机械原理 第二单元习题答案 中南大学出版

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机械原理课后答案第2章

机械原理课后答案第2章

机械原理课后答案第2章第2章2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的?答:参考教材5~7页。

2-2 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征?答:机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况,可进行运动分析,而且也可用来进行动力分析。

2-3 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时,机构的运动将发生什么情况?答:参考教材12~13页。

2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。

2-5 在计算平面机构的自由度时,应注意哪些事项? 答:参考教材15~17页。

2-6 在图2-20所示的机构中,在铰链C、B、D处,被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的,那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么?答:不能,因为在铰链C、B、D中任何一处,被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用,所以只能算一处。

2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别?答:参考教材18~19页。

2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么?答:参考教材20~21页。

2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装解:342511f=⨯-⨯-=A为复合铰链(b)解:(1)图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致,经分析知该机构共有7个活动构件,8个低副(注意移动副F与F’,E与E’均只算作一个移动副),2个高副;因有两个滚子2、4,所以有两个局部自由度,没有虚约束,故机构的自由度为F=3n- (2p l+p h- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1 (2)如将D处结构改为如图b所示形式,即仅由两个移动副组成。

注意,此时在该处将带来一个虚约束。

因为构件3、6和构件5、6均组成移动副,均要限制构件6在图纸平面内转动,这两者是重复的,故其中有一个为虚约束。

最新中南大学机械原理作业及课后答案

最新中南大学机械原理作业及课后答案

中南大学机械原理作业答案 配机械原理第八版平面机构结构分析1、如图a 所示为一简易冲床设计方案,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l μ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,3=n ,4=l p ,1=h p ,0='p ,0='F 故:00)0142(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l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。

图 b )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) 图 c2)2、试画出图示平面机构的运动简图,并计算其自由度。

图a )解:3=n ,4=l p ,0=h p ,123=--=h l p p n F图 b )解:4=n ,5=l p ,1=h p ,123=--=h l p p n F3、计算图示平面机构自由度。

将其中的高副化低副。

机构中的原动件用圆弧箭头表示。

3-1解3-1:7=n ,10=l p ,0=h p ,123=--=h l p p n F ,C 、E 复合铰链。

3-2解3-2:8=n ,11=l p ,1=h p ,123=--=h l p p n F ,局部自由度3-3 解3-3:9=n ,12=l p ,2=h p ,123=--=h l p p n F4、试计算图示精压的自由度解:10=n ,15=l p ,0=h p 解:11=n ,17=l p ,0=h p13305232=⨯-+⨯='-'+'='n p p p h l 26310232=⨯-⨯='-'+'='n p p p h l0='F 0='FF p p p n F h l '-'-+-=)2(3 F p p p n F h l '-'-+-=)2(310)10152(103=--+⨯-⨯= 10)20172(113=--+⨯-⨯=(其中E 、D 及H 均为复合铰链) (其中C 、F 、K 均为复合铰链)5、图示为一内燃机的构简图,试计算其自由度,并分析组成此机构的基本杆组。

机械原理课后习题答案

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《机械原理》课后习题答案第2章(P27)2-2 计算下列机构的自由度,如遇有复合铰链、局部自由度、虚约束等加以说明。

(a)n=3,p l=3 F=3*3-2*3=3(b)n=3,p l=3,p h=2 F=3*3-2*3-2=1 (B处有局部自由度)(c)n=7,p l=10 F=3*7-2*10=1(d)n=4,p l=4,p h=2 F=3*4-2*4-2=2 (A处有复合铰链)(e)n=3,p l=4 F=3*3-2*4=1 (A或D处有虚约束)(f)n=3,p l=4 F=3*3-2*4=1 (构件4和转动副E、F引入虚约束)(g)n=3,p l=5 F=(3-1)*3-(2-1)*5=1 (有公共约束)(h)n=9,p l=12,p h=2 F=3*9-2*12-2=1 (M处有复合铰链,C处有局部自由度)2-3 计算下列机构的自由度,拆杆组并确定机构的级别。

