西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課后答案第3章

1、第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析題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)Pj直接標(biāo)注在圖上）解：OOOOP2P3F23(P24)Pl3(P34)(a)P134C4lCP12AMB3Pi(b)P34CBMF24F34P?4(d)Pl4題3-4在圖示在齒輪-連桿機(jī)構(gòu)中，試用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動(dòng)比w1/w3.c2P12P23St-Pl3Pl6A1解：1）計(jì)算此機(jī)構(gòu)所有瞬心的數(shù)目KN（N1）2152）為求傳動(dòng)比13需求出如下三個(gè)瞬心R6、P36、P13如圖3-2所示。;1巳6只33）傳動(dòng)比仁3計(jì)算公式為：3P16P13題3-6在圖a所示的四桿機(jī)構(gòu)中，IAB=60mmlcD=90mmla

2、d=1BC=120mm«2=10rad/s，試用瞬心法求:CP34BP23A-P1:1DP1432P211)2)3）解：1）(a)C1P34Pl3Pl3cP3CP34Pl4(b)B2F23AP12-b132(c)DR4當(dāng)0=165°當(dāng)0=165°時(shí)，點(diǎn)C的速度Vc；時(shí)，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點(diǎn)當(dāng)Vc=0時(shí)，0角之值（有兩個(gè)解）以選定比例尺，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖3-3)E的位置及速度的大小;2）求VC定出瞬心P13的位置。如圖3-3(a)3業(yè)蜒2.56rads1ABIBP13VciCP1330.4ms3）定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點(diǎn)E的位置。因?yàn)锽C線上

3、速度最小的點(diǎn)必與P13點(diǎn)的距離最近，所以過(guò)P13點(diǎn)引BC線延長(zhǎng)線的垂線交于E點(diǎn)。如圖3-3(a)VE1ER330.375ms4)當(dāng)量得126.42226.6Vc0時(shí)，P3與c點(diǎn)重合，即AB與BC共線有兩個(gè)位置。作出Vc0的兩個(gè)位置。圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)構(gòu)件3上C點(diǎn)的速度及加速度。題3-12在圖示的各機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸、原動(dòng)件1以等角速度31順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。試用C2p(nda)、nt加速度方程：9b39b3Kr3b29b3B29b3B2P(a,d)C12A3(c)b2(bi,b3)解：a)速度方程：VbVC3BVC2VC2C3ntntkr加速度方程：ac3ac3aBaC3BaC3Ba

4、c2aC3C2aC3C2bfp(0,C3,a)p(e、5a)/!13、A31fC2、VJ/1Lb(c)b'(3)(a)4b)速度方程：Vb3VB2VB3B2ntKr加速度方程：aB3aB3aB2aB3B2aB3B2P(b,d,Q,a)b(bi)Q'k,8)(b)c)速度方程：VB3VB2VB3B2題3-14在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知IAB=30mmlAC=100mmlBD=50mmlDE=40mm曲柄以等角速度3仁10rad/s回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在$1=45°位置時(shí)，點(diǎn)D和點(diǎn)E的速度和加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。lab0.03ki/解：1）選定比例尺,i0

5、.002mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖（a）AB15/mm2）速度分析：圖（b）VbllAB100.030.3ms速度萬(wàn)程vC2VbVC2BVC3VC2C3由速度影像法求出Ve速度多邊形如圖3-6（b）VdVpd0.00544.830.224嘆VCB3vbC20.00549.5911BC1Bc0.00261.53s3）加速度分析：圖3-6（c）Vbvpb0.360ms0.005mmVevpe0.00534.180.171嘆（順時(shí)針）aC2aBnaC2BtaC2BaC3由加速度影像法求出aEaB22Iab100.03kaC2C3223VC2C322.aEape0.04aB23pb75kaC2C3r

6、aC2C3加速度多邊形如圖（C）3ms20.175712.8ac2B122lCB220.1220.5ms20.7ms2raDd0.04652.6%taC2BlBCaC2C2BC0.0425.60.00261.538.2（順時(shí)針）E(a)(b)(c)題3-15在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知IAE=70mmIAB=40mmlEF=60mmlDE=35mmlcD=75mmlBC=50mm原動(dòng)件1以等角速度31=10rad/s回轉(zhuǎn)，試以圖解法求點(diǎn)C在o1=50°時(shí)的速度Vc和加速度ac。解：1）速度分析:以F為重合點(diǎn)（F1、F5、F4）有速度方程：VF4VF5VF1VF5F1以比例尺v0.03msmm

7、速度多邊形如圖3-7（b）,由速度影像法求出VVVCVBVCBVDVCD有加速度方程:naCDkaF5F1naF4aF42）加速度分析：以比例尺araF5F1由加速度影像法求出aB、aDacaBntacBacBadtaCDVcVpc0.69嘆ac1431A；E23B(a)D(F1,F5,F4)F54,(f5)圖3-7題3-16在圖示的凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸掄1以等角速度110rads轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R25mm,lAB15mm,lAD50mm,190，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度2與角加速度2,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2）速度分析:圖（b)vB4VB11lAB100.0150.15msJ為重合點(diǎn)

8、。速度方程:VB2Vb4Vb2B4速度多邊形如圖（b）vB2Vpb20.00523.50.1175%VB2B4Vb4b20.005320.16Vb2vPb22lBDlBD0.11750.0012542.291s轉(zhuǎn)向逆時(shí)針3）加速度分析：圖（naB2taB2aB4KaB2B4raB2B4naB4naB1jlAB1020.0151.5ms2naB2122lBd2.2920.00125410.269ms2kaB2B422vB2B422.290.160.732ms2tab22lBDab2,BD0.04120.0012541轉(zhuǎn)向順時(shí)針。9.36C4BA311題3-18在圖a所示的牛頭刨床機(jī)構(gòu)中，h=80

