机械原理(郭宏亮)第章答案

1、习 题1.判断题（1）瞬心即彼此作一般平面运动的两构件上的瞬时等速重合点或瞬时相对速度为零的重合点。 （ dui）（2）以转动副相连的两构件的瞬心在转动副的中心处。 （ ）（3）以平面高副相连接的两构件的瞬心，当高副两元素作纯滚动时位于接触点的切线上。（ ×）（4）矢量方程图解法依据的基本原理是运动合成原理。 （ ）（5）加速度影像原理适用于整个机构。 （× ）2.单选题（1）以移动副相连的两构件间的瞬心位于（ B ）A导路上 B垂直于导路方向的无穷远处C过构件中心的垂直于导路方向的无穷远处 D构件中心（2）速度影像原理适用于（ C ）A整个机构 B通过运动副相连的机构 C

2、单个构件 D形状简单机构（3）确定不通过运动副直接相连的两构件的瞬心，除了运用概念法外，还需要借助（ A ）A三心定理 B相对运动原理 C速度影像原理 D加速度影像原理3.简答题（1）何谓速度瞬心？相对瞬心与绝对瞬心有何异同点。答：当两构件作平面相对运动时，在任一瞬时，都可以认为它们是绕某一重合点做相对转动，该重合点就称为瞬时速度中心，简称为瞬心。瞬心是两构件上绝对速度相等，相对速度为零的一对重合点。若瞬心的绝对速度为零，就称为绝对瞬心；若瞬心的绝对速度不为零，就称为相对瞬心。（2）何谓三心定理？何种情况下的瞬心需用三心定理来确定？答：三心定理是指三个彼此互作平面相对运动的构件的三个瞬心必位于

3、同一个直线上。利用三心定理来确定不直接以运动副联接的两构件的瞬心。（3）当用速度瞬心法和用速度影像法求同一构件，如四杆机构连杆上任一点的速度时，它们的求解条件有何不同？各有何特点？答：用速度瞬心法求机构的速度是利用相对瞬心为两构件的瞬时绝对速度相等的重合点的概念，建立待求运动构件与已知运动构件的速度关系来求解的。其优点是对于构件比较少的机构，简洁和直观；局限性是对于构件多的机构，求取瞬心的过程比较麻烦，且此方法只能用来进行机构的速度分析，不能用于机构的位移和加速度分析中。当已知同一构件上两点的速度时,可以利用速度影像求得该构件上其他任一点的速度。但应注意速度影像只能用于统一构件的速度求解。（4

4、）机构中各构件与其速度图和加速度图之间均存在影响关系，是否整个机构与其速度图和加速度图之间也存在影像关系？答：利用影像法求解时，每一个构件都与其速度图、加速度图存在影像关系，但整个机构与速度图和加速度图却无影像关系，即不同构件上的点之间不存在影像关系。（5）速度多边形和加速度多边形有哪些特性？答：速度多边形中，作图起点p称为速度多边形的极点p，它代表机构中速度为零的点；由极点p向外放射的矢量代表构件上同名点的绝对速度；连接速度多边形中两绝对速度失端的矢量，则代表构件上同名点的相对速度；速度多边形与构件存在影像关系。加速度多边形与速度多边形的特征相似，作图起点p称为加速度多边形的极点p，它代表机

5、构中加速度为零的点；由极点p向外放射的矢量代表构件上同名点的绝对加速度；连接两绝对加速度矢量失端的矢量代表构件上同名两点间的相对加速度；在加速度关系中也存在加速度影像原理。（6）在用解析法进行运动分析时，如何判断各杆的方位角所在的象限？如何确定速度、加速度、角速度和角加速度的方向？答：各杆的方位角所在象限可根据其三角函数分子分母的正负号或机构的初始安装情况和机构运动的连续性来确定。速度、加速度求解结果为正，说明其与杆矢的方向相同，否则相反；角速度和角加速度结果为正，说明其方向为沿X轴起方位角增加的方向，否则相反。4计算题（1）试求图3-18所示机构在图示位置时全部瞬心的位置。B32 4A C1

6、A213 4BC 43M BvM2A 1(a) (b) (c)图3-18题4（1）解 (b) (c)A 213 4 BP12P23 P13 P34C 43M BvM2A 1P13P14P23P24P12B32 4A C1P13 P34 P12 P14 P24(a) 题4（2）解C 245 B3 D 1 A6P12 P23 P13 P36 P16（2）在图3-19所示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比。C 245 B3 D 1 A6图3-19解：C3B 422 A D1图3-20（3）图3-20所示四杆机构中，=60，=90，=120，=10rad/s，试用瞬心法求：当时，C

