inhuman-dressy
机械原理作业
第一章
结构分析作业
1.2
解：
F =
3
n
－
2P
L
－
P
H
=
3
×
3
－
2<
/p>
×
4
－
1= 0
该机构不能运动，修改方案如下图：
1.2
解：
（
a
）
F =
3
n
－
2P
L
－
P
H
=
3
×
4
－
2<
/p>
×
5
－
1= 1
A
点为复合铰链。
（
b
）
F =
3
n
－
2P
L
－
P
H
=
3
×
5
－
2<
/p>
×
6
－
2= 1
B
、
E
两点为局部自由度
, F
、
C
两点各有一处为虚约束。
（
c
）
F =
3
n
－
2P
L
－
P
H
=
3
×
5
－
2<
/p>
×
7
－
0= 1
FIJKLM
为虚约束。
1.3
解：
1
F = 3
n
－
2P
L
－
P
H
= 3
×
7
－
2
×
1
0
－
0= 1
1
）以构件
2
为原动件，则结构由
8
－
7
、
6
－
5
、
4
－
3
三个Ⅱ级杆组组
成，故机构为Ⅱ级机构
< br>(
图
a)
。
2
）以构件
4
< br>为原动件，则结构由
8
－
7
、
6
－
5
、
2
－
3
三个Ⅱ级杆组组
成，故机构为Ⅱ级机构
(
图
b)
。
3
）以构件
8
为原动件，则
结构由
2
－
3
－
4
－
5
一个
Ⅲ级杆组和
6
－
7
一
个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅲ级机构
(
< br>图
c)
。
(a)
(b)
(c)
2
第二章
运动分析作业
2.1
解：机构的瞬心如图所示。
2.2
解：取
?
l
?
5
mm
/
mm
作机构位置图如下图所示。
1
.
求
D
点的速度
V
D
V
D
?
V
P
13
3
V
D
AE
24
24
24
?
?
V
?
V
?
150
?
?
144
mm
/
s
D
E
V
25
P
P
E
25
25
14
13
而
，所以
2.
求
ω
1
3.
求
ω
2
?
2
P
P
38
38
38
?
12
14
?
?
?
?
?
1
.
25
?
?
0
.
46
rad
/
s
2
1
?
98
P
P
< br>1
98
98
12
24
因
，所以
4
.
求
C<
/p>
点的速度
V
C
V
C
?
?
2
?
P
24
C
?
?
l
?
0
.
46
?
44
?
5
?
101
.
2
mm
/
s
?
?
1
mm
/
mm
2.3
解：取
l
作
机构位置图如下图
a
所示。
1
.
求
B<
/p>
2
点的速度
V
B
2
V
B2
=
ω
1
×
L
AB
=10
×
30= 300 mm/s
2
.
求
B
3
点的速度
V
B3
V
B3
＝
V
B2
＋
V
B3B2
大小
？
ω
1
×
L
AB
？
方向
⊥
BC
⊥
AB
∥
BC
?
v
?
10
mm
/
s
mm
取
作速
度多边形如下图
b
所示，由图量得：
pb
3
?
22
mm
?
1
?<
/p>
V
E
150
?<
/p>
?
1
.
25
rad
/
s
l
AE
120
，所以
V
B
3
?
pb
3<
/p>
?
?
v
?
27
?
10
?
270
mm
/
s
由图
a
量得：
BC=123 mm ,
则
l
BC<
/p>
?
BC
?
?
l
?
123
?
1
?
123
mm<
/p>
3
.
求
D
点和
E
点的速度
V
D
、
V
E
利用速度影像在速度多边形，过
p
点作⊥<
/p>
CE
，过
b
3<
/p>
点作⊥
BE
，得到
e
点；过
e
点作⊥
< br>pb
3
，得到
d
点
,
由图量得：
所以
pd
?
15
mm
< br>，
pe
?
17
< br>mm
，
V
D
?
pd
?
