第一篇：機(jī)械原理答案2
第一章 結(jié)構(gòu)分析作業(yè)
1.2 解：
F = 3n－2PL－PH = 3×3－2×4－1= 0
該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，修改方案如下圖：
1.2 解：
（a）F = 3n－2PL－PH = 3×4－2×5－1= 1 A點(diǎn)為復(fù)合鉸鏈。（b）F = 3n－2PL－PH = 3×5－2×6－2= 1
B、E兩點(diǎn)為局部自由度, F、C兩點(diǎn)各有一處為虛約束。
（c）F = 3n－2PL－PH = 3×5－2×7－0= 1
FIJKLM為虛約束。
1.3 解：
+
F = 3n－2PL－PH = 3×7－2×10－0= 1
1）以構(gòu)件2為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－
7、6－
5、4－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖a)。
2）以構(gòu)件4為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－
7、6－
5、2－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖b)。
3）以構(gòu)件8為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由2－3－4－5一個(gè)Ⅲ級(jí)桿組和6－7一個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖c)。(a)
(b)
(c)
第二章
運(yùn)動(dòng)分析作業(yè)
2.1 解：機(jī)構(gòu)的瞬心如圖所示。
2.2 解：取?l?5mm/mm
作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖所示。
1.求D點(diǎn)的速度VD VD?VP13
VDAE242424??V?V?150??144mm/sDEV25PPE14132525而，所以
2.求ω1
3.求ω2
?2PP383838?1214?????1.25??0.46rad/s21?98PP12249898 因 1，所以 4.求C點(diǎn)的速度VC
VC??2?P24C??l?0.46?44?5?101.2mm/s?1?VE150??1.25rad/slAE120
??1mm/mm2.3 解：取l作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。1.求B2點(diǎn)的速度VB2
VB2 =ω1×LAB =10×30= 300 mm/s 2.求B3點(diǎn)的速度VB3
VB3 ＝ VB2 ＋
VB3B2
大小？
ω1×LAB
？ 方向 ⊥BC
⊥AB
∥BC ?v?10mm/smm取作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：
pb3?22mm，所以
VB3?pb3??v?27?10?270mm/s
由圖a量得：BC=123 mm , 則
lBC?BC??l?123?1?123mm3.求D點(diǎn)和E點(diǎn)的速度VD、VE
利用速度影像在速度多邊形，過(guò)p點(diǎn)作⊥CE，過(guò)b3點(diǎn)作⊥BE，得到e點(diǎn)；過(guò)e點(diǎn)作⊥pb3，得到d點(diǎn) , 由圖量得：所以
pd?15mm，pe?17mm，VD?pd??v?15?10?150mm/s，；
VE?pe??v?17?10?170mm/sVB3B2?b2b3??v?17?10?170mm/s 4.求ω3
?3?naB5.求2
VB3270??2.2rad/slBC123
n222aB2??1?lAB?10?30?3000mm/s 6.求aB3
aB3 ＝ aB3n ＋ aB3t ＝ aB2 ＋
aB3B2k ＋
aB3B2τ
大小 ω32LBC ？
ω12LAB
2ω3VB3B
2？
方向
B→C ⊥BC
B→A
⊥BC
∥BC
取
k2aB?2??V?2?2.2?270?1188mm/s3B2B3B232mm/s?a?50n222aB???l?2.2?123?595mm/s33BC
mm作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：
?b'3?23mm，n3b'3?20mm,所以
aB3??b'3??a?23?50?1150mm/s2
7.求?3 t2aB?nb'???20?50?1000mm/s333ataB1000?3?3??8.13rad/s2lBC123
8.求D點(diǎn)和E點(diǎn)的加速度aD、aE
利用加速度影像在加速度多邊形，作??b'3e∽?CBE, 即 ?b'3?eb'3e??CBCEBE，得到e點(diǎn)；過(guò)e點(diǎn)作⊥?b'3，得到d點(diǎn) , 由圖量得：?e?16mm所以，?d?13mm，aD??d??a?13?50?650mm/s2aE??e??a?16?50?800mm/s2。
??2mm/mm2.7 解：取l作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。
一、用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法進(jìn)行分析 1.求B2點(diǎn)的速度VB2
VB2 =ω1×LAB =20×0.1 = 2 m/s 2.求B3點(diǎn)的速度VB3
VB3 ＝ VB2 ＋
VB3B2
大小？
ω1×LAB
？
方向 水平
⊥AB
∥BD 取?v?0.05m/smmpb3?20mmna3.求B2
作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：
VB3?pb3??v?20?0.05?1m/s，所以 而VD= VB3= 1 m/s
n222aB???l?20?0.1?40m/s21AB 4.求aB3
τ
a B3 ＝ aB2n
＋
a B3B
2大小
？
ω12LAB
？
方向
水平
B→A
∥BD 取 2?a?1m/smm
作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：
aB3??b'3??a?35?1?35m/s2?b'3?35mm，所以。
二、用解析法進(jìn)行分析
VD3?VB2?sin?1??1?lAB?sin?1?20?0.1?sin30??1m/s1
aD3?aB2?cos?1??2?lAB?cos?1?202?0.1?cos30??34.6m/s2
第三章 動(dòng)力分析作業(yè)
3.1 解：
根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1、2所受全反力的方向如圖a所示，圖b中三角形①、②分別為滑塊2、1的力多邊形，根據(jù)滑塊2的力多邊形①得：
FR12FR12Frcos???，F(xiàn)R?Fr
12sin(60??2?)sin(90???)co?ssin(60??2?)FR21FR21Fd??由滑塊1的力多邊形②得：，sin(60??2?)sin(90???)cos?cos?sin(60??2?)sin(60??2?)sin(60??2?)Fd?FR21?Fr?Fr
cos?sin(60??2?)cos?sin(60??2?)
而 ??tg?1f?tg?1(0.15)?8.53? sin(60??2?)sin(60??2?8.53?)所以 Fd?Fr?1000?1430.7N
sin(60??2?)sin(60??2?8.53?)3.2 解：取?l?5mm/mm作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示；
取?F?50N/mm作機(jī)構(gòu)力多邊形，得：
FR65?60?50?3000N，F(xiàn)R45?67?50?3350N，F(xiàn)R45?FR54?FR34?FR43?3350N，F(xiàn)R23?35?50?1750NFR63?50?50?2500N，F(xiàn)R23?FR32?FR12?FR21?1750N Mb?FR21lAB?1750?100?175000N?mm?175N?m，3.2 解：機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示
由圖b)中力多邊形可得：FR65?tg?4F5?tg45??1000?1000N
F51000??1414.2N sin?4sin45?FR43FR63FR23??
sin116.6?sin45?sin18.4?sin45?sin45?FR63?FR43??1414.2?1118.4N
sin116.6?sin116.6?sin18.4?sin18.4?FR23?FR43??1414.2?500N
sin116.6?sin116.6?所以 FR21?FR23?FR61?500N FR45?FR43? Mb?FR21lAB?500?100?50000N?mm?50N?m
3.3 解：機(jī)構(gòu)受力如圖所示
由圖可得：
對(duì)于構(gòu)件3而言則：Fd?FR43?FR23?0，故可求得 FR23 對(duì)于構(gòu)件2而言則：FR32?FR12
對(duì)于構(gòu)件1而言則：Fb?FR41?FR21?0，故可求得 Fb
3.7 解：
1.根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1所受全反力的方向如圖a所示，圖b為滑塊1的力多邊形，正行程時(shí)Fd為驅(qū)動(dòng)力，則根據(jù)滑塊1的力多邊形得：
FR21FR21Fdcos(???)??，F(xiàn)R21?Fd
sin(??2?)sin?90??(???)?cos(???)sin(??2?)cos(???)cos?則夾緊力為：Fr?FR21cos??Fd
sin(??2?)2.反行程時(shí)?取負(fù)值，F(xiàn)'R21為驅(qū)動(dòng)力，而F'd為阻力，故
F'R21?F'dcos(???)，sin(??2?)cos?F'd ?sin?tg?而理想驅(qū)動(dòng)力為：F'R210?F'd所以其反行程效率為：
F'dF'R210sin(??2?)tg? ?'???cos(???)F'R21F'tg?cos(???)dsin(??2?)sin(??2?)當(dāng)要求其自鎖時(shí)則，?'??0，tg?cos(???)故 sin(??2?)?0，所以自鎖條件為：??2?
