机械原理课程-习题集及作业问题讲评
《机械原理》课后习题附答案
CB D BC平面机构结构分析专业———班级———学号———姓名——— 1.图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 上的凸轮与杠杆3 组成的凸轮机构将使冲头4 上下运动以达到冲压目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
C B 35 A 24 1解：1）取比例尺μ1＝1mm/mm 绘制机构运动简图2）分析是否能实现设计意图由图：n=3 pι=4 p h=1因为:F=3n-2pι-p h =3x3-2x4-1=0因此，此简易冲床不能运动。
因为由构件3，4，5 及运动副B，C，D 组成不能运动的刚性机架3）提出修改方案为了使此机构能运动，应增加机构的自由度。
修改方案：D(1 (2DG7D 64C EF9 38B 2 A122如图所示为一小型压力机。
图中齿轮 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。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
b)解：计算该机构的自由度n=7， p ι=9， p h =2 F=3n-2p e -p h =3x7-2x8-2=13. 试计算下列二图所示齿轮连杆组合机构的自由度。
图中相切的圆周表示一对齿轮传动的节圆；凡局部自由度、复合铰链和虚约束均需明确指出。
解：a ）解n=4 P ι=5 Ph=1F=3x4-2x5-1=134 C A复合铰链1a)BD 5b）解：n＝6 Pι=7 Ph=3F＝3×6－2×7－3＝14.试计算下列二图所示压榨机的自由度。
图a 中，左右两半完全对称；图b 中，CD = FI = KL = KM = FJ = CE，LI =KF = MJ = JE = FC = ID。
机械原理习题集答案演示教学
机械原理习题集答案平面机构的结构分析1、如图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组成的凸轮机构将使冲头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），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解1）取比例尺i绘制其机构运动简图（图b）。
2）分析其是否能实现设计意图。
图a）由图b 可知，n3，P i 4，P h 1，p 0， F 0故：F 3n （2p i P h p ） F 3 3 （2 4 1 0） 0 0因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度3）提出修改方案（图c）。
为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c给出了其中两种方案）图c1）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度图a)3、计算图示平面机构的自由度。
将其中的高副化为低副。
机构中的原动件用圆弧箭头表示解3—1: n 7, p i 10 , p h 0, F 3n 2p i解：n 3, p i 4 , P h 0 , F 3n 2p i P h 1解：n 4, p i5, P h 1 , F 3n 2 p i Ph 1E3- 1P h 1 , C、E复合铰链2r2解3-2: n 8, p i 11 , P h 1 , F3n 2p i P h 1，局部自由度4ch-3解3-3: n 9 , p i 12 , p h 2, F3n 2p i p h 1解：n 10，P i 15， P h 0 p 2p i p h 3n 2 50 3 3 1F 0F 0F 3n aPh p) F 3 10 (2 15 0 1) 0 1 （其中E 、D 及H 均为复合铰链）解：n 11 , p i 17 , P h 0 p 2 p l p h 3n 2 10 3 62 F 3n (2p i P h p) F3 11 (2 17 0 2) 0 1 （其中C 、F 、K 均为复合铰链）匚 3 1011C E 3 G —5 4、试计算图示精压机的自由度5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基 本杆组。
机械原理习题集解答
A
D
解答：（1）因为 l AB l AD 55 25 80 lBC lCD 40 50 90 ，满足曲柄存在的杆长条件，所以最短
杆 AD 就是双整转副构件。 （2）当以 AB 或 CD 杆为机架时， AD 杆成为曲柄， BC 杆成为摇杆，得到曲柄摇杆机构。 （3）当以 AD 杆
3