9、0mmh1=360mmh2=120mmlAB=200mmIcD=960mmIDE=160mm設(shè)曲柄以等角速度3i=5rad/s逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在$1=135。位置時(shí),刨頭上點(diǎn)C的速度Vc。解：選定比例尺,i也0120.001mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖(a)AB12mm解法一：速度分析：先確定構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心P36,利用瞬心多邊形，如圖(b)由構(gòu)件3、5、6組成的三角形中，瞬心P36、P35、P56必在一條直線上，由構(gòu)件3、4、6組成的三角形中，瞬心P36、F34、P46也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為絕對(duì)瞬心P36。速度方程VB3VB2VB3B2Vb1pb200.05mVb

10、2Vb11IAB50.21ms方向垂直ABoVB3的方向垂直BG(BF36),VB3B2的方向平行BD。速度多邊形如圖(c)速度方程vC1.24S23VB3VCB3VcvPC4(d)156234(e)解法二：確定構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心(d)由構(gòu)件1、2、3組成的三角形中，瞬心P12、P23、P13必在一條直線上，由構(gòu)件三角形中，瞬心P36、P16、P13也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為瞬心P13。利用瞬心多邊形，如圖3-9(e)由構(gòu)件1、3、5組成的三角形中，瞬心P15、P13、P35必在一條直線上，由構(gòu)件1、5、6組成的三角形中，瞬心P56、P16、P15也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為瞬心P

11、15o如圖3-9P15為構(gòu)件1、5的瞬時(shí)等速重合點(diǎn)P36后，再確定有關(guān)瞬心Fl6、P12、氐、P13、F15,利用瞬心多邊形，如圖3-91、3、6組成的'56、動(dòng)件1以等角速度31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）選定比例尺i繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖（a）2）速度分析：此齒輪-連桿機(jī)構(gòu)可看成ABCD及DCEFW個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。則速度方程：VCVbVCBVEVCVEC以比例尺v作速度多邊形，如圖（b）Vevpe取齒輪3與齒輪4的嚙合點(diǎn)為K,根據(jù)速度影像原理，在速度圖（b）中作dcksDCK，求出k點(diǎn)，以c為圓心，以ck為半徑作圓g

12、3即為齒輪3的速度影像。同理feksFEK，以e為圓心，以ek為半徑作圓g4即為齒輪4的速度影像。M(b)(a)題3-20如圖a所示的擺動(dòng)式飛剪機(jī)用于剪切連續(xù)運(yùn)動(dòng)中的鋼帶。設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸為lAB=130mm5)；IBC=340mmlc=800mm試確定剪床相對(duì)鋼帶的安裝高度H（兩切刀E及E'應(yīng)同時(shí)開(kāi)始剪切鋼帶若鋼帶5以速度V5=s送進(jìn)時(shí)，求曲柄1的角速度31應(yīng)為多少才能同步剪切？解：1）選定比例尺，|0.01mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。兩切刀E和E'同時(shí)剪切鋼帶時(shí),E和E'重合,由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可得H708.9mm2）速度分析:速度方程：VCVBVCB由速度影像pecsDCEV

13、evpeVbpbvpbVepbV51lABlABpelABpelABkraB2aB3B2aB3B23）Ve必須與V5同步才能剪切鋼帶。加速度方程：aB3aB3aB3題3-21圖a所示為一汽車雨刷機(jī)構(gòu)。其構(gòu)件1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)保證兩者始終嚙合），固聯(lián)于輪3的雨刷3作往復(fù)擺動(dòng)。設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸為lAB=18mm;輪3的分度圓半徑r3=lcD=12mm原動(dòng)件1以等角速度31=1rad/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。解：1）選定比例尺，丨0.001少：口繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。在圖中作出齒條2和齒輪3嚙

14、合擺動(dòng)時(shí)占據(jù)的兩個(gè)極限位置C'和C，可得擺程角3max39.52）速度分析：圖3-12（b）vB21lAB0.018ms速度方程：VB3VB2VB3B2以比例尺v作速度多邊形，如圖（b）3）加速度分析：n22n22aB211lAB0.018msaB313lBD0.00018mS2VB31BD3VB3B2aB3B220.00217ms2以比例尺a作加速度多邊形如圖（c）taB33flBdababaFBd1.71*s2轉(zhuǎn)向順時(shí)針。fl(b)(C)vb2b30.01845%空也0.059rads轉(zhuǎn)向逆時(shí)針Vb3B2,BD題3-24圖a所示為一可傾斜卸料的升降臺(tái)機(jī)構(gòu)。此升降機(jī)有兩個(gè)液壓缸1、4

15、,設(shè)已知機(jī)構(gòu)的尺寸為IbcIcdIcgIfhIef750mm，2000mm，mi500mm。若兩活塞的相對(duì)移動(dòng)速度分別為v210.05ms常數(shù)和v540.03ms常數(shù)，試求當(dāng)兩活塞的相對(duì)移動(dòng)位移分別為S21350mm和S54260mm時(shí)（以升降臺(tái)位于水平且DE與CF重合時(shí)為起始位置），工件重心S處的速度及加速度和工件的角速度及角加速度。解：1)選定比例尺，i0.05mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。此時(shí)laB0.5s210.85mlGHlIJs5420.261.74m2）速度分析：取0.002mmmVB1VB2B1作速度多邊形，如圖（b)由速度影像法VdVb2，求得d、g，再根據(jù)VH4VGVH4GVh5VH4H5VeVh5VH4ViVdVidVeVie繼續(xù)作圖求得Vi，再由速度影像法