3.10 解：
1.機(jī)組串聯(lián)部分效率為：
2?1?0.9?0.982?0.95?0.821 ?'??3?2 2.機(jī)組并聯(lián)部分效率為：
P??PB?B2?0.8?3?0.7??2?3??0.98?0.95?0.688
?''?AAPA?PB2?3 3.機(jī)組總效率為：
???'?''?0.821?0.688?0.565?56.5%
4.電動(dòng)機(jī)的功率
輸出功率：Nr?PA?PB?2?3?5kw
N5電動(dòng)機(jī)的功率：Nd?r??8.85kw
?0.565
第四章平面連桿機(jī)構(gòu)作業(yè)
4.1 解：
1.① d為最大，則
a?d?b?c 故
② d為中間，則
a?c?b?d
故 d?b?c?a?280?360?120?520mm
d?a?c?b?120?360?280?200mm
200mm?d?520mm所以d的取值范圍為： 2.① d為最大，則
a?d?b?c 故
② d為中間，則
a?c?b?d d?b?c?a?280?360?120?520mm
d?a?c?b?120?360?280?200mm故
③ d為最小，則
c?d?b?a 故 d?b?a?c?280?120?360?40mm ④ d為三桿之和，則
所以d的取值范圍為：
d?b?a?c?280?120?360?760mm
40mm?d?200mm和520mm?d?760mm 3.① d為最小，則
c?d?b?a 故 d?b?a?c?280?120?360?40mm
4.3 解：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示，其為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
4.5 解：
1.作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示；由圖量得：??16?，??68?，?max?155?，?min?52?，所以
?min?180???max?180??155??25?，180???180??16?K???1.20180???180??16? 行程速比系數(shù)為：
2.因?yàn)?l1?l3?28?72?100?l2?l4?52?50?102
所以當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)，C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是擺轉(zhuǎn)副。
3.當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)，A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副。4.7 解：1.取
作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示；由圖量得： 180???180??5?K???1.05??5?，故行程速比系數(shù)為：180???180??5?
由圖量得：行程：h?40??l?40?6?240mm?l?6mm/mm
2.由圖量得：?min?68?，故?min?68??????40? 3.若當(dāng)e?0，則K= 1，無(wú)急回特性。4.11 解： 1.取2.由圖中量得：
?l?4mm/mm，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。
lAB?AB??l?70?4?280mm。lCD?C1D??l?25?4?100mmlAD?AD??l?78.5?4?314mm
4.16 解：
??1mm/mm1.取l，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。
2.由圖中量得：
lAB?AB1??l?21.5?1?21.5mmlBC?B1C1??l?45?1?45mm。
3.圖中AB’C’為?max的位置，由圖中量得?max?63?，圖中AB”C” 為 ?max的位置，由圖中量得?max?90?。
4.滑塊為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置為AB1C1和AB2C2兩個(gè)。
4.18 解： 1.計(jì)算極位夾角：??K?11.5?1?180???180??36?K?11.5?1
2.取，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。
3.該題有兩組解，分別為AB1C1D和AB2C2D由圖中量得： ?l?2mm/mmlAB1?AB1??l?24?2?48mm，； lB1C1?B1C1??l?60?2?120mmlAB2?AB2??l?11?2?22mm。lB2C2?B2C2??l?25?2?50mm
第五章 凸輪機(jī)構(gòu)作業(yè)
5.1 解：
圖中(c)圖的作法是正確的，(a)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程的位置應(yīng)該與凸輪的轉(zhuǎn)向相反,圖中C’B’為正確位置；(b)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程的位置應(yīng)該與起始從動(dòng)件的位置方位一致，圖中C’B’為正確位置；(d)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件的位移不應(yīng)該在凸輪的徑向線上量取，圖中CB’為正確位置。
解：如圖所示。
5.5 解： 凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓如圖所示；
最大行程h =bc=20mm、推程角?0?188?、回程角?'0?172?； 凸輪機(jī)構(gòu)不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真，因?yàn)橥馆喞碚撦喞€為一圓。5.7 解：所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示。
5.13 解：
1)理論輪廓為一圓，其半徑R’=50mm；
r?R'?lOA?50?25?25mm
2)凸輪基圓半徑0；
3)從動(dòng)件升程h = 50mm；
lOA25?max?arcsin()?arcsin()?30?R'50
4)推程中最大壓力角
5)若把滾子半徑改為15 mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有變化，因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與滾子半徑無(wú)關(guān)。
第六章 齒輪機(jī)構(gòu)作業(yè)
6.1 解：
1）?k?arccosrb50?arccos?39.7??39?423'?0.6929弧度rk65
??rsin?k?65sin39.7??41.52mm
kk
2）?k?20??0.34907弧度，查表得?k?51?8'?51.13?
r50rk?b??79.67mmcos?kcos51.13?
6.2 解：
1.df?d?2hf?m?z?2(1?0.25)??m(z?2.5)
db?dcos??mzcos20??0.9397mz
m(z?2.5)?0.9397mz，z?0.9397z?2.5
2.5?z??41.451?0.9397
2.取z?42則，df?m(42?2.5)?39.5m?db?0.9397?42m?39.46m
?df?db6.4 解：
*d?d?2h?m(z?2haa)?m(40?2)?42m?8
4a84?m??2mm42 6.5 解：
d?mz1?3?24?72mmd2?mz2?3?110?330mm
1）1，；
*da1?d1?2ha?m(z1?2ha)?3(24?2)?78mm
2）
*da2?d2?2ha?m(z2?2ha)?3(110?2)?336mm
3）*h?ha?hf?m(2ha?c*)?3(2?0.25)?6.75mm
m3a?(z1?z2)?(24?110)?201mm
4）22cos?a'204???1.01
55)acos??a'cos?' , cos?'a201
'd1?
db1dcos??1?72?1.015?73.08mmcos?'cos?' db2dcos??2?110?1.015?111.65mmcos?'cos?' 'd2?6.9 解：
1.d1?mnz13?20??62.12mmcos?cos15?
d2?mnz23?37??114.92mmcos?cos15?
da1?d1?2ha?62.12?2?3?1?68.12mmda2?d2?2ha?114.92?2?3?1?120.92mma?
mn3(z1?z2)?(24?110)?208.09mm2cos?2cos15?2.bsin?45sin15????2??1.24?mn??33.z120zv1???22.1933cos?cos15?4.cos?cos15?
6.12 解：
1.齒輪1、2和齒輪3、4的傳動(dòng)中心距分別為：
m2a?(z1?z2)?(15?32)?47mm 22m2a?(z3?z4)?(20?30)?50mm 2根據(jù)其中心距，選齒輪3、4為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，而齒輪1、2為正變位傳動(dòng)。實(shí)際中心距取為aˊ＝50 mm，此方案為最佳。因?yàn)?，齒輪3、4的中心距較大，選其為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，使該設(shè)計(jì)、加工簡(jiǎn)單，互換性好，同時(shí)也避免了齒輪1、2采用負(fù)變位傳動(dòng)不利的情況。齒輪l、2采用正傳動(dòng)，一方面可避免齒輪發(fā)生根切，如齒輪 z1＝15<17，故必須采用正變位；另一方面齒輪的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度都有所提高。
2.齒輪1、2改為斜齒輪傳動(dòng)時(shí)，由題意要求：兩輪齒數(shù)不變，模數(shù)不變，即，m n＝m＝2 mm，其中心距為 zv2?z23?373?41.06a?mn2(z1?z2)?(15?32)?a'?50mm2cos?2cos?