(a)n=5,p l=7 F=3*5-2*7=1由于组成该机构的基本杆组的最高级别为Ⅱ级杆组,故此机构为Ⅱ级机构。

(b)n=5,p l=7 F=3*5-2*7=1此机构为Ⅱ级机构。

(c)n=5,p l=7 F=3*5-2*7=1拆分时只须将主动件拆下,其它构件组成一个Ⅲ级杆组,故此机构为Ⅲ级机构。

2-4 验算下列运动链的运动是否确定,并提出具有确定运动的修改方案。

(a)n=3,p l=4,p h=1 F=3*3-2*4-1=0 该运动链不能运动。

修改方案如下图所示:(b)n=4,p l=6 F=3*4-2*6=0 该运动链不能运动。

或修改方案如下图所示:或第3章(P42)3-2 下列机构中,已知机构尺寸,求在图示位置时的所有瞬心。

(a)(b)(c)(a) v3=v P13=ω1P14P13μl3-6 在图示齿轮连杆机构中,三个圆互作纯滚,试利用相对瞬心P13来讨论轮1与轮3的传动比i13。

第5章(P80)5-2 一铰接四杆机构(2)机构的两极限位置如下图:(3)传动角最大和最小位置如下图:∵v p13=ω1P16P13μl=ω3P36P13μl∴i13=ω1/ω3=P36P13 / P16P13(1) ∵a+d=3.5 ,b+c=4∴a+d<b+c又∵最短杆为连架杆∴此机构为曲柄摇杆机构,可以实现连续转动与往复摆动之间的运动变换。

中南大学 机械原理 习题(25页)

中南大学 机械原理 习题(25页)

E 2′
分析:
C1
2
3
B1 B2 1 60
45°
5 6
A °4 D
C 2 E 1 S12
E2
30
60
题8-15: 试设计如图所示的六杆机构。该机构当原动件1自
y轴顺时针转过φ12=60°时,构件3顺时针转过ψ12=45 °
恰轴与重x合。此时滑块6自E 1移动到E 2, 位移
。试确定
S12=20mm铰链B 及C 的位置。
K ?1
2.5
E
B1 θ
ψ
D
C 1′ A
B2
题8-24.图示为一已知的曲柄摇杆机构,现要求用一连杆将摇
杆CD 和滑块F联接起来,使摇杆的三个已知位置 C 1D 、 C
2D 、 C 3D 和滑块的三个位置F 1 、F 2、 F 3相对应。试
确定此连杆的长度及其与摇杆CD 铰接点的位置。
解:
C 2C 3 C1
=200mm,L AD =80mm; 构件AB
为原动件,沿顺时针方向匀速回转 ,试确定:
(1)、四杆机构ABCD 的类型;
(2)、该四杆机构的最小传动角 γmin ;
B C
(3)、滑块F 的行程速比系数K. 解1)、双曲柄机构
γmin A
D
90°
E
2)、
F
题8-9、在图示的连杆机构中,已知各构件的尺寸为:
又: ∠3 =1 ∠C
2OF
2 ∴ ∠4 =
1 2
∠C
2OF
∴ ∠5 = ∠4
∴△OC 2A ≌△OFA
∴AC 2=AF
O
4 35
F
21
A
B
题8-25.图示为一牛头刨床的主传动机构,已知 L AB =L7DE5=m1m0,0mm, 行程速比系数K=2, 刨头5的行程H=300mm, 要求 在整个行程中,推动刨头5有较小的压力角,试设计此机构。

机械原理第二章练习题答案

机械原理第二章练习题答案

机械原理第二章练习题答案一、选择题1. 机械原理中,下列哪个不是机构的基本要素?A. 构件B. 运动副C. 力D. 运动链答案:C2. 机械原理中,平面机构自由度的计算公式是:A. F = 3(n-1) - 2pB. F = 3n - 2pC. F = 3(n-1) + 2pD. F = 3n + 2p答案:B3. 以下哪个不属于平面四杆机构的基本类型?A. 双曲柄机构B. 双摇杆机构C. 曲柄摇杆机构D. 曲柄滑块机构答案:D二、填空题1. 机械原理中,平面机构的自由度是指机构具有的独立运动参数的数目,其计算公式为 \( F = 3n - 2p \),其中 \( n \) 代表构件数,\( p \) 代表运动副数。