?
v
?
15
?
10
?
150
mm
/
s
，
；
4
V
E
?<
/p>
pe
?
?
v
?
17
?
10
?
170
mm
/<
/p>
s
V
B
3
B
2
?
b
2
b
3
?
?
v
?
17
?
10
?
170
mm
/
s
< br>
4
.
求
ω
3
?
V
3
?
B
3
l
?
270
?
2
.
2
rad
/
s
BC
123
5.
求
a
n
B
2
a
n
B
2
?
?
1
2
?
l
AB
?
10
2
?
30
?
3000
mm
/
s
2
6
.
求
a
B
3
a
B3
＝
a
B3
n
＋
a
B3
t
＝
a
B2
＋
a
B3B2
k
＋
a
τ
B3B2
大小
ω<
/p>
3
2
L
BC
？
ω
1
2
L
AB
2
ω
3
V
B3B2
？
方向
B
→
C
⊥
BC
B
→
A
⊥
BC
∥
BC
a
n
B
3
?
?
3
2
?
l
BC
?
2
.
2
2
?
123
?
595
mm
/
s
2
a
k
B
3
B
2
?
2
?
3
?
V
B
< br>3
B
2
?
2
?
2
.
2
?
270
?
1
188
mm
/
s
2
5
取
2
mm<
/p>
/
s
?
a
?
50
mm
作速度多
边形如上图
c
所示，由图量得：
?
b
'
3
?
23
mm
，
n
3
b
'
3
?
20
mm
,
所以
a
B
3
?
?
b
'
3
?
?
a
?
23
?
50
?
1150
mm
/
s
2
7
.
求
?
3
t
2
a
B
3
?
n
3
b
'
3
?
< br>?
a
?
20
?
50
?
1000
mm
/
s
t
< br>a
B
1000
?
3
?
3
?
?
8
.
13
rad
/
s
2
l
BC
123
8
.
求<
/p>
D
点和
E
点的加
速度
a
D
、
a
E
利用加速度影像在加速度多边形，作
?
?<
/p>
b
'
3
e
∽
?
CBE
,
即
?
b
'
3
?
e
b
'
3
e
?
?
CB
CE
BE
，得到
e
点；过
e
点作⊥
?
b
'
3
，得到
d
点
,
由图量得：
6
?
e
?
16
mm
，
?
d
?
13
mm
，
所以
a
D
?
?
d
?
?
a
?
13
?
50
?
650
mm
/
s
2
，
a
E
?
?
e
?
?
a
?
16
?
50
?
800
mm
/
s
< br>2
。
2.7
解：取
?
l
?
2
mm
/
mm
作机构位置图如下图
a
所示。
一、用相对运动图解法进行分析
1
.
求
B<
/p>
2
点的速度
V
B
2
V
B2
=
ω
1
×
L
AB
=20
×
0.1 = 2 m/s <
/p>
2
.
求
B
3
点的速度
V
B3<
/p>
V
B3
＝
V
B2
＋
V
B3B2
大小
？
ω
1
×
L
AB
？
方向
水平
⊥
AB
∥
BD
取<
/p>
?
v
?
0
.
05
m
/
s
mm
作速度多边形如下图
b
所示，由图量得：
7
pb
3
?
20
mm
n
a
B
3
.
求
2
，所以
而
V
D
=
V
B3
= 1 m/s
V
B
3
?
pb
3
?
?
< br>v
?
20
?
0
.
05
?
1
m
/
s
n
2
2
2
a
B
?
?
?
l
?
20
?
0
.
1
?
40
m
/
< br>s
2
1
AB
4
.
求
a
B
3
τ
a
B3
＝
a
B2
n
＋
a
B3B2
大小
？
ω
1
2
L
AB
？
方向
水平
B
→
A
∥
BD
取
作速度多边形如上图
c
所示，由图量得：
?
b<
/p>
'
3
?
