第二章机构的结构分析-一、填空与选择题1、B、A2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动3、低副，高副，2，14、后者有作为机架的固定构件5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏6、√7、8、m-19、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组11、A、B 12、C 13、C二、绘制机构简图1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=12、3、 4、三、自由度计算(a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。

(b)E处(或F处)为虚约束计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。

(c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。

(d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。

(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。

(f) C处为复合铰链；计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。

(g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束计算自由度n=6，P L=8，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×6-2×8-1=1(h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1(i) C处为复合铰链计算自由度n=5，P L =7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。

四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。

替代机构如下图所示：(1)计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1(2)计算自由度n=3，P L=3，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×3-2×3-2=1五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构的级别。

计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1机构分析如下图所示。

可见，若以构件1为原动件，该机构为III 级杆组；若以构件5为原动件，该机构为II 级杆组。

笫三章平面机构的运动分析一、选择与填空题1、B2、A3、D4、D5、D6、同一直线上；7、N（N-1）/2二、分析、计算题1、試求下图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。

.2、下图所示的凸轮机构，已知凸轮轮廓的曲率半径r=0.05m，L ao=0.025m，L ac=0.08m，凸轮以等角速度ω1=10rad/s逆时针转动。

（用矢量方程图解法）（1）试用瞬心法求从动摆杆2的角速度ω2。

（2）试用高副低代法和矢量方程图解法求从动摆杆2的角速度ω2、角加速度 2。

3、试判断在图示两机构中，（1）B 点是否都存在科氏加速度？（2）找出科氏加速度为零的所有位置；（3）标出图a 中的a kB2B3。

4、下图所示的正切机构中，如果L bd =0.1m ，v 3=1.36m/s ，a 3=31.2m/s 2方向如图所示，试用矢量方程图解法求构件1的角速度和角加速度。

（用矢量方程图解法）5、已知机构各构件的长度l AC 、l BC ，原动件1以等角速度ω1逆时针转动，用矢量方程图 解法求图示位置构件2、构件3的角速度ω2、ω3和角加速度α2 、α3（列出相关的速度 和加速度矢量方程式；作出速度图和加速度图）。

解：大小 ？ ω1l AB ？方向 ⊥BC ⊥AB //AB v B3 = v B2 =2pb v μ1212B B B B v v v+=ω 3 =22v B BC l pb v l BCμμ=， 逆时针 ω1=ω2=常数， α1=α2=0大小 ω32 l BC ？ ω12 l AB 2ω1v B2B1 ？ 方向 B → C ⊥BC B →A ⊥AB // ABBCb b l a l a C B B μματ22333'''== 逆时针6、下图所示的摇杆机构中，如果L ab =0.03m ，L ac =0.1m ，L bd =0.05m ，L de =0.04m ，曲柄1以等角速度ω1=10rad/s 回转，试用相对运动图解法求构件2上E 点的速度和加速度以及构件2的角速度和角加速度。

7、图示为一汽车雨刷器机构。

其构件1绕固定轴心A 转动，齿条2与构件1在B 点处铰接，并与绕固定轴心D 转动的齿轮3啮合（滚子5用来保证两者始终啮合），固连于轮3的雨刷3′作往复摆动。

设机构的尺寸为l AB =18mm ,轮3的分度圆半径r 3=l CD =12mm ，原动件1以等角速度ω1=1rad/s 顺时针转动，试用图解法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度和角加速度。