2. 平面四杆机构按照其运动特点可以分为双曲柄机构、双摇杆机构和曲柄摇杆机构,其中曲柄摇杆机构具有一个曲柄和一个摇杆。

三、简答题1. 简述平面机构的自由度对机械运动的影响。

答:平面机构的自由度决定了机构的运动能力。

自由度越高,机构的运动可能性越大,但同时也可能导致机构的控制更加复杂。

自由度为零时,机构处于完全约束状态,无法运动;自由度为1时,机构具有一个独立运动;自由度大于1时,机构具有多个独立运动。

2. 说明平面四杆机构的类型及其特点。

答:平面四杆机构分为三种基本类型:- 双曲柄机构:两个曲柄,无摇杆,运动平稳,但结构复杂。

- 双摇杆机构:两个摇杆,无曲柄,运动不平稳,结构简单。

- 曲柄摇杆机构:一个曲柄和一个摇杆,运动平稳,应用广泛。

四、计算题1. 已知一个平面机构由5个构件组成,其中转动副3个,滑动副2个,请计算该机构的自由度。

解:根据自由度计算公式 \( F = 3n - 2p \),代入 \( n = 5 \) 和 \( p = 5 \)(转动副和滑动副总数),得到 \( F = 3 \times 5- 2 \times 5 = 7.5 \)。

由于自由度必须是整数,这里需要重新检查题目数据或假设条件。

中南大学 机械原理 第二章作业题答案

中南大学 机械原理 第二章作业题答案

G
H
ED = FC=GH EF = DC 只有这样才能使得GH保持平行于机架移动, EG = HC 而不会引起倾斜 (3)作用: 使EFG部分与DCH部分相连接,并使 EFG部分重复DCH部分的运动
17B 7
6 H I 5 7 J 0
E 4
3 C F 7 B 2
A
7
1
1'
5' D 4 5
A
2
1
G
B
F 3n 2 PL PH P F
3 11 2 17 2 1
BL
1、6为原动件
F=2
+
+
Ⅱ级机构
+
2、6为原动件
Ⅲ级机构
BL
2
1 4
D
5
E
பைடு நூலகம்
B
C
3
2、折叠 F 3n 2 PL PH 3 4 2 5 1 运动过 1 程
3、折叠 状态
A
1' 2
D4
5'
E
B3 C BL
19、在如图所示的机构中,在铰链B、C、D处,被连接的两构件 上连接点的轨迹都是重合的,那么能说该机构有三个约束吗(5)?
C B A
分析: (1)、运动简图
(2)、自由度:
F 3 3 2 4 1 0
该方案的机构不能运动
(3)、修改方案:
BL
21、图示为一内燃机的机构简图,试计算其自由度,并分析组 成此机构的基本干组。如果在该机构中改选EG为原动件,试问 组成此机构的基本干组是否与前有所不同。
+ + + +

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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

机械原理第二章练习题答案

机械原理第二章练习题答案

机械原理第二章练习题答案机械原理第二章练习题答案第一题:一个质量为10kg的物体以2m/s的速度向上运动,经过2s后速度变为4m/s,请问这个物体所受到的力是多少?解析:根据牛顿第二定律,力等于质量乘以加速度。

