機械原理習題解答月2、要除去局部自由度3、要除去虛約束2-11圖示為一簡易沖床得初擬設計方案。設計者得思路就是:動力由齒輪1輸入,使軸A連續回轉;而固裝在軸A上得凸輪2與杠桿3組成得凸輪機構,將使沖頭4上下運動以達到沖壓得目得。試繪出其機構運動簡圖,分析其就是否能實現設計意圖,并提出修改方案。5自由度：

所以該簡易機床設計方案得機構不能運動。答:機構運動簡圖如圖所示:5

修改措施:

(1)在構件3、4之間加一連桿及一個轉動副

(2)在構件3、4之間加一滑塊及一個移動副

(3)在構件3、4之間加一局部自由度滾子及一個平面高副。

修改措施還可以提出幾種,如杠桿3可利用凸輪輪廓與推桿4接觸推動4桿等。2-13圖示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪1繞固定軸心A轉動,與外環2固連在一起得滑閥3在可繞固定軸心C轉動得圓柱4中滑動。當偏心輪1按圖示方向連續回轉時,可將設備中得空氣吸入,并將空氣從閥5中排出,從而形成真空。試繪制其機構運動簡圖,并計算其自由度。解(1)取比例尺作機構運動簡圖如圖所示:(2)自由度:FD2-16試計算圖示各機構得自由度。圖a、d為齒輪-連桿組合機構;圖b為凸輪-連桿組合機構(圖中D處為鉸接在一起得兩個滑塊);圖c為一精壓機構。并問在圖d所示機構中,齒輪3、5和齒條7與齒輪5得嚙合高副所提供得約束數目就是否相同,為什么？FD解(a)A處為復合鉸鏈,自由度為:

(b)B、E處為局部自由度,C和F只能各算一個移動副,所以:（c）

(d)A、B、C處為復合鉸鏈,自由度為:

齒輪3,5和齒條7與齒輪5得嚙合高副所提供得約束數目不同,因為3,5處只有一個高副,而齒條7與齒輪5在齒得兩側面均保持接觸,故為兩個高副。FD大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點3-1何為速度瞬心？相對瞬心與絕對瞬心有何異同點？答:速度瞬心就是互作平面相對運動得兩構件上瞬時相對速度為零得重合點,也就就是具有同一瞬時絕對速度得重合點(即瞬時絕對速度速度相等得重合點),簡稱瞬心。若瞬心處得絕對速度為零,則該瞬心稱為絕對瞬心,否則稱為相對瞬心。3-2何為三心定理？何種情況下得瞬心需用三心定理來確定？答:三心定理就是指三個彼此作平面平行運動得構件得三個瞬心必位于同一直線上。對于不通過運動副直接相連得兩構件間得瞬心位置,需用三心定理來確定。3-3試求圖示機構在圖示位置時全部瞬心得位置。答瞬心得位置如圖所示:P13P12P14∞P24P34P23∞P12P23(P24)P13∞P14∞P34P12

P34∞P14P13P24

P23P12∞P14∞P34P23P13P24∞3-4在圖示得齒輪-連桿組合機構中,試用瞬心法求齒輪1與3得傳動比ω1/ω3。答:(1)機構所有得瞬心數:K=(N-1)/2=6(6-1)/2=15。(2)求出如下三個瞬心P16,P36,P13,如下圖所示。K（P13）P23P36P16P123-11速度多邊形和加速度多邊形有哪些特性？試標出圖中VAB、VBC、VCA及VA、VB、VC得方向？答:速度多邊形具有以下特點:(1)作圖起點p稱為速度多邊形得極點p,她代表機構中速度為零得點。(2)在速度多邊形中,連接p點和任一點得矢量代表該點在機構圖中同名點得絕對速度,其指向就是從p點指向該點。(3)在速度多邊形中,連接其她任意兩點得矢量代表該兩點在機構圖中同名點間得相對速度,其指向與速度得下角標相反。

(4)△BCE∽△bce,圖形bce稱為圖形BCE得速度影像。(5)在速度多邊形中,當已知同一構件上兩點得速度時,利用速度影像原理可求得此構件上其余各點得速度。加速度多邊形與速度多邊形特性相似。加速度多邊形具有以下特點:1)在加速度多邊形中,連接極點和任一點得矢量代表該點在機構圖中得同名點得絕對加速度,其指向就是從極點p′指向該點。2)每個加速度得兩個分量必須銜接著畫,不能分開。3)在加速度多邊形中,連接兩絕對加速度矢端得矢量代表該兩點在機構圖中得同名點得相對加速度,其指向和加速度得角標相反,例如:矢量代表加速度而不就是,方向由b′指向c′。4)極點p′代表機構所有構件上加速度為零得影像點。5)△BCE∽△b′c′e′,圖形b′c′e′稱為構件圖形BCE得加速度影像,字母BCE得順序與字母b′c′e′得順序相同。也就就是說,在加速度關系中也存在和速度影像原理一致得加速度影像原理。所以,若要求E點得加速度aE,可以b′c′為邊作△b′c′e′∽△BCE,且其角標字母順序得繞行方向相同,即可求得e′點和aE。3-12在圖示各機構中,設已知各構件得尺寸,原動件1以等角速度ω1順時針方向轉動,試以圖解法求機構在圖示位置時構件3上C點得速度及加速度(比例尺任選)。A解分別如圖(a)、(b)、(c)所示:b(c3)p(c2,c4,a)Ap(b3,d,c3,a)b(b2,b1)p(a,d)b(b2,b1,b3)c3(c)3-14圖示曲柄搖塊機構中，已知lAB=30mm,lAC=100mm，lBD=50mm,lDE=40mm,曲柄以等角速度ω1=10rad/s回轉。試用圖解法求機構在位置時，D點和E點的速度和加速度，以及構件2的角速度和角加速度。答(1)以作機構運動簡圖,如下圖所示:

(2)速度分析以C為重合點,有?vC2大小=vC2B+vC2C3vC3方向vB=+？ω1lAB？0？∥BCC(C2,C3,C4)C2pe

C3C(C2,C3,C4)?vC2大小=vC2B+vC2C3vC3方向vB=+？ω1lAB？0？∥BC

以作速度多邊形如圖（b）所示C(C2,C3,C4)C2pe

C3再根據速度影像原理,作△bde∽