【正文】 構(gòu)件5組成的三角形中，瞬心P1P1P35必在一條直線上，由構(gòu)件6組成的三角形中，瞬心P5P1P15也必在一條直線上，二直線的交點即為瞬心P15。VB3的方向垂直BG（BP36），VB3B2的方向平行BD。(圖39 (a))解法一：速度分析：先確定構(gòu)件3的絕對瞬心P36，利用瞬心多邊形，如圖39（b）由構(gòu)件6組成的三角形中，瞬心P3P3P56必在一條直線上，由構(gòu)件6組成的三角形中，瞬心P3P3P46也必在一條直線上，二直線的交點即為絕對瞬心P36。位置時，刨頭上點C的速度Vc。速度方程： 速度多邊形如圖38(b) 轉(zhuǎn)向逆時針3）加速度分析：圖38（c） 轉(zhuǎn)向順時針。解：1) 高副低代，以選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。時的速度Vc和加速度ac。解： 1) 選定比例尺, 繪制機構(gòu)運動簡圖。曲柄以等角速度ω1=10rad/s回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機構(gòu)在φ1=45176。）解：1) 速度分析：圖35（b） 速度方程： 速度多邊形如圖35(b) 轉(zhuǎn)向逆時針2) 加速度分析：圖35（c） 轉(zhuǎn)向順時針。時，構(gòu)件3的角速度ω3及角加速度α3（比例尺如圖）。試用圖解法求機構(gòu)在圖示位置時構(gòu)件3上C點的速度及加速度。作出的兩個位置。因為BC線上速度最小的點必與P13點的距離最近，所以過P13點引BC線延長線的垂線交于E點。(圖33 )2）求VC，定出瞬心P13的位置。時，點C的速度Vc；2） 當(dāng)φ=165176。 第三章 平面機構(gòu)的運動分析題31 試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置(用符號Pij直接標(biāo)注在圖上)解：題32 在圖示在齒輪連桿機構(gòu)中,試用瞬心法求齒輪1與齒輪3 的傳動比w1/w3.解：1）計算此機構(gòu)所有瞬心的數(shù)目2）為求傳動比需求出如下三個瞬心、如圖32所示。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。在圖示位置時，雖在活動臺板上放有較重的重物，活動臺板也不會自動收起，必須沿箭頭方向推動件2，使鉸鏈B、D重合時，活動臺板才可收起（如圖中雙點劃線所示）。該支架中的件1和5分別用木螺釘聯(lián)接于固定臺板1`和活動臺板5`上，兩者在D處鉸接，使活動臺板能相對于固定臺板轉(zhuǎn)動。此機構(gòu)為三級機構(gòu)。此機構(gòu)為二級機構(gòu)。如在該機構(gòu)中改選EG為原動件，試問組成此機構(gòu)的基本桿組是否與前者不同。 將平面高副改為空間高副，可消除虛約束。 將直齒輪改為鼓形齒輪，可消除虛約束。 將移動副改為圓柱下刨，可減少虛約束。）解：1)未剎車時，剎車機構(gòu)的自由度 2)閘瓦G、J之一剎緊車輪時，剎車機構(gòu)的自由度 3)閘瓦G、J同時剎緊車輪時，剎車機構(gòu)的自由度 題29 試確定圖示各機構(gòu)的公共約束m和族別虛約束p″，并人說明如何來消除或減少共族別虛約束。試計算機構(gòu)的自由度，并就剎車過程說明此機構(gòu)自由度的變化情況。機構(gòu)可簡化為圖27（b）重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù) 低副數(shù) 高副數(shù) 局部自由度局部自由度 解法二：如圖27（b）局部自由度 題28 圖示為一剎車機構(gòu)。4個活塞與4個缸（機架）均組成移動副。(如圖27(b)所示)2) 此機構(gòu)由1個凸輪、4個滾子、4個連桿、4個活塞和機架組成。圖上AB=BC=CD=AD）。題27試?yán)L制圖a所示凸輪驅(qū)動式四缸活塞空氣壓縮機的機構(gòu)運動簡圖。并問在圖d所示機構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？解： a) b) 解法一： 解法二： 虛約束 局部自由度 c) 解法一： 解法二： 虛約束 局部自由度 d) 齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約束，故應(yīng)為單側(cè)接觸）將提供1個約束。(如圖25所示)2) 題26 試計算如圖所示各機構(gòu)的自由度。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(如圖24所示)2) 題25 圖a所示是為高位截肢的人所設(shè)計的一種假肢膝關(guān)節(jié)機構(gòu)，該機構(gòu)能保持人行走的穩(wěn)定性。(如圖題23所示) 2) 題24 使繪制圖a所示仿人手型機械手的食指機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖（以手指8作為相對固定的機架），并計算其自由度。試?yán)L制其機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。當(dāng)偏心輪1按圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時，可將設(shè)備中的空氣按圖示空氣流動方向從閥5中排出，從而形成真空。故解法一： 解法二： 局部自由度 題23如圖a所示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。解：分析機構(gòu)的組成：此機構(gòu)由偏心輪1’（與齒輪1固結(jié)）、連桿滑桿擺桿齒輪滾子滑塊沖頭8和機架9組成。