13、对图示的机构进行组成分析，判断当分别以构件1、3、7作为原动件时，机构的级别会有何变化? 解答： 计算机构的自由度。此机构没有复合铰链、局部自由度和虚约束，
n 7 PL 10 PH 0 ，因此机构自由度为 F 3n 2PL PH 1
机构的结构分析： 1． 当以构件1作为原动件时，机构的杆组拆分如图a所示，机构的级别为Ⅱ级； 2． 当以构件3作为原动件时，机构的杆组拆分如图b所示，机构的级别为Ⅱ级； 3．当以构件7作为原动件时，机构的杆组拆分如图c所示，机构的级别为Ⅲ级。
机械原理
习题集解答
刘冠阳 郭卫东
北京航空航天大学机器人研究所 2013 年 1 月
机构的组成原理
1、什么是构件，什么是运动副？ 解答：独立运动的单元体称为构件。由两个构件直接接触组成的可动的连接称为运动副。
2、运动链是怎样形成的？它与机构有什么关系？ 解答：把若干个构件用运动副连接起来所形成的构件系统称为运动链。如果取运动链中的某个构件为机架， 当运动链中的一个或若干个构件相对于机架（参考坐标系）按规定的运动规律做相对独立的运动时，而该运 动链中的其余构件能够随之按确定的规律运动，则就把这样的运动链称为机构。
(1) AB 为主动件时，在图上标出机构在虚线位置时的压力角 和传动角 ；
(2) 分析机构在实线位置（合闸）时，在触头接合力 Q 作用下机构会不会打开，为什么？ 解答：（1）如右图所示。
机械原理习题集解答
3、什么是连杆机构的急回特性？如何来衡量急回特性？什么叫极位夹角，它和机构的急回特性有什么关系？ 解答：原动件曲柄匀速转动时，执行从动件往复运动。当执行从动件往复运动的平均速度（或角速度）不相 等时，如工作行程慢，空回行程快，这种特性就称为急回特性。急回特性是用行程速比系数 K 来衡量的。
K
执行从动件空回行程平均(角)速度 执行从动件工作行程平均(角)速度
AB1 和 AB2 所夹的锐角，就是极位夹角 ，如右上图所示。因极位夹角 0 ，因此该机构存在急回特性。
（2）当构件 CD 为主动件时，机构为 DCE 对心曲柄滑块机构，所以滑块 E 在运动过程中无急回特性。
6、什么是连杆机构的压力角和传动角？四杆机构(铰链四杆机构和曲柄滑块机构)的最大压力角发生在什么位 置？ 解答： 连杆机构的压力角 a 是执行从动件上某点所受驱动力与力作用点速度所夹的锐角。 传动角 是压力角 a 的余角，即 90 a 。四杆机构的最大压力角发生在曲柄位于与两个固定铰链连线重合的答： （1）因为 l AB l AD 55 25 80 l BC l CD 40 50 90 ，满足曲柄存在的杆长条件，所以最短 杆 AD 就是双整转副构件。 （2）当以 AB 或 CD 杆为机架时， AD 杆成为曲柄， BC 杆成为摇杆，得到曲柄摇杆机构。 （3）当以 AD 杆为机架时，得到双曲柄机构。 （4）当以 BC 杆为机架时，得到双摇杆机构。
F 3n 2 PL PH 3 9 2 13 1
该运动链的自由度等于原动件数目，因此具有确定的运动。
12、什么是机构的组成原理？什么是基本杆组？如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 解答：任何一个机构都是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上构成的，这就是机构的组成原理。不 可再分的、自由度为零的构件组，称之为基本杆组；最简单的基本杆组是由2个构件3个低副组成的杆组，称 之为Ⅱ级杆组。由4个构件6个低副组成，其特征是具有一个三副构件，称为Ⅲ 级杆组。机构分解出的基本杆 组的最高级别为机构的级别。
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[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
机械原理课后全部习题解答
机械原理课后全部习题解答文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]《机械原理》习题解答机械工程学院目录第1章绪论 (1)第2章平面机构的结构分析 (3)第3章平面连杆机构 (8)第4章凸轮机构及其设计 (15)第5章齿轮机构 (19)第6章轮系及其设计 (26)第8章机械运动力学方程 (32)第9章平面机构的平衡 (39)第一章绪论一、补充题1、复习思考题1)、机器应具有什么特征机器通常由哪三部分组成各部分的功能是什么2）、机器与机构有什么异同点3）、什么叫构件什么叫零件什么叫通用零件和专用零件试各举二个实例。
4）、设计机器时应满足哪些基本要求试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。
2、填空题1)、机器或机构，都是由组合而成的。
2）、机器或机构的之间，具有确定的相对运动。
3）、机器可以用来人的劳动，完成有用的。