首先计算加速度,加速度等于速度变化量除以时间,即(4m/s - 2m/s) / 2s = 1m/s²。

然后将加速度代入公式,力等于质量乘以加速度,即10kg * 1m/s² = 10N。

所以这个物体所受到的力是10N。

第二题:一个力为20N的物体受到一个与其运动方向相反的恒力作用,物体的加速度为4m/s²,请问物体的质量是多少?解析:根据牛顿第二定律,力等于质量乘以加速度。

将已知数据代入公式,20N = 质量* 4m/s²。

解方程可得质量= 20N / 4m/s² = 5kg。

所以物体的质量是5kg。

第三题:一个质量为2kg的物体受到一个力为10N的作用,物体的加速度是多少?解析:根据牛顿第二定律,力等于质量乘以加速度。

将已知数据代入公式,10N = 2kg * 加速度。

解方程可得加速度 = 10N / 2kg = 5m/s²。

所以物体的加速度是5m/s²。

第四题:一个质量为5kg的物体受到一个力为30N的作用,物体的加速度是多少?解析:根据牛顿第二定律,力等于质量乘以加速度。

将已知数据代入公式,30N = 5kg * 加速度。

解方程可得加速度= 30N / 5kg = 6m/s²。

所以物体的加速度是6m/s²。

第五题:一个质量为10kg的物体受到一个力为50N的作用,物体的加速度是多少?解析:根据牛顿第二定律,力等于质量乘以加速度。

将已知数据代入公式,50N = 10kg * 加速度。

解方程可得加速度= 50N / 10kg = 5m/s²。

所以物体的加速度是5m/s²。

通过以上练习题,我们可以看到牛顿第二定律在解决物体运动问题中的应用。

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第二章习题及解答2-1 如题图2-1所示为一小型冲床,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。

(a)(b)题图2-1解:1)分析该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成,其中菱形构件1为原动件,绕固定点A作定轴转动,通过铰链B与滑块2联接,滑块2与拨叉3构成移动副,拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动,圆盘通过铰链与连杆5联接,连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。

2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b)所示。

3)自由度计算其中n=5,P L=7, P H=0,F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1故该机构具有确定的运动。

2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。

(a)(b)题图2-2解:1)分析该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成,其中飞轮曲柄1为原动件,绕固定点A作定轴转动,通过铰链B与连杆2联接,连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接,扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动,活塞与机架之间构成移动副。

2) 绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b)所示。

3)自由度计算其中n=4,P L=5, P H=1F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1故该机构具有确定的运动。

2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案,设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转,然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。

试根据机构自由度分析该方案的合理性,并提出修改后的新方案。

题图2-3解:1)分析2)绘制其机构运动简图(图2-3 b)选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b )所示。

3)计算机构自由度并分析其是否能实现设计意图由图b 可知,45200l h n p p p F ''===== 故l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯+--=因此,此简易冲床根本不能运动,需增加机构的自由度。

4)提出两种修改方案为了使机构能运动,应增加机构的自由度。

方法可以是: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 图d 给出其中的两种方案。

新方案中:562l h n p p ===新方案的机构自由度:35(262)1F =⨯-⨯+=改进后的方案具有确定的运动。

2-4 如题图2-4所示为一小型压力机,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。

(a )(b ) 题图2-4解:1)分析该压力机由齿轮1、偏心轮1’、连杆2、导杆3、叉形连杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8所组成,其中齿轮1与偏心轮1’固定连接组成一个构件,且为原动件,偏心轮1’与连杆2通过转动副联接,连杆通过铰链推动导杆移动,导杆的另外一端与连杆4构成转动副,连杆4的中部有一个滚子6,齿轮5的端面加工有一个凹槽,形成一个端面槽形凸轮,滚子6嵌入凸轮槽中,叉形连杆4另外一端与滑块7构成移动副,滑块7通过铰链与冲头联接,驱动冲头滑块作往复上下冲压运动。

2)作机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b )所示。

3)计算该机构的自由度81021(D )l h n p p p F ''=====处滚子的转动3(2)38(21020)11l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯+--=故该机构具有确定的运动。

2-5 如题图2-5所示为一人体义腿膝关节机构,若以胫骨1为机架,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。

(a )(b ) 题图2-5解:1)分析该机构所有构件均为杆状,且都是通过转动副相联接, 2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b )所示。

3)计算自由度570l h n p p p F ''=====3(2)35271l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=故该机构具有确定的运动。

2-6 计算图2-6所示压榨机机的机构自由度。

(a )(b )题图2-6解:该机构中存在结构对称部分,构件4、5、6和构件8、9、10。

如果去掉一个对称部分,机构仍能够正常工作,故可将构件8、9、10上转动副G 、H 、I 、D 处带来约束视为虚约束;构件7与构件11在左右两边同时形成导路平行的移动副,只有其中一个起作用,另一个是虚约束;构件4、5、6在E 点处形成复合铰链。