最后通過在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鉸鏈G使沖頭8實現(xiàn)沖壓運動。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽，擺桿4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動。題22 圖a所示為一小型壓力機。討論：增加機構(gòu)自由度的方法一般是在適當(dāng)位置上添加一個構(gòu)件（相當(dāng)于增加3個自由度）和1個低副（相當(dāng)于引入2個約束），如圖21（b）（c）所示，這樣就相當(dāng)于給機構(gòu)增加了一個自由度。(2) 在構(gòu)件4之間加一滑塊及一個移動副(圖21c)。3)提出修改方案：可以在機構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副，或用一個高副來代替一個低副。分析：因構(gòu)件4與機架5和運動副B、C、D組成不能運動的剛性桁架。(圖21a)2)要分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖,首先要計算機構(gòu)的自由度。試?yán)L出其機構(gòu)運動簡圖（各尺寸由圖上量?。?，分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修改方案。第二章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析題21 圖a所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思路是：動力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機構(gòu)使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。盡管此機構(gòu)有4個活動件，但齒輪1和凸輪2是固裝在軸A上，只能作為一個活動件，故 原動件數(shù)不等于自由度數(shù)，此簡易沖床不能運動，即不能實現(xiàn)設(shè)計意圖。故需增加構(gòu)件的自由度。(1) 在構(gòu)件4之間加一連桿及一個轉(zhuǎn)動副(圖21b)。(3) 在構(gòu)件4之間加一滾子(局部自由度)及一個平面高副(圖21d)。用一個高副代替一個低副也可以增加機構(gòu)自由度，如圖21（d）所示。圖上，齒輪1與偏心輪1’為同一構(gòu)件，繞固定軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動。同時，又通過偏心輪1’、連桿滑桿3使C軸上下移動。試?yán)L制其機構(gòu)運動簡圖，并計算自由度。偏心輪1’與機架連桿2與滑桿滑桿3與擺桿擺桿4與滾子齒輪5與機架滑塊7與沖頭8均組成轉(zhuǎn)動副，滑桿3與機架擺桿4與滑塊沖頭8與機架9均組成移動副，齒輪1與齒輪凸輪(槽)5與滾子6組成高副。其偏心輪1繞固定軸A轉(zhuǎn)動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動的圓柱4中滑動。由于外環(huán)2與泵腔6有一小間隙，故可抽含有微小塵埃的氣體。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。若以頸骨1為機架，試?yán)L制其機構(gòu)運動簡圖和計算其自由度，并作出大腿彎曲90度時的機構(gòu)運動簡圖。大腿彎曲90度時的機構(gòu)運動簡圖如虛線所示。圖a、d為齒輪連桿組合機構(gòu)；圖b為凸輪連桿組合機構(gòu)（圖中在D處為鉸接在一起的兩個滑塊）；圖c為一精壓機機構(gòu)。齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未被約束，故應(yīng)為雙側(cè)接觸）將提供2個約束。并計算其機構(gòu)的自由度（圖中凸輪1原動件，當(dāng)其轉(zhuǎn)動時，分別推動裝于四個活塞上A、B、C、D處的滾子，使活塞在相應(yīng)得氣缸內(nèi)往復(fù)運動。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。凸輪與4個滾子組成高副，4個連桿、4個滾子和4個活塞分別在A、B、C、D處組成三副復(fù)合鉸鏈。解法一： 虛約束：因為，4和5，6和8和9為不影響機構(gòu)傳遞運動的重復(fù)部分，與連桿1113所帶入的約束為虛約束。剎車時，操作桿1向右拉，通過構(gòu)件6使兩閘瓦剎住車輪。（注：車輪不屬于剎車機構(gòu)中的構(gòu)件。解：(a)楔形滑塊機構(gòu)的楔形塊2相對機架只能在該平面的x、y方向移動，而其余方向的相對獨立運動都被約束，故公共約束數(shù),為4族平面機構(gòu)。(b) 由于齒輪2只能在平行平面內(nèi)運動，故為公共約束數(shù),為3族平面機構(gòu)。(c) 由于凸輪機構(gòu)中各構(gòu)件只能在平行平面內(nèi)運動，故為的3族平面機構(gòu)。題210 圖示為以內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖，試計算自由度，并分析組成此機構(gòu)的基本桿組。解：1)計算此機構(gòu)的自由度 2)取構(gòu)件AB為原動件時機構(gòu)的基本桿組圖210（b）所示。3)取構(gòu)件GE為原動件時機構(gòu)的基本桿組圖210（c）所示。題211 圖a所示為一收放式折疊支架機構(gòu)。