2(15?32)?0.942?50，??19.948??19?56'54"
z1cos?z2cos?3cos??則
3.zv1?3?15cos19.948?323?18.06
zv2??cos19.948?3?38.53
4.對(duì)于斜齒輪來(lái)說(shuō)不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為：
zmin?zvcos3??17cos319.948??14.12
而 z2?15?zmin?14.12 所以該齒輪不會(huì)發(fā)生根切。6.14 解：
i12?z250??25a?m(z?q)?8(50?10)?240mm2z12 , 221.2.d1?mq?8?10?80mm ，d2?mz2?8?50?400mm
*da1?m(q?2ha)?8(10?2)?96mm
*da2?m(z2?2ha)?8(50?2)?416mm
*df1?m(q?2ha?2c*)?8(10?2?2?0.25)?60mm
*df2?m(z2?2ha?2c*)?8(50?2?2?0.25)?380mm 6.15 解：各個(gè)蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。
6.17 解：
1.?1?arctg(z114)?arctg()?25?z230 , ?2?90??25??65? , 對(duì)于圓錐齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為：
zmin?zv1cos?1?17cos25??15.41，當(dāng) z?zmin則會(huì)發(fā)生根切，而 z1?14?zmin?15.41，故會(huì)發(fā)生根切。
2.?1?arctg(z114)?arctg()?34.99??35?z220
則 zmin?zv1cos?1?17cos35??13.9
3而 z1?14?zmin?13.93，故不會(huì)發(fā)生根切。
第七章 齒輪系作業(yè)
7.2 解：齒條的移動(dòng)方向如圖所示，其輪系傳動(dòng)比為：
i15?n1z2z3z4z548?120?40?80???32n5z1z2'z3'z4'60?80?60?2
則齒輪5’的轉(zhuǎn)速為：
n5?n1240??7.5r/mini1532
又齒輪5’分度圓直徑為：
d5'?z5'm?65?5?325mm
所以齒條的移動(dòng)速度為：
v6??d5'n560?1000???325?7.560000?0.128m/s
7.3 解：1.其輪系傳動(dòng)比為：
i14?n1z2z3z442?78?555005????556.11n4z1z2'z3'1?18?189
則齒輪4的轉(zhuǎn)速（即轉(zhuǎn)筒5的轉(zhuǎn)速）為：
n5?n4?n11500??2.70r/mini14556.11
所以重物的移動(dòng)速度為： 60?100060000
2.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向如圖所示。7.6 解：
1.該輪系為復(fù)合輪系，由齒輪1、2、2’、3、H組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，由齒輪1、2、2’、4、H另組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。2.周轉(zhuǎn)輪系1、2、2’、3、H的傳動(dòng)比為：
zzn?nH32?80640Hi13?1??23????n3?nHz1z2'26?22143
則 143n1?143nH??640n3?640nH
143n1?640n3143?300?640?(?50)nH???13.9r/min640?143783 故
所以nH與n1轉(zhuǎn)向相同
3.周轉(zhuǎn)輪系1、2、2’、4、H的傳動(dòng)比為：
Hi14?v6??D5n5???400?2.7?0.057m/s 則 143n1?143nH?288n4?288nH，故
143n1?143nH?288nH143?300?13.9?(288?143)n4???156r/min288288
所以n4與n1轉(zhuǎn)向相同 n1?nHzz32?36288?24??n4?nHz1z2'26?22143
7.8 解：
1.該輪系為復(fù)合輪系，由齒輪1、2、3、H組成周轉(zhuǎn)輪系，由齒輪3’、4、5組成定軸輪系。
Hi13? 2.周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比為：
zn1?nH88??3????4n3?nHz122
故 n1?4nH?nH?4n3?3nH?4n3
i3'5n3'n3z5??????1n5nHz3' 定軸輪系的傳動(dòng)比為：故 n3'?n3??n5??nH
3.因此 n1?3nH?4n3?3n5?4(?n5)?7n5
n1i15??7n5所以
7.13 解：
1.該輪系為復(fù)合輪系，由齒輪3’、4、5、H組成周轉(zhuǎn)輪系，由齒輪1、2、2’、3組成一個(gè)定軸輪系，由齒輪5’、6組成另一個(gè)定軸輪系。
Hi3'5? 2.周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比為：
n3'?nHz605??5????n5?nHz3'242
2n3'?5n57 故 2n3'?2nH??5n5?5nH，則
zzn60?302i13?1?23??n3z1z2'90?303 定軸輪系1、2、2’、3的傳動(dòng)比為：33n3?n1??100?150r/min22故
nz328i5'6?5'??6????n6z5'369
定軸輪系5’、6的傳動(dòng)比為：
nH?88n5'??n6???900??800r/min99故
3.而 n3?n3'，n5?n5'，2n3'?5n52?150?5?(?800)nH????528.6r/min77所以
因此nH與nA轉(zhuǎn)向相反。
第八章 其他常用機(jī)構(gòu)作業(yè)
5510?5155t1?t2?t3?????36662 8.5 解：
5t25?223k?????0.675t15?3
32n(z?2)n(6?2)412k???n?n?2z2?61233 23n???23 第九章 機(jī)械的平衡作業(yè)
9.3 解：盤形轉(zhuǎn)子的平衡方程為：
mr1?m2r2?m3r3?m4r4?mbrb?0
則
5?100?7?200?8?150?6?100?mbrb?0 500?1400?1200?600?mbrb?0
1400?F??20kgmm/mm70
取，畫向量多邊形，由向量多邊形量得ae=55 mm , ??57?，所以
則 mbrb?ae??F?5?20?920kgmmmbrb1100??4.4kgrb250
mb?2222ae?ac?ce?45?30?54.1mm 解析法計(jì)算：??tg?1ac45?tg?1?56.3?ce30 9.4 解：1.將質(zhì)量m1、m2向Ⅰ平面和Ⅱ平面進(jìn)行分解：
m2??m2l2?l32?200?15??10kgl1?l2?l33?200 l1200?15??5kgl1?l2?l33?200 m2??m2l1200m3??m3?20??6.67kgl1?l2?l33?200 m3?l2?l12?200?m3?20??13.33kgl1?l2?l33?200
2.在Ⅰ平面內(nèi)有m1、m2?、m3?，故其平衡方程為：
mr1?m2?r2?m3?r3?mb?rb??0
?mb?rb??0
則 10?300?10?150?6.67?1003000?1500?667?mb?rb??0
取 ?F?3000?50kgmm/mm60，畫向量多邊形圖a)，由向量多邊形a)量得ad=40 mm , ??20?，所以
mb?rb??ad??F?40?50?2000kgmm
mb?rb?2000mb????5kgrb?400
則
3.在Ⅱ平面內(nèi)有m4、m2?、m3?，故其平衡方程為：
m4r4?m2?r2?m3?r3?mb?rb??0
則
10?150?5?150?13.33?100?mb?rb??0
1500?750?1333?mb?rb??0 ??50kgmm/mm取 F，畫向量多邊形圖b)，由向量多邊形量b)得a’d’=39 mm , ??34?，所以mb?rb??a'd'??F?39?50?1950kgmm
mb?rb?1950mb????4.87kgrb?400
則 解析法計(jì)算：1.在Ⅰ平面內(nèi)
(mb?rb?)x??m1r1sin30??m2?r2?cos60??m3?r3?sin30???10?300?sin30??10?150?cos60??6.67?100?sin30???191.65(mb?rb?)y?m1r1cos30??m2?r2?sin60??m3?r3?cos30??10?300?cos30??10?150?sin60??6.67?100?cos30??721.4
222mb?rb??(mb?rb?)2x?(mb?rb?)y?(?1916.5)?(721.4)?2047.8kgmmmb?rb?2047.8??5.12kgrb?400則
(mb?rb?)y721.4?1??tg?tg?1?20.6?(mb?rb?)x1916.5
2.在Ⅱ平面內(nèi)
(mb?rb?)x?m4r4cos30??m2?r2?cos60??m3?r3?sin30?mb??
?10?150?cos30??5?150?cos60??13.33?100?sin30??1590.5(mb?rb?)y?m4r4sin30??m2?r2?sin60??m3?r3?cos30??10?150?sin30??5?150?sin60??13.33?100?cos30???1053.9
222mb?rb??(mb?rb?)2x?(mb?rb?)y?(1590.5)?(?1053.9)?1908.0kgmmmb?rb?1908??4.8kgrb?400則
(mb?rb?)y1053.9?1??tg?tg?1?33.5?(mb?rb?)x1590.5
mb??
第二篇：機(jī)械原理第八版課后練習(xí)答案
<機(jī)械原理>第八版
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，那么能說(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察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機(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)酒瓶軟木塞開蓋器；3)衣柜上
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：
2-16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`=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(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。
2-13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=1
2-14
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，如圖中虛線所示。其自由度為：
F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2-15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：
2-18圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(shí)，操作桿j向右拉，通過(guò)構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。
（1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度
2)閘瓦G、J之一剃緊車輪時(shí)．剎車機(jī)構(gòu)的自由度
3)閘瓦G、J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(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：
2-21
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)處的銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動(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)劃線所示)?，F(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺寸lAB=lAD=90
mm；lBC=lCD=25
mm，其余尺寸見圖。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：1)瞬新的數(shù)目：
K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
2)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的位置（圖b）
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=μc
p13ω3=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(diǎn)E的位置,因BC線上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點(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=0
aC2=0
（2分）
VC3B=0
ω3=0
akC3C2=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）
a
n
B3+a
t
B3=aB2+akB3B2+arB3B2
（3分）
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=50
mm,lDE=40
mm，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=0．23
m／s
vE=μvpe=0.173m/s
ω2=μvbc2/lBC=2
rad/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
ω12lAB
ω22lBC
?
0
2ω3vC2C3
?
方向
B—A
C—B
┴BC
┴BC
//BC
其中anC2B=ω22lBC=0.49
m／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`=0.6
4m/S2
aE=μap`e`=2.8m/s2
α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)
i
l5
在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70
mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35
mm,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a
c
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vC
2）加速度分析：根據(jù)
a
F4=
an
F4+
a
tF4=
a
F1+
ak
F5F1+
ar
F5F1
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=0.69
m／s
aC=μapc=3m／s2
3-16
在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10
rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25
mm，lAB=15mm．lAD=50
mm，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
?
ω1
lAB
?
方向
┴
BD
┴
AB
//|CD
以μv=0.005
rn／s2作速度多邊形圖如圖
(b)，由圖可得
ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333
rad／s(逆時(shí)針)
(3)加速度分析：
aB2
=
anB2
+
atB2
=
aB4
+
akB2B4
+
arB2B4
大小
ω22lBD
?
ω12lAB
2ω4vB2B4
?
方向
B-D
┴
BD
B-A
┴
CD
//CD
其中anB2=ω22lBD
=0.286
m/s2，akB2B4
=0.746
m／s2．作圖
(c)得
α=
atB2
/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143
rad／s2：(順時(shí)針)
3-18
在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200
mnl，lCD=960
mm，lDE=160
mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5
rad／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.P15
vC=vP15=ω1AP15μl=1.24
m/S
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，則可寫出：
vC=vB+vCB
vE=vC+vEC
以μv作速度多邊形如圖
(b)所示．由圖得
vE=μvpe
m/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=18
mm,輪3的分度圓半徑r3=12
mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=l
rad/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
∥BC
vB2=ωllAB=
0.01
m／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=0.018
rn／s
(3)加速度分析：
aB5
=
anB6
+
atB6
=
anB2
+
akB6B2
+
arB6B2
大小
ω26lBD
?
ω12lAB
2ω2vB6B2
?
