3机械原理第三章课后习题解答
机械原理课后答案第三章作业
e L1 eiθ 1 + L2 eiθ 2 = s3 ei•0 + ei•2
(*)
按欧拉公式展开：100(cosθ1+isinθ1)+ 300 (cosθ2+isinθ2) = s3 + 30i
分离虚、实部：100 cos60 ° + 300cosθ2= s3 (1)
100 sin60 ° + 300sinθ2=30 (2)
= ω3 μL P13E = 2.56×3 ×46.5/1000 =0.357（m/s）
3）当VC =0时， ψ角之值（有两解）。
解：作出VC =0时机 构的两个位置，即 AB与BC共线的两 个位置，如图c。量 出：
ψ1=26.4 ° ψ2=226.6 °
3-14 在图示的机构中，已知原动件1以等速度ω1=10rad/s逆时针方 向转动，lAB=100mm，lBC=300mm，e=30mm。当θ1=60°时，试 用复数法求构件2的角位移θ2、角速度ω2及构件3的速度V3。
由（2）式解得：sinθ2= －0.1887
θ2=349.12 °
对（*）式求导： (
•
L1θ 1
)
i eiθ 1
+(
•
L2 θ 2
)
i
eiθ
2
=
•
s3 +0
欧拉公式展开：L1θ•1i (cosθ1+isinθ1)+
•
L2 θi(2cosθ2+isinθ2) =
•
s3
分离虚、实部： - 100sin60 °θ•1 - 300 sinθ2
3-1 试求图示各机构在图示位置时的全部瞬心（用符号Pij 直接标注在图上）。
第三章习题答案
宁夏大学机械工程学院基础部《机械原理》课程第三章机构的运动分析习题答案1. 在图示的凸轮机构中，已知各构件尺寸，长度比例尺μl ，凸轮1的角速度ω1，逆时针方向转动，试确定：（1）全部瞬心的数目（要写出计算公式）；（2）全部瞬心的位置（标注在图上）；（3）从动杆2的速度υ2的表达式。
解：分332)13(32)1N (N (1)K ----=-⨯=-=（2）瞬心位置如图----3分 （3）l 13121P122P P V V μω•==----3分2.在图示的四杆机构中，已知各构件尺寸，长度比例尺为μl ，构件1的角速度为ω1，逆时针方向转动，试确定：（1）全部瞬心的数目（要写出计算公式）；（2）全部瞬心的位置（标注在图上）；（3）从动杆3的角速度ω3的表达式。
解：分332)13(32)1N (N (1)K ----=-⨯=-=（2）瞬心位置如图----4分（3）2241424124l24144l 24122P P P P P P P P ωωμωμω==----3分3. 试求下图机构中的所有速度瞬心。
1234ω1P 12 P 24P 13P 14P 34P 23P 23 ∝P 23P 124. 画出下图所示机构的指定速度瞬心。
(1)画出图（a ）中的全部瞬心；(2)画出图(b)中的瞬心2426,P P5.在下图的四杆机构中，己知65,90,125,AB CD AD BC l mm l mm l l mm ==== 顺时针方向转动，试用瞬心法求： （1）当15oϕ=，点C 的速度C v(2) 当15o ϕ=时，构件BC(即BC 线上或其延长线上)速度最小的一点E 的位置及其速度值； (3)当0C v =时角ϕ的值。
110/,rad s ω=6. 已知下图所示机构各构件的尺寸，并知原动件1以速度'1v 匀速运动，试确定： (1)在图示位置时机构全部瞬心的位置；(2)构件2的角速度2ω、角加速度2α及其上C 点的速度C v 和加速度C a (写出表达式。
机械原理第2、3、4、6章课后答案西北工业大学(第七版)
第二章 机构的结构分析题2-11 图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-11a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
11(c)题2-11(d)5364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-12 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
第三章机械原理《习题答案
解：
（2）瞬心位置如图----3分（3） ----3分
3.试求下图机构中的所有速度瞬心。
4.画出下图所示机构的指定速度瞬心。(1)画出图（a）中的全部瞬心；(2)画出图(b)中的瞬心
6.已知下图所示机构各构件的尺寸，并知原动件1以速度 匀速运动，试确定：
(1)在图示位置时机构全部瞬心的位置；
用相对运动图解法时写出矢量方程画出速度和加速度多边形画图时可不按比例只要矢量方向正确即可
程第三章机构的运动分析习题答案
1. 在图示的凸轮机构中，已知各构件尺寸，长度比例尺μl，
2.凸轮1的角速度ω1，逆时针方向转动，试确定：
3.（1）全部瞬心的数目（要写出计算公式）；
4.（2）全部瞬心的位置（标注在图上）