35
mm
a
B
3
?
?
b
'
3
?
?
a
?
35
?
1
< br>?
35
m
/
s
2
，所以
。
二、用解析法进行分析
V
D
3
?
V
B
2
?
sin
?
1
?
?
1
?
l
AB
?
sin
?
1
?
20
?
0
.
1
?
sin
30
?
?
1
m
/
s
a
D
3
?
a
B
2
?
cos
?
1
?
?
2
?
l
AB
?
cos
?
1
?
20
2
?
< br>0
.
1
?
cos
30
?
?
34
.
6
m
/
s
2
1
2
?
a
?
1
m
/
s
mm
第三章
动力分析作业
3.1
解：
根据相对运动方向分别画出滑块
1<
/p>
、
2
所受全反力的方向如图
a
所示，
8
图
b
中三角形①、②分别为滑块
< br>2
、
1
的力多边形，根据滑块<
/p>
2
的力多边
形①得：
F
r
sin(
60
?
?
2
?
)
?
F
R
12
sin(
90
?
?
?
)
?<
/p>
F
R
12
cos
?
，
F
cos
?
R
12<
/p>
?
F
r
sin(
60
?
?
2<
/p>
?
)
由滑块<
/p>
1
的力多边形②得：
F
< br>d
F
R
21
F
R
21
sin(
60
?
?
2
< br>?
)
?
sin(
90
?
?
?
< br>)
?
cos
?
< br>
，
F
sin(
60
?
?
< br>2
?
)
cos
< br>?
sin(
60
?
?
2
?
)
< br>sin(
60
?
?
2
?
)
d
< br>?
F
R
21
cos
?
?
F
r
cos
?
sin(
60
?
?
2
?
)
?
F
r
sin(
60
?
?
2
?
)
而
?
?
tg
?<
/p>
1
f
?
tg
?
1
(
0
.
15
)
?
8
.
53
?
所以
F
sin(
60
?
?
2
?
)
sin(
d
?
F
r
sin(
60
?
?
2
?
)
?
1000
60
?
?
2
?
8
.
53
?
)
sin(
60
?
?
2
?
8
.
53
?
)
?
1430
.
7
N
3.2
解：取
?
l
?
5
mm
/
mm
作机构运动简图，机构受力如图
a)
所示；
9
取
?
F
?
50
N
/
mm
作机构力多边形，得：
F
R
65
< br>?
60
?
50
< br>?
3000
N
，
F
R
45
< br>?
67
?
50
< br>?
3350
N
，
F
R
45
< br>?
F
R
54
?
F
R
34
?
F
R
43
?
3350
N
，
F
R
23
?
35
?
50
?
1750
N
F
R
63
?
50
?
50
?
2500
N
< br>，
F
R
23
?
F
R
32
?
F
R
12
?
F
R
21
?
1750
N
M
b
?
F
R<
/p>
21
l
AB
?<
/p>
1750
?
100
?
175000
N
?
mm
?
175
N
?
m
3.2
解：机构受力如图
a)
所示
10
，
由图
b)
中力多边形可得：
F
R
65
?
tg
?
4
F
5
?
tg
45
?
?
1000
?
1000
N
F
F
R
5
45
?
F
R
43
?
sin
?
?
1000
sin
45
?
?
1414
.
2
N
4
F
R
43
F
R
63
F
R
23
sin
116
.
6
?
?
sin
45
< br>?
?
sin
18
.
4
?
F
sin
45
?
< br>sin
45
?
R
63
?
sin
116
.
6
?
F
R
43
?
sin
116
.
6
?
?
1414
.
2
?
1118
.
4
N
F
?
sin
18
.
4
?
sin
116
.
6
?
F
sin
18
.
4
?
R
23
R
43
?
sin
116
.<
/p>
6
?
?
1414
.
2
?
500
N
所以
<
/p>
F
R
21
?
F
R
23
?
F
R
61
?