方向
B-D
┴BD
B-A
┴BC
∥BC
其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.000
8m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖
(c)。有
α6=atB6/lBD=μa
b6``r`/lBD=1,71
rad／s2(順時(shí)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lAB=32mm，lBC=100
mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5
rad/
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=0.44
rad／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=0.077
m/
s
ω5=μvpg／lFG=0.86
rad／s(逆時(shí)針)
vE5E4=μve5e4=0.165
rn／s
(3)加速度分析：
aC2
=
anB2
+
anC2B2
+
atC2B2
大小
?
ω12lAB
ω22lBC
?
方向
//AC
B-A
C-B
┴BC
其中anB2=ω12lAB
=0.8
m／s2
anC2B2
=ωanC2B2=0.02
m／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`=0.53
m／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：1)瞬新的數(shù)目：
K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
2)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的位置（圖b）
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=μc
p13ω3=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(diǎn)E的位置,因BC線上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點(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=0
aC2=0
（2分）
VC3B=0
ω3=0
akC3C2=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）
a
n
B3+a
t
B3=aB2+akB3B2+arB3B2
（3分）
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=50
mm,lDE=40
mm，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=0．23
m／s
vE=μvpe=0.173m/s
ω2=μvbc2/lBC=2
rad/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
ω12lAB
ω22lBC
?
0
2ω3vC2C3
?
方向
B—A
C—B
┴BC
┴BC
//BC
其中anC2B=ω22lBC=0.49
m／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`=0.6
4m/S2
aE=μap`e`=2.8m/s2
α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)
i
l5
在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70
mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35
mm,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a
c
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vC
2）加速度分析：根據(jù)
a
F4=
an
F4+
a
tF4=
a
F1+
ak
F5F1+
ar
F5F1
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=0.69
m／s
aC=μapc=3m／s2
3-16
在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10
rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25
mm，lAB=15mm．lAD=50
mm，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
?
ω1
lAB
?
方向
┴
BD
┴
AB
//|CD
以μv=0.005
rn／s2作速度多邊形圖如圖
(b)，由圖可得
ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333
rad／s(逆時(shí)針)
(3)加速度分析：
aB2
=
anB2
+
atB2
=
aB4
+
akB2B4
+
arB2B4
大小
ω22lBD
?
ω12lAB
2ω4vB2B4
?
方向
B-D
┴
BD
B-A
┴
CD
//CD
其中anB2=ω22lBD
=0.286
m/s2，akB2B4
=0.746
m／s2．作圖
(c)得
α=
atB2
/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143
rad／s2：(順時(shí)針)
3-18
在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200
mnl，lCD=960
mm，lDE=160
mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5
rad／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.P15
vC=vP15=ω1AP15μl=1.24
m/S
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，則可寫出：
vC=vB+vCB
vE=vC+vEC
以μv作速度多邊形如圖
(b)所示．由圖得
vE=μvpe
m/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=18
mm,輪3的分度圓半徑r3=12
mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=l
rad/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
∥BC
vB2=ωllAB=
0.01
m／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=0.018
rn／s
(3)加速度分析：
aB5
=
anB6
+
atB6
=
anB2
+
akB6B2
+
arB6B2
大小
ω26lBD
?
ω12lAB
2ω2vB6B2
?
方向
B-D
┴BD
B-A
┴BC
∥BC
其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.000
8m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖
(c)。有
α6=atB6/lBD=μa
b6``r`/lBD=1,71
rad／s2(順時(shí)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lAB=32mm，lBC=100
mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5
rad/
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=0.44
rad／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=0.077
m/
s
ω5=μvpg／lFG=0.86
rad／s(逆時(shí)針)
vE5E4=μve5e4=0.165
rn／s
(3)加速度分析：
aC2
=
anB2
+
anC2B2
+
atC2B2
大小
?
ω12lAB
ω22lBC
?
方向
//AC
B-A
C-B
┴BC
其中anB2=ω12lAB
=0.8
m／s2
anC2B2
=ωanC2B2=0.02
m／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`=0.53
m／S2
<機(jī)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(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，那么能說(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察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機(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)轎車擋風(fēng)玻璃雨刷機(jī)構(gòu)；9)公共汽車自動(dòng)開閉門機(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：
2-16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`=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(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。
2-13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=1
2-14
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，如圖中虛線所示。其自由度為：
F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2-15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：
2-18圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(shí)，操作桿j向右拉，通過(guò)構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。
（1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度
2)閘瓦G、J之一剃緊車輪時(shí)．剎車機(jī)構(gòu)的自由度
3)閘瓦G、J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(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：
2-22
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)處的銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動(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)劃線所示)。現(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺寸lAB=lAD=90
mm；lBC=lCD=25
mm，其余尺寸見圖。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：1)瞬新的數(shù)目：
K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
2)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的位置（圖b）
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=μc
p13ω3=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(diǎn)E的位置,因BC線上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點(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=0
aC2=0
（2分）
VC3B=0
ω3=0
akC3C2=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）
a
n
B3+a
t
B3=aB2+akB3B2+arB3B2
（3分）
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=50
mm,lDE=40
mm，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=0．23
m／s
vE=μvpe=0.173m/s
ω2=μvbc2/lBC=2
rad/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
ω12lAB
ω22lBC
?
0
2ω3vC2C3
?
方向
B—A
C—B
┴BC
┴BC
//BC
其中anC2B=ω22lBC=0.49
m／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`=0.6
4m/S2
aE=μap`e`=2.8m/s2
α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)
i
l5
在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70
mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35
mm,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a
c
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vC
2）加速度分析：根據(jù)
a
F4=
an
F4+
a
tF4=
a
F1+
ak
F5F1+
ar
F5F1
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=0.69
m／s
aC=μapc=3m／s2
3-16
在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10
rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25
mm，lAB=15mm．lAD=50
mm，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
?
ω1
lAB
?
方向
┴
BD
┴
AB
//|CD
以μv=0.005
rn／s2作速度多邊形圖如圖
(b)，由圖可得
ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333
rad／s(逆時(shí)針)
(3)加速度分析：
aB2
=
anB2
+
atB2
=
aB4
+
akB2B4
+
arB2B4
大小
ω22lBD
?
ω12lAB
2ω4vB2B4
?
方向
B-D
┴
BD
B-A
┴
CD
//CD
其中anB2=ω22lBD
=0.286
m/s2，akB2B4
=0.746
m／s2．作圖
(c)得
α=
atB2
/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143
rad／s2：(順時(shí)針)
3-18
在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200
mnl，lCD=960
mm，lDE=160
mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5
rad／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.P15
vC=vP15=ω1AP15μl=1.24
m/S
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，則可寫出：
vC=vB+vCB
vE=vC+vEC
以μv作速度多邊形如圖
(b)所示．由圖得
vE=μvpe
m/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=18
mm,輪3的分度圓半徑r3=12
mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=l
rad/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
∥BC
vB2=ωllAB=
0.01
m／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=0.018
rn／s
(3)加速度分析：
aB5
=
anB6
+
atB6
=
anB2
+
akB6B2
+
arB6B2
大小
ω26lBD
?
ω12lAB
2ω2vB6B2
?
方向
B-D
┴BD
B-A
┴BC
∥BC
其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.000
8m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖
(c)。有
α6=atB6/lBD=μa
b6``r`/lBD=1,71
rad／s2(順時(shí)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lAB=32mm，lBC=100
mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5
rad/
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=0.44
rad／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=0.077
m/
s
ω5=μvpg／lFG=0.86
rad／s(逆時(shí)針)
vE5E4=μve5e4=0.165
rn／s
(3)加速度分析：
aC2
=
anB2
+
anC2B2
+
atC2B2
大小
?
ω12lAB
ω22lBC
?
方向
//AC
B-A
C-B
┴BC
其中anB2=ω12lAB
=0.8
m／s2
anC2B2
=ωanC2B2=0.02
m／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`=0.53
m／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：1)瞬新的數(shù)目：
K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
2)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的位置（圖b）
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=μc
p13ω3=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(diǎn)E的位置,因BC線上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點(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=0
aC2=0
（2分）
VC3B=0
ω3=0
akC3C2=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）
a
n
B3+a
t
B3=aB2+akB3B2+arB3B2
（3分）
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=50
mm,lDE=40
mm，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=0．23
m／s
vE=μvpe=0.173m/s
ω2=μvbc2/lBC=2
rad/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
ω12lAB
ω22lBC
?
0
2ω3vC2C3
?
方向
B—A
C—B
┴BC
┴BC
//BC
其中anC2B=ω22lBC=0.49
m／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`=0.6
4m/S2
aE=μap`e`=2.8m/s2
α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)
i
l5
在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70
mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35
mm,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a
c
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vC
2）加速度分析：根據(jù)
a
F4=
an
F4+
a
tF4=
a
F1+
ak
F5F1+
ar
F5F1
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=0.69
m／s
aC=μapc=3m／s2
3-16
在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10
rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25
mm，lAB=15mm．lAD=50
mm，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
?
ω1
lAB
?
方向
┴
BD
┴
AB
//|CD
以μv=0.005
rn／s2作速度多邊形圖如圖
(b)，由圖可得
ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333
rad／s(逆時(shí)針)
(3)加速度分析：
aB2
=
anB2
+
atB2
=
aB4
+
akB2B4
+
arB2B4
大小
ω22lBD
?
ω12lAB
2ω4vB2B4
?