机构中没有局部自由度和高副。

去掉机构中的虚约束,则得到图(b)中实线所示的八杆机构,其中活动构件数为7=n ,机构中低副数10=lP ,于是求得机构的自由度为:11027323=⨯-⨯=--=hl P P n F故该机构具有确定的运动。

2-7 计算题图2-7所示测量仪表机构的自由度。

题图2-7解:1)分析该机构包括6个活动构件,其中导杆与扇形齿轮固联在一起组成构件5,齿轮与指针固联在一起组成构件6。

2)计算自由度活动构件数为6n =,机构中低副数L 8P =,高副数H 1P =于是求得机构的自由度为: L H 32362811F n P P =--=⨯-⨯-=故该机构具有确定的运动。

2-8 如题图2-8所示为一物料输送机构,试绘制机构运动简图,并计算机构的自由度。

(a )(b )题图2-8解1)分析该机构中共包含有8个构件,且所有构件均通过转动副联接,其中曲柄为原动件。

2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图2-8(b )所示。

3)计算自由度活动构件数为7n =,机构中低副数L 10P =,高副数H 0P =于是求得机构的自由度为: L H 323721001F n P P =--=⨯-⨯-=故该机构具有确定的运动。

2-9 如题图2-8所示为一拟人食指机械手,试绘制该机构的运动简图,并计算机构的自由度。

(a )(b )题图2-9解:1)分析该机构共有8个构件,其中手掌体为机架,活塞A 作直线移动,为原动件,其余运动副均为转动副。

2)绘制运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图2-9(b )所示。

3)自由度计算机构中活动构件数:710000l h n p p p F ''=====3(2)372101l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=故该机构具有确定的运动。

2-9 如题图2-9所示为某一机械中制动器的机构运动简图,工作中当活塞杆1被向右拉时,通过各构件传递运动迫使摆杆4、6作相向摆动,制动块压紧制动轮实现制动;当活塞杆1被向左拉时,迫使构件4、6作反相摆动,此时制动块与制动轮脱离接触,不起制动作用。

试分析该机构由不制动状态过渡到制动状态时机构自由度变化情况。

解:1)分析工作过程制动过程中闸瓦经历了不接触制动轮,到单边闸瓦接触制动轮,再到两侧闸瓦全部压紧制动轮三种情况。

闸瓦接触到制动轮之后,摆杆停止摆动,此时的摆杆可认为变成了机架的一部分,因此,制动过程中机构的构件数目会发生变化。

1)未刹车时,刹车机构的自由度680l h n p p p F ''=====3(2)36282l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2)闸瓦,G J 之一刹紧车轮时,刹车机构的自由度570l h n p p p F ''=====3(2)35271l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=3) 闸瓦,G J 同时刹紧车轮时,刹车机构的自由度460l h n p p p F ''=====3(2)34260l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2-10题4-3图为外科手术用剪刀。

其中弹簧的作用是保持剪刀口张开,并且便于医生单手操作。

忽略弹簧,并以构件1为机架,分析机构的工作原理,画出该机构的运动简图。

(a )(b ) 题图2-10解:1)工作原理分析若以构件1为机架,则该手术用剪刀由机架1、原动件2、从动件3、4组成,共4个构件。

属于平面四杆机构。

当用手握住剪刀,即构件1(固定钳口)不动时,驱动构件2,使构件2绕构件1转动的同时,通过构件3带动构件4(活动钳口)也沿构件1(固定钳口)上下移动,从而使剪刀的刀口张开或闭合。

2)绘制运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图2-10(b )所示。

3)自由度计算340l h n p p p F ''=====3(2)33240l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2-11 如题图2-11所示为一内燃机简图,试计算该机构的自由度,并确定该机构的级别,若选构件5为原动件,该机构又是几级机构。

(a )(b )(c )题图2-11解:1)计算此机构的自由度3(2)372101l h F n p p p F ''=-+--=⨯-⨯=2)取构件AB为原动件时,机构的基本杆组图如图b所示,此机构为Ⅱ级机构。

3)取构件EG为原动件时,机构的基本杆组图如图c所示,此机构为Ⅲ级机构。

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