500
N
M
b
?
F
R
21
l
AB
?
500
?
100
?
50000
N
?
mm
?
50
N
?
m
3.3
解：机构受力如图所示
11
由图可得：
对于构件
3
而言则：
F
d
?
F
R
43
?
F
R
23
< br>?
0
，故可求得
F
R
23
<
/p>
对于构件
2
而言则：
F
R
32
?
F
R
12
对于构件
1
而言则：
F
b
?
F
R
41
?
F
R
21
?
0
，故可求得
F
b
3.7
解：
1.
根据相对运动方向分别画出滑块
1
所受
全反力的方向如图
a
所
示，图
b
为滑块
1
的力多边形
，正行程时
F
d
为驱动力，则根据滑块
1
的
力多边形得：
F
R
21
F
R
21
F
d
cos(
?
?
?
)
?
?
，
F
R
21<
/p>
?
F
d
sin(
?
?
2
?
)
sin
?
90
?
?
(
?
?
?
)
?
cos(
?
?
?
)
sin(
?
?
2
?
)
cos(
?
?
?
)
cos
?
则夹紧力为
：
Fr
?
F
R
21
cos
?
?
F
d
si
n(
?
?
2
?
)
2.
反行程时
?
取负值，
F
'
< br>R
21
为驱动力，而
F
'
d
为阻力，故
cos(
?
?
?
)
F
'<
/p>
R
21
?
F
'
d
，
sin(
?
?
2
?
)<
/p>
而理想驱动力为：
F
'
< br>R
21
0
?
F
'
d
cos
?
F
'
d
?
sin
?
tg
?
所以其反行程效率为：
F
'
d
F
'
R
21
0
sin(
?
?
2
?
)
tg
?
?
'
?
< br>?
?
cos(
?
?
?
)
tg
< br>?
cos(
?
?
?
)
F
'
R
21
F
'
d
sin(
?
?
2
?
)
12
sin(
?
?
2
?
)
当要求其自锁时则，
?
'
?
tg
?
cos(
?
?
?
)
?
0
，
故
sin(
?
?
2
?
)<
/p>
?
0
，所以
自锁条件为：
?
?
2
< br>?
3.10
解：
1
.<
/p>
机组串联部分效率为：
?
'
?
?
3
?
2
2
?
1
?
0
.
9
?
0
.
98
2
?
0
.
95
?
0<
/p>
.
821
2
.
机组并联部分效率为：
?
'
'
?
P
A
?
A
?
P
B
?
B
P
?
?
?
2
?
0
.<
/p>
8
?
3
?
0
.
7
2
?
3
?
0
.
98
?
0
< br>.
95
?
0
.
688
A
?
P
B
2
?
3
3
.
机组总效率为：
?
?
?
'
< br>?
'
'
?
0
.
821
?
0
.
688
?
0
.
565
?
56
.
5
%
4
.
电动机的功率
输出功率：
N
r
?
P
A
?
P
B
?
2
?
3
?
5
kw
电动机的功率：
N
d
?
N
r
?
< br>?
5
0
.
565
?
8
.
85
kw
第四章
平面连杆机构作业
4.1
解：
1.
①
d
为最大，则
a
?
d
?
b
?
c
故
d
?
b
?
c
?
a
?
280
?
360
?
120
?
520
mm
②
d
为中间，则
a
?
c
?
b
?
d
故
d
?
a
?
c
< br>?
b
?
120
< br>?
360
?
280
?
200
mm
13
2
00
mm
?
d
?
520
mm
所以
d
的取值范围为：
2.
①
d
为最大，则
a
?
d
?
b
?
c
故
d
?
b
?
c
?
a
?
280
?
360
?
120
?
520
mm
②
d
为中间，则
a
?
c
?
b
?
d
故
d
?
a
?
c
< br>?
b
?
120
< br>?
360
?
280
?