方向
B-D
┴
BD
B-A
┴
CD
//CD
其中anB2=ω22lBD
=0.286
m/s2，akB2B4
=0.746
m／s2．作圖
(c)得
α=
atB2
/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143
rad／s2：(順時(shí)針)
3-18
在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200
mnl，lCD=960
mm，lDE=160
mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5
rad／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.P15
vC=vP15=ω1AP15μl=1.24
m/S
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，則可寫出：
vC=vB+vCB
vE=vC+vEC
以μv作速度多邊形如圖
(b)所示．由圖得
vE=μvpe
m/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=18
mm,輪3的分度圓半徑r3=12
mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=l
rad/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
∥BC
vB2=ωllAB=
0.01
m／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=0.018
rn／s
(3)加速度分析：
aB5
=
anB6
+
atB6
=
anB2
+
akB6B2
+
arB6B2
大小
ω26lBD
?
ω12lAB
2ω2vB6B2
?
方向
B-D
┴BD
B-A
┴BC
∥BC
其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.000
8m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖
(c)。有
α6=atB6/lBD=μa
b6``r`/lBD=1,71
rad／s2(順時(shí)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lAB=32mm，lBC=100
mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5
rad/
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=0.44
rad／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=0.077
m/
s
ω5=μvpg／lFG=0.86
rad／s(逆時(shí)針)
vE5E4=μve5e4=0.165
rn／s
(3)加速度分析：
aC2
=
anB2
+
anC2B2
+
atC2B2
大小
?
ω12lAB
ω22lBC
?
方向
//AC
B-A
C-B
┴BC
其中anB2=ω12lAB
=0.8
m／s2
anC2B2
=ωanC2B2=0.02
m／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`=0.53
m／S2
<機(jī)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(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，那么能說(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察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機(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)轎車擋風(fēng)玻璃雨刷機(jī)構(gòu)；9)公共汽車自動(dòng)開閉門機(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：
2-16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`=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(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。
2-13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=1
2-14
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，如圖中虛線所示。其自由度為：
F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2-15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：
2-18圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(shí)，操作桿j向右拉，通過(guò)構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。
（1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度
2)閘瓦G、J之一剃緊車輪時(shí)．剎車機(jī)構(gòu)的自由度
3)閘瓦G、J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(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：
2-23
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)處的銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動(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)劃線所示)?，F(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺寸lAB=lAD=90
mm；lBC=lCD=25
mm，其余尺寸見圖。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：1)瞬新的數(shù)目：
K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
2)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的位置（圖b）
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=μc
p13ω3=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(diǎn)E的位置,因BC線上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點(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=0
aC2=0
（2分）
VC3B=0
ω3=0
akC3C2=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）
a
n
B3+a
t
B3=aB2+akB3B2+arB3B2
（3分）
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=50
mm,lDE=40
mm，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=0．23
m／s
vE=μvpe=0.173m/s
ω2=μvbc2/lBC=2
rad/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
ω12lAB
ω22lBC
?
0
2ω3vC2C3
?
方向
B—A
C—B
┴BC
┴BC
//BC
其中anC2B=ω22lBC=0.49
m／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`=0.6
4m/S2
aE=μap`e`=2.8m/s2
α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)
i
l5
在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70
mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35
mm,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a
c
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vC
2）加速度分析：根據(jù)
a
F4=
an
F4+
a
tF4=
a
F1+
ak
F5F1+
ar
F5F1
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=0.69
m／s
aC=μapc=3m／s2
3-16
在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10
rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25
mm，lAB=15mm．lAD=50
mm，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
?
ω1
lAB
?
方向
┴
BD
┴
AB
//|CD
以μv=0.005
rn／s2作速度多邊形圖如圖
(b)，由圖可得
ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333
rad／s(逆時(shí)針)
(3)加速度分析：
aB2
=
anB2
+
atB2
=
aB4
+
akB2B4
+
arB2B4
大小
ω22lBD
?
ω12lAB
2ω4vB2B4
?
方向
B-D
┴
BD
B-A
┴
CD
//CD
其中anB2=ω22lBD
=0.286
m/s2，akB2B4
=0.746
m／s2．作圖
(c)得
α=
atB2
/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143
rad／s2：(順時(shí)針)
3-18
在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200
mnl，lCD=960
mm，lDE=160
mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5
rad／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.P15
vC=vP15=ω1AP15μl=1.24
m/S
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，則可寫出：
vC=vB+vCB
vE=vC+vEC
以μv作速度多邊形如圖
(b)所示．由圖得
vE=μvpe
m/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=18
mm,輪3的分度圓半徑r3=12
mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=l
rad/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
∥BC
vB2=ωllAB=
0.01
m／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=0.018
rn／s
(3)加速度分析：
aB5
=
anB6
+
atB6
=
anB2
+
akB6B2
+
arB6B2
大小
ω26lBD
?
ω12lAB
2ω2vB6B2
?
方向
B-D
┴BD
B-A
┴BC
∥BC
其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.000
8m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖
(c)。有
α6=atB6/lBD=μa
b6``r`/lBD=1,71
rad／s2(順時(shí)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lAB=32mm，lBC=100
mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5
rad/
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=0.44
rad／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=0.077
m/
s
ω5=μvpg／lFG=0.86
rad／s(逆時(shí)針)
vE5E4=μve5e4=0.165
rn／s
(3)加速度分析：
aC2
=
anB2
+
anC2B2
+
atC2B2
大小
?
ω12lAB
ω22lBC
?
方向
//AC
B-A
C-B
┴BC
其中anB2=ω12lAB
=0.8
m／s2
anC2B2
=ωanC2B2=0.02
m／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`=0.53
m／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：1)瞬新的數(shù)目：
K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
2)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線上速度最小的一點(diǎn)E的位置及速度的大?。?/p>
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的位置（圖b）
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=μc
p13ω3=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(diǎn)E的位置,因BC線上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點(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=0
aC2=0
（2分）
VC3B=0
ω3=0
akC3C2=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）
a
n
B3+a
t
B3=aB2+akB3B2+arB3B2
（3分）
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=50
mm,lDE=40
mm，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=0．23
m／s
vE=μvpe=0.173m/s
ω2=μvbc2/lBC=2
rad/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
ω12lAB
ω22lBC
?
0
2ω3vC2C3
?
方向
B—A
C—B
┴BC
┴BC
//BC
其中anC2B=ω22lBC=0.49
m／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`=0.6
4m/S2
aE=μap`e`=2.8m/s2
α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(順時(shí)針)
i
l5
在圖（a）示的機(jī)構(gòu)中，已知lAE=70
mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE==35
mm,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a
c
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vC
2）加速度分析：根據(jù)
a
F4=
an
F4+
a
tF4=
a
F1+
ak
F5F1+
ar
F5F1
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=0.69
m／s
aC=μapc=3m／s2
3-16
在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪1以等角速度ω1=10
rad／s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25
mm，lAB=15mm．lAD=50
mm，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
?
ω1
lAB
?
方向
┴
BD
┴
AB
//|CD
以μv=0.005
rn／s2作速度多邊形圖如圖
(b)，由圖可得
ω2=vB2／lBD=μvpb2(μlBD)=2.333
rad／s(逆時(shí)針)
(3)加速度分析：
aB2
=
anB2
+
atB2
=
aB4
+
akB2B4
+
arB2B4
大小
ω22lBD
?
ω12lAB
2ω4vB2B4
?
方向
B-D
┴
BD
B-A
┴
CD
//CD
其中anB2=ω22lBD
=0.286
m/s2，akB2B4
=0.746
m／s2．作圖
(c)得
α=
atB2
/lBD=μan`2b`2/lBD=9.143
rad／s2：(順時(shí)針)
3-18
在圖（a)所示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中．lAB=200
mnl，lCD=960
mm，lDE=160
mm,設(shè)曲柄以等角速度ω1=5
rad／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.P15
vC=vP15=ω1AP15μl=1.24
m/S
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，則可寫出：
vC=vB+vCB
vE=vC+vEC
以μv作速度多邊形如圖
(b)所示．由圖得
vE=μvpe
m/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=18
mm,輪3的分度圓半徑r3=12
mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=l
rad/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
∥BC
vB2=ωllAB=
0.01
m／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=0.018
rn／s
(3)加速度分析：
aB5
=
anB6
+
atB6
=
anB2
+
akB6B2
+
arB6B2
大小
ω26lBD
?
ω12lAB
2ω2vB6B2
?
方向
B-D
┴BD
B-A
┴BC
∥BC
其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.000
8m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖
(c)。有
α6=atB6/lBD=μa
b6``r`/lBD=1,71
rad／s2(順時(shí)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lAB=32mm，lBC=100
mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5
rad/
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=0.44
rad／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=0.077
m/
s
ω5=μvpg／lFG=0.86
rad／s(逆時(shí)針)
vE5E4=μve5e4=0.165
rn／s
(3)加速度分析：
aC2
=
anB2
+
anC2B2
+
atC2B2
大小
?
ω12lAB
ω22lBC
?