(2)构件2的角速度 、角加速度 及其上C点的速度 和加速度 (写出表达式。用相对运动图解法时，写出矢量方程，画出速度和加速度多边形，画
《机械原理》(于靖军版)第3章习题答案
3-2 计算题图3-1所示各机构（或运动链）的自由度。
并判断其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束？如有，请指出。
(b)(d)(g)题图3-1答：（a ）064===H L p ,p ,n ，0624323=⨯-⨯=-=L p n F 。
因为 0=F ，所以不能成为机构。
（b ）143===H L p ,p ,n ，01423323=-⨯-⨯=--=H L p p n F 。
因为0=F ，所以不能成为机构。
（c ）032===H L p ,p ,n ，0322323=⨯-⨯=-=L p n F 。
因为0=F ，所以不能成为机构。
（d ）01410===H L p ,p ,n ，214210323=⨯-⨯=-=L p n F 。
因为 2F ==原动件数，所以能成为机构。
（e ）075===H L p ,p ,n ，123=--=H L p p n F 。
D 处有一个复合铰链。
（f ）186===H L p ,p ,n ， 32362811L H F n p p =--=⨯-⨯-=，I 处有一个局部自由度；B 或C 处的移动副为虚约束；I 处的两个高副之一为虚约束。
（g ） 滚子B 和M 为局部自由度，没有复合铰链和虚约束，因此9=n ，12=L P ，2=H P ，于是该运动链的自由度为：121229323=-⨯-⨯=--=H L P P n F 。
由于该运动链的自由度等于原动件数目，因此具有确定的运动。
3-3 题图3-2所示为一回转式三缸内燃发动机的机构简图。
其中A 、B 、C 处三个活塞，它们依次点火推动从动件绕O 2转动。
（1） 计算机构的自由度。
并指出存在的复合铰链、局部自由度或冗余约束。
（2） 说明该发动机是由哪种四杆机构组成的。
题图3-2解：机构的自由度为1。
O 1处有复合铰链。
曲柄滑块机构。
无局部自由度和冗余约束。
注：O 1O 2有一个杆。
3-6 试计算题图3-4所示两种8杆机构的自由度，并进行ADAMS 模型运动仿真。
机械原理第三章习题答案
第三章平面机构的运动分析习题3-1 图1.a 图1.b 图1.c 图1.d 习题3-2 由于齿轮是纯滚动，因此1、2齿轮的瞬心为12P ，2、3的瞬心为23P ，根据三心定量，齿轮1、3的瞬心一定在直线2312P P与直线3616P P 的交点上，即图示13P ，在该点处的速度有ll P PP P P P v m w m w 133631316113==故齿轮3的角速度为1336131613P P P P w w =。
传动比为1316133631P P P P =w w 。
习题3-3答：1)三个瞬心中，14P、12P 为绝对瞬心，24P 为相对瞬心。
2)不利用其它的三个瞬心，因为它们全是相对瞬心。
3)构件2和4之间的转向关系可以根据瞬心24P 的瞬时绝对速度方向判断。
的瞬时绝对速度方向判断。
习题3-4取比例尺为mmm l 003.0=m ，作图如下，作图如下1) 由图上可知：l l P P P P P v m w m w 241442412224==，根据量得的长度，得，根据量得的长度，得s rad P P P P/455.414.72/14.32102414241224=´==w w 可计算出C 点的速度为：s m CD v l C /4.0003.030455.44=´´==m w2) 构件1、3的瞬心在点13P 处，且为绝对瞬心，因此构件3的角速度为的角速度为()s rad C P v l c /53.2)67.52003.0/(4.0133=´==mw 显然构件3上速度最小点在E 点，则其速度为点，则其速度为s m EP v l E /36.0003.04.4753.2133=´´==mw 3) 要使0=C v ，需瞬心12P 、24P 重合(如图)，两位置分别为0126'=Ð=DAB j ，02227''=Ð=DAB j 。
机械原理课后习题答案.pdf
[解]
（1）取μι作机构运动简图；
μl
=
0.002
m mm
C3
lBC =
l
2 AB
+
l
2 AC
−
l AB
⋅ lAB
⋅ cos135
= 302 + 1002 − 30 ×100 × cos135 = 123 (mm)
B
D
2
1 ω1
A
ϕ1
4
E
（2）速度分析 取C为重合点：C( C2, C3)
vB → vC 2 → vD ,vE → ω2
p(c3)
ω2
2
D
c2
2) 求aC2
aC 2 = aB
+ aCn 2B
+
at C 2B
=
aC 3
+
aCk
2C 3
+ aCr 2C 3
方向： B→A C→B ⊥CB
0 ⊥CБайду номын сангаас向下 ∥BC e
大小： √ √
?