又通過件4組成的鉸鏈四桿機構(gòu)及連桿3上E點處銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽聯(lián)接使活動臺板實現(xiàn)收放動作?，F(xiàn)已知機構(gòu)尺寸lAB=lAD=90mm,lBC=lCD=25mm，試?yán)L制機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。(如圖211所示)2) E處為銷槽副，銷槽兩接觸點公法線重合，只能算作一個高副。3）傳動比計算公式為：題33在圖a所示的四桿機構(gòu)中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，試用瞬心法求：1） 當(dāng)φ=165176。時，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點E的位置及速度的大??；3） 當(dāng)Vc=0時，φ角之值（有兩個解）解：1) 以選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。如圖33（a） 3）定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點E的位置。如圖33（a）4）當(dāng)時，P13與C點重合，即AB與BC共線有兩個位置。量得 題34 在圖示的各機構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸、原動件1以等角速度ω1順時針方向轉(zhuǎn)動。解：a)速度方程：加速度方程：b) 速度方程：加速度方程：b) 速度方程：加速度方程：題35 在圖示機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及原動件1的角速度ω1（為常數(shù)），試以圖解法求φ1=90176。（應(yīng)先寫出有關(guān)的速度、加速度矢量方程，再作圖求解。題36 在圖示的搖塊機構(gòu)中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm，lDE=40mm。位置時，點D和點E的速度和加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。(圖36 (a))2）速度分析：圖36（b）速度方程 由速度影像法求出VE 速度多邊形如圖36 (b) （順時針）3）加速度分析：圖36（c） 由加速度影像法求出aE 加速度多邊形如圖36 (c) （順時針）題37在圖示的機構(gòu)中，已知lAE=70mm，lAB=40mm，lEF=60mm，lDE=35mm，lCD=75mm，lBC=50mm，原動件1以等角速度ω1=10rad/s回轉(zhuǎn)，試以圖解法求點C在φ1=50176。解：1) 速度分析：以F為重合點(FFF4) 有速度方程：以比例尺速度多邊形如圖37 (b)，由速度影像法求出VB、VD2) 加速度分析：以比例尺有加速度方程： 由加速度影像法求出aB、aD題38 在圖示的凸輪機構(gòu)中，已知凸掄1以等角速度轉(zhuǎn)動，凸輪為一偏心圓，其半徑，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度與角加速度 。(圖38 )2) 速度分析：圖36（b） 取BB2為重合點。題39 在圖a所示的牛頭刨床機構(gòu)中，h=800mm，h1=360mm，h2=120mm，lAB=200mm，lCD=960mm，lDE=160mm，設(shè)曲柄以等角速度ω1=5rad/s逆時針方向回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機構(gòu)在φ1=135176。解： 選定比例尺, 繪制機構(gòu)運動簡圖。速度方程 方向垂直AB。速度多邊形如圖39 (c)速度方程 解法二：確定構(gòu)件3的絕對瞬心P36后，再確定有關(guān)瞬心P1P1P2P1P15，利用瞬心多邊形，如圖39（d）由構(gòu)件3組成的三角形中，瞬心P1P2P13必在一條直線上，由構(gòu)件6組成的三角形中，瞬心P3P1P13也必在一條直線上，二直線的交點即為瞬心P13。如圖39 (a) P15為構(gòu)件5的瞬時等速重合點題310 在圖示的齒輪連桿組合機構(gòu)中，MM為固定齒條，齒輪3的齒數(shù)為齒輪4的2倍，設(shè)已知原動件1以等角速度ω1順時針方向回轉(zhuǎn)，試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置時，E點的速度VE以及齒輪4的速度影像。(圖310 (a))2）速度分析：此齒輪連桿機構(gòu)可看成ABCD及DCEF兩個機構(gòu)串聯(lián)而成。同理，以e為圓心，以ek為半徑作圓g4即為齒輪4的速度影像。設(shè)機構(gòu)的尺寸為lAB=130mm，lBC=340mm，lCD=800mm。(圖311 )兩切刀E和E’同時剪切鋼帶時, E和E’重合,由機構(gòu)運動簡圖可得 2) 速度分析：速度方程： 由速度影像 3）VE必須與V5同步才能剪切鋼帶。其構(gòu)件1繞固定軸心A轉(zhuǎn)動，齒條2與構(gòu)件1在B點處鉸接，并與繞固定軸心D轉(zhuǎn)動的齒輪3嚙合（滾子5用來保證兩者始終嚙合），固聯(lián)于輪3的雨刷3作往復(fù)擺動。解： 1) 選定比例尺, 繪制機構(gòu)運動簡圖。題313 圖a所示為一可傾斜卸料的升降臺機構(gòu)。若兩活塞的相對移動速度分別為，試求當(dāng)兩活塞的相對移動位移分別為時（以升降臺位于水平且DE與CF重合時為起始位置），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。(圖313 )此