解：1.选定长度比例尺μl =0.0015(m/mm )作机构运动简图（a ），确定雨刷的极限位置，得出导程角。

两极限位置C 、C ′，其导程角为ϕ。

2.速度分析210.18B AB v l mm ω==/s322212121nkrB B B B B B B B B a a a a a a a τ==+=++选B 为重合点的速度矢量方程式大小 ？ ω1l AB ？ 方向 ⊥BD ⊥AB //BC以0.001v μ=1(/)m s mm -⋅作速度多边形图（b ）62B B v =260.018mm/s v b b μ=ω 2 =ω 6 =660.059rad/s B v BD l v pb l BDμμ==，(逆时针) 3.加速度分析大小 ω62 l BD ？ ω12 l AB 2ω2v B6B2 ？方向 B → D ⊥BD B →A ⊥BC // BC式中，22210.018/B AB a l m s ω==22660.00018m/s n B BD a l ω== 26266220.0021m /s BB B B v ω==k a 以0.005aμ=2(/)m s mm -⋅作加速度多边形图（c ） '26660.38/B a BD l a b r rad s l BDτμαμ''===，（顺时针）8、如图所示已知曲柄的长度L 1、转角ψ1、等角速度ω1及中心距L 4，要求确定导杆的转角ψ3、角速度ω3和角加速度α3，以及滑块在导杆上的位置s 、滑动速度v B 2B 3及加速度a B 2B 3。

（用复数矢量法，推导出方程式即可） 解：1）位置分析：s l l =+14，即 31124ϕϕπi i i se e l e l =+ （a ）展开后分别取实部和虚部：311cos cos ϕϕs l = 3114sin sin ϕϕs l l =+6262B B B B v v v =+66626262n k rB B B B B B B B a aa a a a τ=+=++两式相除得：114113cos sin arctan ϕϕϕl l l += 311cos cos ϕϕl s =2）速度分析:：将式（a ）对时间求导数得：331)2(3)2(11ϕπϕπϕϕϕi i i e se s e l +=++ （b ） 方向：)2(1πϕ+i e)(3πϕ+i e3ϕi e大小： 1111ωϕl l = 3ϕs s 意义： v B 2 = v B 3 + v B 2B 3两边分别乘以3ϕi e-后展开，并取实部和虚部得：)sin()sin(3111311132ϕϕωϕϕϕ--=--==l l s v B B sl s l )cos()cos(3111311133ϕϕωϕϕϕϕω-=-==3）加速度分析：将式（b ）对时间求导数得：33331)2(3)2(3)(23)(2112ϕπϕπϕπϕπϕϕϕϕϕi i i i i e se s e s e s e l +++=++++ 方向：)(1πϕ+i e )(2πϕ+i e )2(2πϕ+i e)2(3πϕ+i e3ϕi e大小： 211ϕl23ϕs3ϕ s 32ϕ s s意义：n B 2a = n B 3a + t B 3a + k B B 32a + r B B 32a两边分别乘以3ϕi e -后展开，并取实部和虚部得：)cos()cos(3121123312112332ϕϕωωϕϕϕϕ--=--==l s l s s a rB B sl v s l s B B )sin(2)sin(23121133231211333ϕϕωωϕϕϕϕϕα-+-=-+-==第四章 平面机构的力分析一、选择与填空题1、驱动力、阻抗力2、×3、与构件2相对于构件1的转动方向相反4、×5、驱动力、与运动方向成锐角或一致、阻抗力、与运动方向成钝角或相反6、F Ⅰ=-ma s 、M Ⅰ=07、F Ⅰ=0、M Ⅰ=-J s α8、 3n=2p l +p h9、C 10、 A 11、C 二、分析、计算题 1、在图示摆动导杆机构中，已知L AB =300mm ，φ1=90°，φ3=30°，加于导杆的力矩M 3=60Nm 。

求图示位置各运动副中的反力和应加于曲柄1上的平衡力矩。

解：首先以2，3杆组成的II 级杆组为研究对象，其上作用的力如图b 所示，对C 点取矩可求出)(1006.060312N l M R BC t B === )(10043N R tC = 以滑块B 为研究对象，其上作用的力如图c ，对于平面共点力系可得到)(10032N R B = 012=nB R 043=nC R以曲柄1为研究对象，其上作用的力如图d 所示)(10041N R A = m)15(N 0.30.5100l sin30R M AB B ⋅=⨯⨯=⨯︒=21b2、如图一曲柄滑块机构。