4）、组成机构、并且相互间能作的物体，叫做构件。
5）、从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。
6）、构件是机器的单元。
零件是机器的单元。
7）、机器的工作部分须完成机器的动作，且处于整个传动的。
8）、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。
9）、构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。
3、判断题1)、构件都是可动的。
（）2）、机器的传动部分都是机构。
（）3）、互相之间能作相对运动的物件是构件。
（）4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。
（）5）、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。
（）6）、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。
（）7）、机构中的主动件和被动件，都是构件。
（）2 填空题答案1）、构件 2）、构件 3）、代替机械功 4）、相对运动 5）、传递转换6）、运动制造 7）、预定终端 8）、中间环节 9）、确定有用构件3判断题答案1）、√ 2）、√ 3）、√ 4）、√ 5）、× 6）、√ 7）、√第二章 机构的结构分析2-7 是试指出图2-26中直接接触的构件所构成的运动副的名称。
《机械原理习题集》原稿
机械原理习题集姓名专业班级学号交通与机械工程学院基础教研室目录第一章绪论 (1)第二章平面机构的结构分析 (2)第三章平面机构的运动分析 (9)第四章平面机构的力分析 (24)第五章机械效率与自锁 (32)第六章机械的平衡 (39)第七章机器的运转及其速度波动的调节 (44)第八章平面连杆机构 (52)第九章凸轮机构及其设计 (62)第十章齿轮机构及其设计 (70)第十一章齿轮系及其设计 (83)第一章绪论选择填空1、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间 B 产生任何相对运动。
A、可以B、不能2、构件是组成机器的 B 。
A、制造单位B、独立运动单元C、原动件D、从动件简答题1、什么是机构、机器和机械？机构：在运动链中，其中一个件为固定件（机架），一个或几个构件为原动件，其余构件具有确定的相对运动的运动链称为机构。
机器：能代替或减轻人类的体力劳动或转化机械能的机构。
机械：机器和机构的总称。
2、机器有什么特征？（1）经过人们精心设计的实物组合体。
（2）各部分之间具有确定的相对运动。
（3）能代替或减轻人的体力劳动，转换机械能。
3、机构有什么特征？（1）经过人们精心设计的实物组合体。
（2）各部分之间具有确定的相对运动。
4、什么是构件和零件？构件：是运动的单元，它可以是一个零件也可以是几个零件的刚性组合。
零件：是制造的单元，加工制造不可再分的个体。
第二章平面机构的结构分析判断题1、具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。
（√）2、具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。
（√）3、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性。
（×）4、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。
（×）选择填空1、原动件的自由度应为 B 。
A、0B、1C、22、机构具有确定运动的条件是 B 。
A、自由度>0B、自由度＝原动件数C、自由度>13、由K个构件汇交而成的复合铰链应具有 A 个转动副。
机械原理运动分析习题课后解答ppt课件
编辑版pppt
P13
6
题3-6
解：2 ）＝ 当 1 6 时 5vE ， ?
E
C
B P23
3
ω2 φ
P34
4
vB 2
A P12
CC 1
P14 D
题3-4
vE 3lE331 P30.35m 7/s 44
BB
ωω22 φφ
22
AA
11
DD 题题33--44
编辑版pppt
P13
7
题3-6
解：3）vC 当 0时， ?3
大小： ？ √
？
(b3)
b1 , b2
vB3 0 3vC3/lCD 0
vC3 0
p ' (n') (d 3 ' )
根据影象法，得：
b
a B 3 a B n 3 a B t3 a B 2 a B k 3 B 2 a B r3 B 2
方向： B→ D ⊥ BD B→ A √ ∥CD
大小： 0 ？ √
a3[l11 2co1s(2)l22 2]/co 2s
编辑版pppt
24
题3-25
1(o )