方向
//AC
B-A
C-B
┴BC
其中anB2=ω12lAB
=0.8
m／s2
anC2B2
=ωanC2B2=0.02
m／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`=0.53
m／S2
第三篇：機(jī)械原理習(xí)題答案
機(jī)械原理習(xí)題答案
篇一：機(jī)械原理_課后習(xí)題答案第七版
《機(jī)械原理》作業(yè)題解
第二章
機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析
F＝3n－2pl－ph ＝3× －2× －1＝ 0 34 F = 3n ?(2pl + ph)= 3 × 4 ?(2 × 5 + 1)= 1 7 4 3 8 5 2 9 1-1' F = 3n ?(2pl + ph ? p')? F'= 3 × 8 ?(2 × 10 + 2 ? 0)?1 = 1 篇二：機(jī)械原理第七版西北工業(yè)大學(xué)習(xí)題答案(特別全答案詳解).doc 第二章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析
題2-1 圖a所示為一簡(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1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A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。
解：1)取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖2-1a)2)要分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖,首先要計(jì)算機(jī)構(gòu)管此機(jī)構(gòu)有4個(gè)活動(dòng)件，但齒輪1和凸輪2是固裝能作為一個(gè)活動(dòng)件，故 n?3 pl?3 ph?1 F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0 的自由度。盡在軸A上，只
原動(dòng)件數(shù)不等于自由度數(shù)，此簡(jiǎn)易沖床不能運(yùn)動(dòng)，即不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。
分析：因構(gòu)件3、4與機(jī)架5和運(yùn)動(dòng)副B、C、D組成不能運(yùn)動(dòng)的剛性桁架。故需增加構(gòu)件的自由度。3)提出修改方案：可以在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副，或用一個(gè)高副來(lái)代替一個(gè)低
副。
(1)在構(gòu)件3、4之間加一連桿及一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(圖2-1b)。(2)在構(gòu)件3、4之間加一滑塊及一個(gè)移動(dòng)副(圖2-1c)。
(3)在構(gòu)件3、4之間加一滾子(局部自由度)及一個(gè)平面高副(圖2-1d)。
置上添加一個(gè)構(gòu)件（相當(dāng)于增加3個(gè)自由度）和1個(gè)低副（相當(dāng)于引入2個(gè)約束），如圖2-1（b）（c）所示，這樣就相當(dāng)于給機(jī)構(gòu)增加了一個(gè)自由度。用一個(gè)高副代替一個(gè)低副也可以增加機(jī)構(gòu)自由度，如圖2-1（d）所示。
題2-2 圖a所示為一小型壓力機(jī)。圖上，齒輪1與偏心輪1’為同一構(gòu)件，繞固定軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽，擺桿4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動(dòng)。同時(shí)，又通過(guò)偏心輪1’、連桿
2、滑桿3使C軸上下移動(dòng)。最后通過(guò)在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鉸鏈G使沖頭8實(shí)現(xiàn)沖
壓運(yùn)動(dòng)。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算自由度。解：分析機(jī)構(gòu)的組成：
此機(jī)構(gòu)由偏心輪1’（與齒輪1固結(jié)）、連桿
2、滑桿
3、擺桿
4、齒輪
5、滾子
6、滑塊
7、沖頭8和機(jī)架9組成。偏心輪1’與機(jī)架
9、連桿2與滑桿
3、滑桿3與擺桿
4、擺桿4與滾子
6、齒輪5與機(jī)架
9、滑塊7與沖頭8均組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，滑桿3與機(jī)架
9、擺桿4與滑塊
7、沖頭8與機(jī)架9均組成移動(dòng)副，齒輪1 與齒輪
5、凸輪(槽)5與滾子6組成高副。故
解法一：n?7 pl?9ph?2 F?3n?2pl?ph?3?7?2?9?2?1 解法二：n?8 pl?10 ph?2 局部自由度 F??1
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?8?2?10?2?1?1
題2-3如圖a所示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪1繞固定軸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1 按圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)空氣按圖示空氣流動(dòng)方向從閥5中排出，從而形成真空。由于外環(huán)2與泵腔6有一小間隙，故可抽含有微小塵埃的氣體。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。
題2-4 時(shí)，可將設(shè)備中的
解：1)取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(如圖題2-3所示)
４
Ａ
題2-3 2)n?3 pl?4 ph?0 F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?0?1 題2-4 使繪制圖a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（以手指8作為相對(duì)固定的機(jī)架），并計(jì)算其自由度。
解：1)取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(如圖2-4所示)2)n?7 pl?10 ph?0 F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?1
題2-5 圖a所示是為高位截肢的人保持人行走的穩(wěn)定性。若以頸骨1試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和計(jì)算其
運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。
解：1)取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)如虛線所示。(如圖2-5所示)2)n?5 pl?7 ph?0 F ?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1 所設(shè)計(jì)的一種假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能
為機(jī)架，自由度，并作出大腿彎曲90度時(shí)的機(jī)構(gòu)
簡(jiǎn)圖。大腿彎曲90度時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
題2-6 桿組合機(jī)構(gòu)（圖中在D處為鉸接在
題2a、d為齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)；圖b為凸輪-連；圖c為一精壓機(jī)機(jī)構(gòu)。并
束
問(wèn)在圖d所示機(jī)構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約
數(shù)目是否相同？為什么？ 解： a)n?4 pl?5ph?1 F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1 b)解法一：n?5 pl?6ph?2 F?3n?2pl?ph?3?5?2?6?2?1 解法二：n?7 pl?8ph?2 虛約束p??0 局部自由度 F??2 F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?2?1 c)解法一：n?5 pl?7ph?0 F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1 O A3E(b)解法二：n?11 pl?17ph?0
??3n??2?10?0?3?6?2 局部自由度 F??0 虛約束p??2pl??ph F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?11?(2?17?0?2)?0?1 d)n?6 pl?7ph?3 F?3n?2pl?ph?3?6?2?7?3?1 齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約
單側(cè)接觸）將提供1個(gè)約束。
束，故應(yīng)為
齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未被約束，故應(yīng)為雙側(cè)接觸）將提供2個(gè)約束。
題2-7試?yán)L制圖a所示凸輪驅(qū)動(dòng)式四缸活塞空氣壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。并計(jì)算其機(jī)構(gòu)的自由度（圖中凸輪1原動(dòng)件，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分別推動(dòng)裝于四個(gè)活塞上A、B、C、D處的滾子，使活塞在相應(yīng)得氣缸內(nèi)往
復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖上AB=BC=CD=AD）。
解：1)取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(如圖2-7(b)所示)2)此機(jī)構(gòu)由1個(gè)凸輪、4個(gè)滾子、4個(gè)連桿、4個(gè)活塞和機(jī)架組成。凸輪與4個(gè)滾子組成高副，4個(gè)連桿、4個(gè)滾子和4個(gè)活塞分別在A、B、C、D處組成三副復(fù)合鉸鏈。4個(gè)活塞與4個(gè)缸（機(jī)架）均組成移動(dòng)副。解法一：
n?13 pl?17ph?4 虛約束：
因?yàn)锳B?BC?CD?AD，4和5，6和7、8和9為不影響機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的重復(fù)部分，與連桿10、11、12、13所帶入的約束為虛約束。機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn)化為圖2-7（b）
??3 局部自由度F???3 重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)n??10 低副數(shù)pl??17 高副數(shù)ph ??3n??2?17?3?3?10?3?4 p??2pl??ph 局部自由度 F??4 F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?13?(2?17?4?4)?4?1 解法二：如圖2-7（b）
局部自由度
F??1 F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?3?(2?3?1?0)?1?1
題2-8 圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(shí)，操作桿1向右拉，通過(guò)構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。（注：車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。）
解：1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度
n?6 pl?8ph?0 F?3n?2pl?ph?3?6?2?8?0?2 2)閘瓦G、J之一剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度 n?5 pl?7ph?0 F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1 3)閘瓦G、J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度
n?4 pl?6ph?0 F?3n?2pl?ph?3?4?2?6?0?0
題2-9 試確定圖示各機(jī)構(gòu)的公共約束m和族別虛約束p″，并人說(shuō)明如何來(lái)消除或減少共族別虛約
束。解：(a)楔形1、2相對(duì)機(jī)架只能
x、y方向移動(dòng)，而其余方向的相對(duì)