0√
?
E
d
b
其中:
an C 2B
= ω2 2
lBC
=
2.02
4
C P34
1
A P12
题3-1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。
b) P13
P34 B
3
P 23 →∞
2
P12
A
4
C P14→∞
P24
1
题3-1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。
c)
P13 P14 C
4
→∞ P 34
M
vM
机械原理第3章作业解析
也可直接用sin(ψ/2)=AC/l4得出结果。
3-4 如下图，设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。要求踏
板CD在水平位置上下各摆10°，且lCD=500mm， lAD=1000mm，试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。
解：根据已知条件画出A、D、C、C1、C2。 画出两个极限位置AC1、AC2。 由图可知， AC1=BC-AB，AC2=BC+AB， 即：AB=（AC2-AC1）/2 可由图上直接量取AC1、AC2长度 后按上式算出连杆和曲柄的长度。
以D点为圆心，DC1为半径作圆弧，与前述直线交于C2。 参照题5-2，列式计算或作图得出曲柄和摇杆的长度。
设计结果：lAB=38.65mm，lBC=98.2mm。 注意：若C1D顺时针画弧，所得交点C2不可用。
θ 180 k 1 180 1.5 1 36
k1
1.5 1
任取D点，作水平线DA，使lDA=80， 过D点，作直线DC1，长 度为lDC=75，位置为与 DA成45°。 过AC1两点的直线为连杆 与曲柄共线的位置之一。 过A点，作一直线与AC1成 θ=36°，此直线为连杆与曲柄 共线的位置之二。
5、工程上常用 行程速比系数K 表示机构的急回
性质，其大小可由计算式 K (180) /(180) 求
出。
6、曲柄摇杆机构中，最小传动角出现的位置是 曲柄与机架两次共线的位置 。
7、曲柄摇杆机构可演化成偏心轮机构，其演化 途径为 扩大转动副 。
二、判断题
1、曲柄摇杆机构的行程速比系数K不可能等于1。
第3章 连 杆 机 构
一、填空题 1、在四杆机构中，取与 最短杆 相对的杆为机 架，则可得到双摇杆机构。
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机械原理课后习题解答
第3章机构的运动分析3－3 试求图3.3所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。
解瞬心的位置可直接在题图上标出。
此图适当放大。
3－4 在图示的齿轮—连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1／ω3。
3－6 在图示的四杆机构中，L AB＝60 mm，L CD＝90 mm，L AD＝L BC＝120mm，ω2＝10rad／s，试用
瞬心法求：
(1)当φ＝165°时，点C的速度v c；
(2)当φ＝165°时，构件3的BC线上(或其延长线上)速度最小
的一点E速度的大小；
(3)当V C＝0时，φ角之值(有两个解)。
解以选定的比例尺μL作机构运动简图如解图3-6(a)所示。
(1)定出瞬心P13的位置，求V C。
ω3＝V B／L BP13＝ω2L AB／(μL BP13)＝2.56 rad／s
V C＝μL CP l3ω3＝0.4 m／s
(2)定出构件3的BC线上速度最小的一点E位置及速度的大小。
因BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近，故从P13引BC线的垂线交于点E，由图(a)可知V E＝μL P13Eω3＝0.357 m／s
(3)定出V C＝0的两个位置见解图3-6(b)，量出φ1＝26.4°，φ2＝226.6°
解图3-6。