50
120
220
2(o )
351.063 349.125 18.316
2(rad/)s 2.169 1.697
2.690
2(rad/2s) 25.109 28.842 20.174
v3(m/s) 0.867 0.770 0.389
y
s3
l1l2 s3e
编辑版pppt
x
23
题3-25
解：1、位置分析 l1l2 s3e
2a csrine [l(1s in1)/l2] s3l1c o1sl2c o2s
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作业问题讲评
5-1 题图5-1所示铰链四杆机构，已知lBC=50mm，lCD=35mm， lAD=30mm，AD为机架，
作业问题讲评
P∞02
3-1 求题图3-1所示机构的全部瞬心，并说明那些事绝对瞬心
P∞23
P∞23
0123 ∨∨∨ P01 P12 P23 ∨∨ P02 P13 ∨ P03
P12
P01
P13
P∞03 P∞03
第三章 平面机构的运动分析
3-2 题图3-2所示机构中，已知lAB=lBC=20mm，lCD=40mm, ∠α=∠β=90°,ω1=100rad/s。试用瞬心法求C点的速度的大 小和方向。
第五章 平面连杆机构及其设计
第五章 平面连杆机构及其设计
5-1 题图5-1所示铰链四杆机构，已知lBC=50mm，lCD=35mm， lCD=30mm，AD为机架，
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大 值；
（2）欲使此机构为双曲柄机构，求lAB的取值范围； （3）欲使此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。
第五章 平面连杆机构及其设计
5-2 题图5-2所示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄 的条件。若偏距e=0，则杆AB为曲柄的条件又是什么？
第五章 平面连杆机构及其设计
5-2 题图5-2所示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄 的条件。若偏距e=0，则杆AB为曲柄的条件又是什么？
解：依据有四杆机构曲柄的条件， lAB+lAD≤lBC+lCD，
第三章 平面机构的运动分析
3-3 题图3-3所示为按正确比例画出的机构运动简图。构件1 以等角速度顺时针转动且ω1=10rad/s。试求：
（1）在图上标出全部瞬心。 （2）机构在此位置时构件3的角速度的大小及方向。
第三章 平面机构的运动分析
3-3 题图3-3所示为按正确比例画出的机构运动简图。构件1
第十五章 机械的平衡设计与实验
第一章 绪论
第一章 绪论
1-1 说明机构和机器的相同点和不同点。
第一章 绪论
1-2 电子手表和石英手表的差异在何处，那种属于机械范畴。
第一章 绪论
1-3 机械式手表属于机构还是机器，为什么？
第一章 绪论
1-4 脚踏自行车和电动自行车相比，那种属于机器范畴，它 们都是机械吗？
列速度矢量方程 vB2=vB1+vB2B1 p
√√ √ ？√ ？
vB2=μv pb2 方向：p→b2
列加速度矢量方程 π aB2=anB1+aKB2B1+arB2B1
b2 b1
b’2
vB2B1 ω1
aKB2B1
√√ √ ？√ √
√ ？ b’1
aKB2B1=2ω1vB2B1
k aB2=μaπb’2 方向：π→b’2
第二章 平面机构的结构分析
2-2 抄画题图2-2所示机构简图，计算自由度。若有局部自由 度、复合铰链、虚约束，请在图上明确指出
（l）
（m）
第二章 平面机构的结构分析
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
（a） （d）
（b）
（c）
（e）
作业问题讲评
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大 值；
（2）欲使此机构为双曲柄机构，求lAB的取值范围； （3）欲使此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。
（3）若此机构为双摇杆机构，则
按照杆长条件：lAB+lBC ＞ lCD + lAD，若AB杆为最短杆，那 么，lAB ＞15mm；若AD杆为最短杆，则
第三章 平面机构的运动分析
3-6 在题图3-6所示机构中，原动件以ω1=20rad/s等速转动， lAB=100mm，lBC=lCD=400mm。试用相对运动图解法求构件2、 3的角速度ω2、ω3及角加速度α2、α3。
第三章 平面机构的运动分析
3-7 题图3-7所示机构运动简图的比例尺为μl=0.005m/mm， 原动件的角速度 ω1=10rad/s，且为常数。试用相对运动图解 法求构件2、3的角速度角速度ω2、ω3及角加速度α2、α3。