獨(dú)立運(yùn)動(dòng)都被約束，故公共約束數(shù)m?4,為4族平面機(jī)構(gòu)。pi?p5?3 5 F??6?m?n? ??i?m?p i?m?1
i ??6?4??2??5?4??3?1 F0?6n?ipi?6?2?5?3??3 將移動(dòng)副改為圓柱下刨，可減少虛約束。
篇三：機(jī)械原理第八版課后練習(xí)答案(西工大版)<機(jī)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(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，那么能說(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察到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算上的凸輪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：
f?3?3?2?4?1?0不合理∵f?0，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：
2-16試計(jì)算圖示凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度
（a）
f?3?8?2?10?2?1?1 解：
f?3?4?2?5?1?1 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`=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(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。
2-13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=1 2-14 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，如圖中虛線所示。其自由度為：
F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2-15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：
f?3?7?2?10?12-18圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(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
車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。(注；車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。
（1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度
2)閘瓦G、J之一剃緊車輪時(shí)．剎車機(jī)構(gòu)的自由度
3)閘瓦G、J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度
第四篇：機(jī)械原理課后答案-高等教育出版社
機(jī)械原理作業(yè)
第一章 結(jié)構(gòu)分析作業(yè)
1.2 解：
F = 3n－2PL－PH = 3×3－2×4－1= 0
該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，修改方案如下圖：1.2 解：
（a）F = 3n－2P1= 1 A點(diǎn)為復(fù)合鉸鏈。
L－PH = 3×4－2×5－（b）F = 3n－2PL－PH = 3×5－2×6－2= 1
B、E兩點(diǎn)為局部自由度, F、C兩點(diǎn)各有一處為虛約束。
（c）F = 3n－2PL－PH = 3×5－2×7－0= 1
FIJKLM為虛約束。
1.3 解：
F = 3n－2PL－PH = 3×7－2×10－0= 1
1）以構(gòu)件2為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－
7、6－
5、4－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖a)。
2）以構(gòu)件4為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－
7、6－
5、2－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖b)。
3）以構(gòu)件8為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由2－3－4－5一個(gè)Ⅲ級(jí)桿組和6－7一個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖c)。
(a)
(b)
(c)
第二章
運(yùn)動(dòng)分析作業(yè)
2.1 解：機(jī)構(gòu)的瞬心如圖所示。
2.2 解：取?l?5mm/mm作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖所示。
1.求D點(diǎn)的速度VD VD?VP13 VD而
2.求ω1
VE?AEP14P13?2425，所以
VD?VE2425?150?2425?144mm/s
3.求ω2
?2?1?1?VElAE?150120?1.25rad/s
?2??13898?1.25?3898?0.46rad/s?P12P14P12P24?3898 因，所以4.求C點(diǎn)的速度VC
??1mm/mm
VC??2?P24C??l?0.46?44?5?101.2mm/s
2.3 解：取l作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。1.求B2點(diǎn)的速度VB2
VB2 =ω1×LAB =10×30= 300 mm/s 2.求B3點(diǎn)的速度VB3
VB3 ＝ VB2 ＋
VB3B2
大?。?/p>
ω1×LAB
？ 方向 ⊥BC
⊥AB
∥BC 取?v?10mm/smm作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：
VB3?pb3??v?27?10?270mm/spb3?22mm，所以
mm 由圖a量得：BC=123 mm , 則
lBC?BC??l?123?1?123
3.求D點(diǎn)和E點(diǎn)的速度VD、VE
利用速度影像在速度多邊形，過(guò)p點(diǎn)作⊥CE，過(guò)b3點(diǎn)作⊥BE，得到e點(diǎn)；過(guò)e點(diǎn)作⊥pb3，得到d點(diǎn) , 由圖量得：所以 VD?pd??v?15?10?150mm/spd?15mm，pe?17mm，； VE?pe??v?17?10?170mm/s VB3B2?b2b3??v?17?10?170mm/s 4.求ω
?V3?B3?270l?2.2rad/sBC123
5.求anB2
an22B2??1?lAB?10?30?3000mm/s2
6.求aB3
aB3 ＝ aB3n ＋ aB3t ＝ aB2 ＋
aB3B2k ＋
aτB3B
2大小 ω32LBC ？
ω12LAB
2ω3VB3B2
？
方向
B→C ⊥BC
B→A
⊥BC
∥BC n22 aB3??3?l2BC?2.2?123?595mm/s
ak?2?2B3B23?VB3B2?2?2.2?270?1188mm/s 5
取
?a?50mm/s2mm作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得： ,所以
mm/s2?b'3?23mm，n3b'3?20mmaB3??b'3??a?23?50?1150t
7.求?3
taB3?n3b'3??a?20?50?1000mm/s
lBC123
8.求D點(diǎn)和E點(diǎn)的加速度aD、aE ?3?aB3?1000?8.13rad/s2利用加速度影像在加速度多邊形，作??b'3e∽?CBE, 即
?b'3CB ??eCE?b'3eBE，得到e點(diǎn)；過(guò)e點(diǎn)作⊥?b'3，得到d點(diǎn) , 由圖量得：?e?16mm，?d?13mm，aD??d??a?13?50?650mm/s2所以，a2E??e??a?16?50?800mm/s。
2.7 解：取?l?2mm/mm作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。
一、用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法進(jìn)行分析 1.求B2點(diǎn)的速度VB2
VB2 =ω1×LAB =20×0.1 = 2 m/s 2.求B3點(diǎn)的速度VB3
VB3 ＝ VB2 ＋
VB3B2
大??？
ω1×LAB
？
方向 水平
⊥AB
∥BD 取?v?0.05m/smm作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：
pb3?20mm，所以
而VD= VB3= 1 m/s
nVB3?pb3??v?20?0.05?1m/s
3.求aB2
aB2??1?lAB?20?0.1?40m/sn222
4.求aB3
τ
a B3 ＝ aB2n
＋
a B3B
2大小
？
ω12LAB
？
方向
水平
B→A
∥BD 取?a?1m/s2
mm作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：
aB3??b'3??a?35?1?35m/s2，所以
二、用解析法進(jìn)行分析
2?b'3?35mm。
2VD3?VB2?sin?1??1?lAB?sin?1?20?0.1?sin30??1m/s21aD3?aB2?cos?1???lAB?cos?1?20?0.1?cos30??34.6m/s
第三章 動(dòng)力分析作業(yè)
3.1 解：
根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1、2所受全反力的方向如圖a所示，圖b中三角形①、②分別為滑塊2、1的力多邊形，根據(jù)滑塊2的力多邊形①得：
FrFR12R12cos?sin(60??2?)?sin(90???)?Fcos?，F(xiàn)R?F12rsin(60??2?)
由滑塊1的力多邊形②得：
Fd?FR21sin(60??2?)sin(90???)?FR21cos?，F(xiàn)sin(60??2?)cos?sin(60??2?)sin(60??2?)d?FR21cos??Frcos?sin(60??2?)?Frsin(60??2?)
而 ??tg?1f?tg?1(0.15)?8.53?
所以 F60??2?)d?Fsin(rsin(60??2?)?1000sin(60??2?8.53?)sin(60??2?8.53?)?1430.7N3.2 解：取?l?5mm/mm作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示；
取
?F?50N/mm作機(jī)構(gòu)力多邊形，得：
FR65?60?50?3000N，F(xiàn)R45?67?50?3350N，F(xiàn)R45?FR54?FR34?FR43?3350N，F(xiàn)R23?35?50?1750FR63?50?50?2500N，F(xiàn)R23?FR32?FR12?FR21?1750N
Mb?FR21lAB?1750?100?175000N?mm?175N?m
3.2 解：機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示
N，由圖b)中力多邊形可得：FR65?tg?4F5?tg45??1000?1000N
FR545?FR43?Fsin??1000.2N
4sin45??1414 FR43?FR63FR23sin116.6?sin45??sin18.4?
Fsin45?sin45?R63?sin116.6?FR43?sin116.6??1414.2?1118.4N
FR23?sin18.4?sin116.6?Fsin18.4?R43?sin116.6??1414.2?500N 所以 FR21?FR23?FR61?500N
Mb?FR21lAB?500?100?50000N?mm?50N?m
3.3 解：機(jī)構(gòu)受力如圖所示
由圖可得：
對(duì)于構(gòu)件3而言則：Fd?FR43?FR23?0，故可求得 FR23 對(duì)于構(gòu)件2而言則：FR32?FR12
對(duì)于構(gòu)件1而言則：Fb?FR41?FR21?0，故可求得
Fb
3.7 解：
1.根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1所受全反力的方向如圖a所示，圖b為滑塊1的力多邊形，正行程時(shí)Fd為驅(qū)動(dòng)力，則根據(jù)滑塊1的力多邊形得：
Fdsin(??2?)?FR21sin?90??(???)??FR21cos(???)，F(xiàn)R21?Fd
cos(???)sin(??2?)
則夾緊力為：Fr?FR21cos??Fdcos(???)cos?sin(??2?)2.反行程時(shí)?取負(fù)值，F(xiàn)'R21為驅(qū)動(dòng)力，而F'd為阻力，故
F'R21
?F'dcos(???)sin(??2?)，cos?sin??F'dtg?而理想驅(qū)動(dòng)力為：F'R210?F'd所以其反行程效率為：
?'?F'RF'd21
0F'R?F'dtg?21cos(???)sin(??2?)?sin(??2?)tg?cos(???)
sin(??2?)當(dāng)要求其自鎖時(shí)則，?'?tg?cos(???)?0，故 sin(??2?)?0，所以自鎖條件為：??2?