200
mm
③
d
为最小，则
c
?
d
?
b
?
a
故
d
?
b
?
a
< br>?
c
?
280
< br>?
120
?
360
?
40
mm
④
d
为三杆之和，则
d
?
b
?
a
?
c
?
280
?
120
?
360
?
760
mm
所以
d
的取值范围为：
40
mm
?
d
?
200
mm
和
520
mm
?
d
?
760
mm
14
3
.
①
d
为最小，则
c
?
d
?
b
?
a
故
d
?
b
?
a
< br>?
c
?
280
< br>?
120
?
360
?
40
mm
4.3
解：机构运动简图如图所示，其为曲柄滑块机构。
4.5
解：
1
.
作机构运动简图如图所示；由图
量得：
?
?
16
?
，
?
?
6
8
?
，
?
max
?
1
55
?
，
?
min
?
52
?
，所以
?
min
?
180
?
?
?
max
?
180
?
?
155
?
?
25
< br>?
，
180
< br>?
?
?
180
< br>?
?
16
?
K
?
?
?
1
.
20
180
?
?
?
180
?
?
16
?
行程速比系数为：
2.
因为
l
1
?
l
3
?
28
?
72
?
100
?
l
2
?
l
4
?
52
?
50
?
102
所以当取杆
1
为机架时，机构演化为双曲柄机构，
C
、
D
两个转动副
是摆转副。
3.
当取杆
3<
/p>
为机架时，
机构演化为双摇杆机构，
A<
/p>
、
B
两个转动副是
周转副。
15
4.7
解：
1
.
取
作机构运动简图如图所示；由图量得：
180
?
?
?
180
?
?
5
?
K
?
?
?
1
.
05
?<
/p>
?
5
?
，故行程
速比系数为：
180
?
?
?
180
?
?
5
?
由图量得：行程：<
/p>
h
?
40
?
?
l
?
40
?
6
?
240
mm
?
l
?
6
mm
/
mm
2
.
由图量得：
?
min
?
68
?
，故
?
min
?
68
?<
/p>
?
?
?
?
?
40
?
3.
若当
e
?
0
，则
K
= 1
，无急回特性。
4.11
解：
1<
/p>
.
取
2
.
由图中量得：
?
l
?
4
mm<
/p>
/
mm
，设计四杆机构如图所示。
l
AB
?
AB
?
?
l
?
70
?
4
?
280
mm
，
，
。
l
CD<
/p>
?
C
1
D
?
?
l
?
25
?
4
?
100
mm
l
AD
?
AD
?
?
l
?
78
.
5
?
4
?
< br>314
mm
16
4.16
解：
1
.<
/p>
取
?
l
?
1
mm
/
mm
，设计四杆机构如图所示。
2
.
由图中量得：
l
AB
?
AB
1
?
?
l
?
21
.
5
?
1
?
21
.
5
mm
l
BC
?
B
1
C
1
?
?
l
?
45
?
1
?
45
mm
，
。
3
.
图中
AB
’
C
’
为
?
max
的位置，
由图中量得
?
max
?
63
< br>?
，
图中
AB
< br>”
C
”
为
17
?
max
的位置，由图中量得
?
max
?
90
?
。
4
.
滑块为原动件时机构的死点位置为
AB
1
C
1
和
AB
2
C
2
两个。
4.18
解：
1<
/p>
.
计算极位夹角：
?
?
K
?
1
K
?
1
?
18
0
?
?
1
.<
/p>
5
?
1
1
.
5
?
1
?
180
?
?
36
?
2
.
取
?
l
< br>?
2
mm
/
mm
，设计四杆机构如图所示。
3
.
该题有两组解，分别为
AB
1
C
1
D
和
AB
2
C
2
D
由图中量得：
l
AB
1
?
AB
1
?
?
l
?
24
?
2
?
48
mm
，
l
B
1
C
1
?
B
1
C
1
?
?
l
?
60
?
2
?
120
mm
；
18