其中： D点在无穷远处 ，那么， 杆 lAD=∞； lCD=∞； 所以， lABmax=15mm lAB+lAD-lCD≤lBC
即： a+e ≤b
当e=0时，则 a ≤b
第五章 平面连杆机构及其设计
5-3 如题5-2图所示偏置曲柄滑块机构，已知le=10mm， lAB=20mm，lBC=70mm。试作图求：
解 n ＝9，PL ＝13，PH＝0 F＝3n－2PL－PH ＝3×9－2×13－0 ＝1
作业问题讲评
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
作业问题讲评
2-3 画出题图2-3所示机构简图并计算自由度
（b）
虚约束
（e）
复合铰链
第二章 平面机构的结构分析
2-4 依据题图2-4b，修改题图2-4b的小冲床机构，使其自由 度F=1。要求提出多种修改方案
lAD+lBC＞lAB+lCD， 30+50＞lAB+35，lAB ＜45 ，所以， 15＜lAB＜45
若AB杆为最长杆，AD杆为最短杆， lAD+lAB＞lBC+lCD， 30+lAB＞50+35，则 lAB＞55mm；
若AB杆最长杆的另一种情况（与其他三杆拉直共线）, 故，
lAB＜115mm= lAD+lBC+lCD ，所以 55＜lAB＜115
（1）滑块行程的长度H； （2）曲柄为原动件时，机构的最小传动角γmin； （3）滑块为原动件时，机构的死点位置。
第五章 平面连杆机构及其设计
5-3 如题5-2图所示偏置曲柄滑块机构，已知le=10mm， lAB=20mm，lBC=70mm。试作图求：
（1）滑块行程的长度H； （2）曲柄为原动件时，机构的最小传动角γmin； （3）滑块为原动件时，机构的死点位置。
第三章 平面机构的运动分析
3-5 题图3-5所示为已知机构运动简图，且μl=0.001m/mm， ω1=100rad/s且为常数，试用相对运动图解法求出构件3上E 点的速度及加速度。
第三章 平面机构的运动分析
3-5 题图3-5所示为已知机构运动简图，且μl=0.001m/mm， ω1=100rad/s且为常数，试用相对运动图解法求出构件3上E 点的速度及加速度。
第三章 平面机构的运动分析
3-8 题图3-8所示机构运动简图，比例尺为μl=0.001m/mm， 原动件1的角速度 ω1=10rad/s，方向顺时针；角加速度 α1=100rad/s，方向为逆时针。试求构件3的速度v3和加速度a2。
作业问题讲评
3-8 题图3-8所示机构运动简图，比例尺为μl=0.001m/mm， 原动件1的角速度 ω1=10rad/s，方向顺时针；角加速度 α1=100rad/s，方向为逆时针。试求构件3的速度v3和加速度a2。
以等角速度顺时针转动且ω1=10rad/s。试求： （1）在图上标出全部瞬心。
（2）机构在此位置时构件3的角速度的大小及方向。
0123 ∨∨∨ P01 P12 P23 ∨∨ P02 P13 ∨ P03
P∞12
P01
P03
P∞12 P23
P13
P02
第三章 平面机构的运动分析
3-4 求题图3-4所示为按照正确比例画出的机构运动简图。已 知ω1=10rad/s，且为常数。试用瞬心法求构件3的角速度。
（a）
（b）
第二章 平面机构的结构分析
2-5 对题图2-5所示机构进行杆组分析并确定机构级别
（a） Ⅲ级机构
（b） Ⅱ级机构
第二章 平面机构的结构分析
2-6 试在题图2-6所示四杆机构的基础上，通过附加杆组，构 成自由度F=1的六杆机构。
第二章 平面机构的结构分析
2-7 对题图2-7所示机构进行高副低代，并校核代换前后的自 由度是否相等。
《机械原理》
——习题集及作业问题讲评—— 丁洪生
北京理工大学机械与车辆学院 二零一二年二月
第一章 绪论
目录
第二章 平面机构的结构分析
第三章 平面机构的运动分析
第五章 平面连杆机构及其设计
第六章 凸轮机构及其设计
第七章 齿轮机构及其设计
第十一章 轮系及其设计
第四章 平面机构的力分析
第十四章 机械系统动力学
aB2=μaπb’2 方向：π→b’2
第三章 平面机构的运动分析
3-9 对于题图3-2所示机构试用解析法求构件2、3的角速度ω2、 ω3及角加速度α2、α3。
第三章 平面机构的运动分析
3-10 在题图3-10所示正切机构中，已知原动件位置及构件尺 寸，原动件等速转动，角速度ω1=1rad/s，转向如图所示。试 用解析法求构件3的速度v3，及加速度a3。
2-7 对题图2-7所示机构进行高副低代，并校核代换前后的自 由度是否相等。
F＝3n－2PL－PH ＝3×4－2×5－1 ＝1
∵机构具有一个原
动件，且等于F
∴该机构具有确定 的相对运动
该机构的级别为 Ⅲ机构
第三章 平面机构的运动分析
第三章 平面机构的运动分析
3-1 求题图3-1所示机构的全部瞬心，并说明那些事绝对瞬心