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知構(gòu)件的尺寸及點(diǎn)B的速度（即速度矢量），試作出

各機(jī)構(gòu)在圖示位置時的速度多邊形。

口?

(10分)（3分）

(b)

答：

短口?

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)件的尺寸及原動件1的角速度31（順

時針），試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時C點(diǎn)的速度和加速度。

(a)

絲?

3323C2（2分）

33323c23c2（3分）

2=02=0（2分）

3。33=03C2=0（3分）

（b）

--------*J

（2分）

2232C3（2分）

33=32=0（1分）

2232C32C3（3分）

（C）

323B2（2分）

（2分）

（1分）

anB3tB323B23B2（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作出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)位置圖。并思考下列問題。

Q）什么條件下存在氏加速度

（2）根據(jù)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⑶中，2B32322B3對嗎為什么。

解1）圖（a）存在哥氏加速度，圖（b）不存在。

（2）由于2B32322B3故33,2B3中只要有一項(xiàng)為零1則哥氏加速度

為零。圖（a）中B點(diǎn)到達(dá)最高和最低點(diǎn)時構(gòu)件1，3?4重合，此時

2B3=0，當(dāng)構(gòu)件1和構(gòu)件3相互垂直?即；點(diǎn)到達(dá)最左及最右位置時

32=33=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32=33=0*故該機(jī)構(gòu)在任何位置哥矢加速度都為零。

（3）對。因?yàn)?3三32。

3-14在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知30，100?5040，曲柄以等角

速度340/S回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在31=45。位置時，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Q）以內(nèi)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（a）所示。

（2）速度分析：

以C為重合點(diǎn)，有

2二+2B=3+2C3

大小310'

方向，

以內(nèi)作速度多邊形圖（b），再根據(jù)速度影像原理，作/△求得d及

e,由圖可得

pO-23m/s

[10.173

32叩22（順時針）

（3）加速度分析：

以C為重合點(diǎn)?有

2+2B+2B3+2C3+2C3

大小Co/oJz202（JL）32C3

方向B—AC—B-L-L

22

其中2OO2O.49m/s<2C3=2u）32c3=0.7m/s，以出作加速度多

邊形如圖（c）所示，由圖可得

|i'd'=0.642

|i'e'=2.82

為2了2。28.362（順時針）i

3-15在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知70,;40，60,

357550?原動件以等角速度3尸10回轉(zhuǎn)?試以圖解法求機(jī)構(gòu)在

（Pi=50。位置時?點(diǎn)C的速度和加速度ac

解：1）速度分析：以F為重合點(diǎn)?有

4515F1

以|11作速度多邊形圖如圖（b）得-f，f5）點(diǎn),再利用速度影像求得b

及d點(diǎn)

根據(jù)繼續(xù)作速度圖，矢量就代表了

2）加速度分析：根據(jù)aF4=F4+a4=aF1+F5F1+F5F1

以g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)

繼續(xù)作圖,則矢量p'c'就代表了?則求得

（10.69m/s

113m/s2

3-16在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度3i=10/s轉(zhuǎn)動，

凸輪為一偏心圓?其半徑25?15-50，6=90。?試用圖解法求

構(gòu)件2的角速度32和角加速度為。

提示：可先將機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代?然后對其替代機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分

析。

解（1）以內(nèi)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如圖（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

2=4+2B4

大小31

方向

以110.005/s2作速度多邊形圖如圖（b），由圖可得

u）22/n2（n）=2333/s（逆時針）

（3）加速度分析：

2=2+2=4+2B4+2B4

大小32200122CO42B4

方向

2

其中2=g2=0.286，2B4=0.746m/s??作圖⑹得

2

a=2n'2b'29.143/s:（順時針）

3-18在圖（a）所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中?200?960?160,設(shè)曲柄

以等角速度31=5/S?逆時針方向回轉(zhuǎn)?試以圖解法求機(jī)構(gòu)在（P

k135。位置時?刨頭點(diǎn)的速度。

解1）以內(nèi)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖?如圖（a）°

2）利用瞬心多邊形圖（b）依次定出瞬心P361315

15=3115口.24

3-19圖示齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中?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31順時針方向回轉(zhuǎn)，試

以圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時E點(diǎn)的速度以及齒輪34的速度影像。

解：（1）以內(nèi)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如（a）所示。

（2）速度分斫：

此齒輪連桿機(jī)構(gòu)可看作?受兩個機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成?則可寫出：

以小作速度多邊形如圖（b）所示?由圖得

取齒輪3和齒輪4的嚙合點(diǎn)為k-根據(jù)速度影像原理，作△求

得k點(diǎn)。然后分別以c-e為圓心,以?為半徑作圓得圓g3和圓。

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I繞固定軸心A轉(zhuǎn)動?齒條2

和構(gòu)件1在B點(diǎn)處較接，并和繞固定軸心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(fù)擺動。設(shè)

機(jī)構(gòu)的尺寸為18,輪3的分度圓半徑「3=12，原動件1以等角速度

3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：Q）以內(nèi)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（a）。

在圖作出齒條2和齒輪3嚙合擺動時占據(jù)的兩個極限位置C'，C〃

可知擺程角（p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

6=2+6B2

大小5

方向,,II

2=30.018m/s

以內(nèi)作速度多邊形圖（b）?有

32=366體/叩.。59（逆時針）

2B6=Rb6=0.01845/s

（3）加速度分析：

5=6+6=2+6B2+6B2

大小326C0122326B2

方向'±II

2222

其中-2=OOIO.O8*6=€^60.00018m/s*2B6=2u）62B6=0.00217m

/s2?以舊作速度多邊形圖（0。有

。663b6''r'l,71/s?（順時針）

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32?

100,，28,90，原動件1以等角速度3k5s逆時針方向回轉(zhuǎn)?試

用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時縫紉機(jī)針頭和挑線器擺桿上點(diǎn)G的速

度及加速度。

解：（1）以內(nèi)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如圖（a）所示。