3.10 解：
1.機(jī)組串聯(lián)部分效率為：
?'??23?2?9821?0.9?0.?0.95?0.8
212.機(jī)組并聯(lián)部分效率為：
?''?PA?A?PB?B2?0.8?3?0.7P2?3?A?P??B2?3?0.98?0.95?0.688 3.機(jī)組總效率為：
???'?''?0.821?0.688?0.565?56.5%
4.電動(dòng)機(jī)的功率
輸出功率：Nr?PA?PB?2?3?5kw 電動(dòng)機(jī)的功率：Nd?Nr?5?0.565?8.85kw
第四章平面連桿機(jī)構(gòu)作業(yè)
4.1 解：
1.① d為最大，則
a?d?b?c
故 d?b?c?a?280?360?120?520mm
② d為中間，則
a?c?b?d
故 d?a?c?b?120?360?280?200mm
200mm?d?520mm所以d的取值范圍為：
2.① d為最大，則
a?d?b?c 故 d?b?c?a?280?360?120?520mm
② d為中間，則
a?c?b?d 故 d?a?c?b?120?360?280?200mm
③ d為最小，則
c?d?b?a 故 d?b?a?c?280?120?360?40mm
④ d為三桿之和，則
d?b?a?c?280?120?360?760mm
所以d的取值范圍為：40mm?d?200mm和520mm?d?760mm 14
3.① d為最小，則
c?d?b?a 故 d?b?a?c?280?120?360?40mm
4.3 解：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示，其為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
4.5 解：
1.作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示；由圖量得：??16?，??68?，?max ?min?155?，?min?52?，所以 ?180???max?180??155??25?，行程速比系數(shù)為：2.因?yàn)?l1是擺轉(zhuǎn)副。K?180???180????180??16?180??16??1.20
?l3?28?72?100?l2?l4?52?50?102
所以當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)，C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副3.當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)，A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副。4.7 解：1.取?l?6mm/mm作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示；由圖量得：
180???180????180??5?180??5??1.05??5?，故行程速比系數(shù)為：
K?
由圖量得：行程：h?40??l?40?6?240mm
2.由圖量得：?min?68?，故?min?68??????40? 3.若當(dāng)e?0，則K= 1，無(wú)急回特性。4.11 解： 1.取2.由圖中量得： ?l?4mm/mm，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。
lAB?AB??l?70?4?280mm。lCD?C1D??l?25?4?100mmlAD?AD??l?78.5?4?314mm 16
4.16 解： 1.取?l?1mm/mm，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。
2.由圖中量得：
lAB?AB1??l?21.5?1?21.5mm，lBC?B1C1??l?45?1?45mm。
?63?，圖中AB”C” 為 3.圖中AB’C’為?max的位置，由圖中量得?max ?max的位置，由圖中量得?max?90?。
4.滑塊為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置為AB1C1和AB2C2兩個(gè)。
4.18 解： 1.計(jì)算極位夾角：??K?1K?1?180??1.5?11.5?1?180??36?
2.取?l?2mm/mm，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。
3.該題有兩組解，分別為AB1C1D和AB2C2D由圖中量得：
lAB1?AB1??l?24?2?48mm，lB1C1?B1C1??l?60?2?120mm ；
lABlB2?AB2??l?11?2?22mm。2C2?B2C2??l?25?2?50mm
第五章 凸輪機(jī)構(gòu)作業(yè)
5.1 解：
圖中(c)圖的作法是正確的，(a)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程的位置應(yīng)該與凸輪的轉(zhuǎn)向相反,圖中C’B’為正確位置；(b)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程的位置應(yīng)該與起始從動(dòng)件的位置方位一致，圖中C’B’為正確位置；(d)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件的位移不應(yīng)該在凸輪的徑向線上量取，圖中CB’為正確位置。
5.4 解：如圖所示。
5.5 解： 凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓如圖所示；
第五篇：機(jī)械原理試題及答案
機(jī)械原理自測(cè)題
（一）一．判斷題（正確的填寫“T”，錯(cuò)誤的填寫“F”）
（20分）
1、根據(jù)漸開線性質(zhì)，基圓內(nèi)無(wú)漸開線，所以漸開線齒輪的齒根圓必須設(shè)計(jì)比基圓大。
（F）
2、對(duì)心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其行程速比系數(shù)K一定等于一。
（T）
3、在平面機(jī)構(gòu)中，一個(gè)高副引入二個(gè)約束。
（F）
4、在直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，若從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變，增大基圓半徑，則壓力角將減小
（T）
5、在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，只要滿足桿長(zhǎng)和條件，則該機(jī)構(gòu)一定有曲柄存在。
（F）
6、滾子從動(dòng)件盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線是理論輪廓曲線的等距曲線。
（T）
7、在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，總是有摩擦力存在，因此，機(jī)械功總有一部分消耗在克服摩擦力上。
（T）
8、任何機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度都等于零。
（T）
9、一對(duì)直齒輪嚙合傳動(dòng)，模數(shù)越大，重合度也越大。
（F）
10、在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置。（F）
二、填空題。
（10分）
1、機(jī)器周期性速度波動(dòng)采用（飛 輪）調(diào)節(jié)，非周期性速度波動(dòng)采用（調(diào) 速 器）調(diào)節(jié)。
2、對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角等于（0）所以（沒(méi)有）急回特性。
3、漸開線直齒圓柱齒輪的連續(xù)傳動(dòng)條件是（重合度大于或 等于1）。
4、用標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪產(chǎn)生根切的原因是（齒條形刀具齒頂線超過(guò)極限嚙合點(diǎn)N1）。
5、三角螺紋比矩形螺紋摩擦（大），故三角螺紋多應(yīng)用（聯(lián)接），矩形螺紋多用于（傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力）。
三、選擇題
（10分）
1、齒輪漸開線在（）上的壓力角最小。
A）齒根圓 ；
B）齒頂圓；
C）分度圓；
D）基圓。
2、靜平衡的轉(zhuǎn)子（①）是動(dòng)平衡的。動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子（②）是靜平衡的。
①A）一定 ；
B）不一定 ；
C）一定不。②A）一定 ；
B）不一定：
C）一定不。
3、滿足正確嚙合傳動(dòng)的一對(duì)直齒圓柱齒輪，當(dāng)傳動(dòng)比不等于一時(shí)，他們的漸開線齒形是（）。A）相同的；
B）不相同的。
4、對(duì)于轉(zhuǎn)速很高的凸輪機(jī)構(gòu)，為了減小沖擊和振動(dòng)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律最好采用（）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。A）等速運(yùn)動(dòng)；
B）等加等減速運(yùn)動(dòng) ；
C）擺線運(yùn)動(dòng)。
5、機(jī)械自鎖的效率條件是（）。
A）效率為無(wú)窮大：
B）效率大于等于1；
C）效率小于零。
四、計(jì)算作圖題：（共60分）
注：凡圖解題均需簡(jiǎn)明寫出作圖步驟，直接卷上作圖，保留所有作圖線。
1、計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度。
（10分）
EBCADHGFEAB CD MNOFMNGCDAB圖4-1a)圖4-1b)
F = 3×8－2×11 = 2
F = 3×8－2×11 － 1 = 1
2、在圖4-2所示機(jī)構(gòu)中，AB = AC，用瞬心法說(shuō)明當(dāng)構(gòu)件1以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件3與機(jī)架夾角Ψ為多大時(shí)，構(gòu)件3的 ω3 與ω1 相等。（10分）
P13A4P14ψ12BP123CP34 ??1?3?P13P34P13P1
4??1??3時(shí)P13P34?P13P14?P13P34?P13P14
當(dāng)ψ = 90°時(shí)，P13趨于無(wú)窮遠(yuǎn)處，在圖4-3所示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知偏心圓盤為凸輪實(shí)際輪廓，其余如圖。試求：
（μl =0.001 m/mm）
（10分）
OABαR圖4-3
1)基圓半徑R；
2)圖示位置凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角α；
3）凸輪由圖示位置轉(zhuǎn)90°后，推桿移動(dòng)距離S。
4、已知圖4-4所示車床尾架套筒的微動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)中Z1 = Z2 = Z4 = 16
Z3 = 48，絲桿的螺距 t = 4 mm。慢速給時(shí)齒輪1和齒輪2嚙合；快速退回時(shí)齒輪1插入內(nèi)齒輪4。求慢速進(jìn)給過(guò)程中和快速退回過(guò)程中手輪回轉(zhuǎn)一
S3 周時(shí)，套筒移動(dòng)的距離各為多少？
（10分）
321H手柄4 解：慢進(jìn)時(shí)：1-2-3-H 為行星輪系
i1H?1?iH13?1?(?z3z1)?1?4816?4
nH?n14?1移動(dòng)距離
S?nHL?14?4?1mm
快進(jìn)時(shí)：
1、4為一整體。nH?n4?n1?1
S?nHL?1?4?4mm
5、設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的行程速比系數(shù) K = 1，搖桿長(zhǎng)CD = 50 mm , 搖桿極限位置與機(jī)架AD所成的角度φ1 = 30°，φ2 = 90°如圖4-5所示。求曲柄AB、連桿BC和機(jī)架AD的長(zhǎng)度。
（10分）（θ= 180°（K-1）/（K+1））
C2因?yàn)镵 =1，極位夾角θ = 0。AC1、AC2應(yīng)在一條直線上。90C1°AB=（AC2-AC1）/2 BC=（AC2+AC1）/2AAD = CD/tan30°30°D圖4-5
6、圖4-6所示為一對(duì)互相嚙合的漸開線直齒圓柱齒輪。已知n-n
為兩齒廓接觸點(diǎn)的公法線，試在該圖上
⑴標(biāo)出節(jié)點(diǎn)P ⑵畫出嚙合角α' ⑶畫出理論嚙合線N1 N2 ⑷畫出實(shí)際嚙合線B1 B2 ⑸在輪2齒廓上標(biāo)出與輪1齒廓上A1點(diǎn)相嚙合的A2點(diǎn)。（10分）
α′N1B2A1KO1PO2B1N2圖4-6 5
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