7、点的速度。当时，构件3的BC线上（或其延长线上）速度最小的E点的位置及其速度的大小。当=0时，角之值（有两个解）。解：取作机构运动简图，并求出各瞬心。瞬心P13为构件3的绝对瞬心。，C3B 42 A D1P34 P23P24 P12 P14P13题4（3）解瞬心P13为构件3的绝对瞬心，构件3上各点在该位置的运动是绕P13转动，则距P13越近的点，速度越小。作BC线的垂线P13EBC，垂足E即为所求点。E点距C点的距离为，C3B 42 A D1EP34 P23P24 P12 P14P13题4（3）解。当=0时，而。当P12和P24重合时，则是杆2和杆3共线的位置，且有两个共线位置：一个是重叠共

8、线位置，；一个是拉直共线位置，C3B 1 42 A 2 D1EP34 P23P24 P12 P14P13题4（3）解（4）图3-21所示机构中，已知20，滑块1及2分别以匀速且0.002m/s作反向移动，试求机构在45°位置时的速度之比的大小。1 A P173C(P15) F(P57) 5 E(P35)题4（4）解 Dv1 1 A3 63C F4 5v2 2 B E图3-21解：机构为对称结构，分析ACEF部分，得出结果乘以2即可。，故。CF A B EvBDDvB B CA E F G(a) (b)图 3-22（5）图3-22所示的各机构中，设已知各构件的尺寸及B点的速度，试做出其

9、在图示位置时的速度多边形。p(a,f)bd ceb(c) p(a,d,g)(e) (f)(a) (b)题4（5）解解：（a），得（b），用速度影像法求，（6）图3-23所示各机构中，设已知构件的尺寸，原动件1以等角速度顺时针方向转动，试以图解法求机构在图示位置时构件3上C点的速度及加速度（比例尺任选）。C2 3A 1 1 DB 4(c)图3-23B1 31A C24C D32 4B 11A(a) (b)p(b3,d,c3,a) b(b2,b1)p(n3,a,d) b3b(b2,b1,k,c3)题4（6）（b）解解：p(c2、c3)bp(c2)b(c3)题4（6）（a）解p(a,d) b3c3

10、b p(d) c3(b1,b2,k)b(b2,b1,b3)题4（6）（c）解（a）作速度分析求。，其方向垂直AB，指向与转向一致。求。因为B、C3为同一构件上两点，所以又因为C3、C2为两构件上的重合点，所以联立上两式，得用图解法求解上式，如图所示。可得=，方向垂直AB，指向与W1的转向一致。作加速度分析求。，其方向由B指向A。求。根据点C3相对于点B的运动关系，可得又由两构件重合点的加速度关系可得联立以上两式，有用图解法求解上式，如图所示。可得。（b）作速度分析求。，所以，其方向垂直AB，指向与转向一致。求。因为B2、B3为两构件上的重合点，所以用图解法求解上式，如图所示。可得。求。因为，所

11、以，所以。作加速度分析求。（c）作速度分析求。，所以，其方向垂直AB，指向与转向一致。求。因为B2、B3为两构件上的重合点，所以用图解法求解上式，如图所示。可得，方向与相同。求。因为B3、C3为同一构件上的两点，所以用图解法求解上式，如图所示。可得，其方向垂直CD，沿逆时针方向。作加速度分析求。如图所示，。求。因为，所以。求。，其方向由C指向D。（7）图3-24所示机构中，已知原动件1以等角速度=10rad/s逆时针方向转动，=100mm，=300mm，e=30mm。当、120°、220°时，试用复数矢量法求构件2的转角、角速度和角加速度，构件3的速度和加速度。eB1 1

12、2 CA 1 34图3-24解：取坐标系xAy，并标出各杆矢量及其方位角，如图所示。题4（7）解eB1 1 2 CA 1 34y2e xl4 位置分析：由封闭多边形得l1 + l2 = l4 + e 分别用l和lj点积式两端，有 联立上两式可得 当时l4=344.6mm, =-10.9°因式中分子为负，分母为正，故知在第四象限。当时l4=244.6mm, =-10.9°因式中分子为负，分母为正，故知在第四象限。当时l4=208.2mm, =18.3°因式中分子、分母均为正，故知在第一象限。速度分析：将式对时间t求导，得 分别用e2，j点积式两端，得所以有当，时= - 962.3mm/s, =1.69rad/s（顺时针）当，时= - 796.7mm/s, = - 1.69rad/s（逆时针）当，时= 389.4mm/s, =2.69rad/s（逆时针）加速度分析：将式对时间t求导，得 分别用e2，j点积式两端，得当时= -28.842rad/s2, = -4.21m/s2当时= -28.842rad/s2, =5.784