机构运动学分析-作业题

第五章 机构运动学分析

本章学习任务：基于速度瞬心法的机构速度分析，基于矢量方程图解法的平面机构运动分析，基于解析法的平面机构运动分析。

驱动项目的任务安排：项目中机构的运动分析，采用 Matlab 编程计算。

思考题

5-1 瞬心法用于机构运动分析有什么优缺点？

5-2 为什么速度影像法和加速度影像法只能用来分析同一构件上各点之间的速度和加速度关系，而不能用来分析不同构件上各点之间的速度和加速度关系？

5-3 什么情况下才会有哥氏加速度存在?其大小如何计算？方向又如何确定？ 5-4 为什么说用解析法进行机构分析时，关键是位移分析？

习题

5

-1 题图 5-1 所求为摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心圆盘，其半径 r = 30 mm ，偏距 e = 10

mm ， l AB = 90 mm ， l BC = 30 mm ， 1 = 20 rad/s ，试求 2 ， v C 。

题图 5-1

题图 5-2

5-2 题图 5-2 所示机构中，设已知机构的尺寸及原动件以1 等速回转，试求：从动件 M 的线速度。 5

-3 题图 5-3 所示机构的位置，已知构件尺寸，原动件 AB 以等角速度逆时针方向转动，试求：（1）

在图上标出全部速度瞬心 P 12 ， P 23 ， P 34 ， P 14 ， P 13 ，和 P 24 ，并指出其中的绝对瞬心。（2）用矢量方程图解法以自定比例尺作出机构的速度图和加速度图，求构件 3 的角速度和角加速度。

E

r

B 2

1 A O

3

e

1

C

C

M

4

3

B

2

E

D

¦ 1Ø 1

A

1 F

3 2

B

1

O

O '

A

¦ 1Ø 1

2

4

B

3

4

C

（a ）

（b ）

题图 5-3

题图 5-4

5-4 找出题图 5-4 机构在图示位置时的所有瞬心。

5

- 题图 5-5 是一个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为原动件，图示位置时凸轮在与滚子接

触点 B 的曲率中心在点 O ' 。试对机构进行高副低代，并确定机构的级别，验证替代前后机构的自由度、凸轮 1 与从动件 2 之间的速度瞬心都没有发生变化。

题 图 5-5 题 图 5-6

5

-6 如题图5-6 所示，已知凸轮1 的角速度 = 20 rad/s ，半径 R = 50 mm ， ∠ACB = 60ο ， ∠CAO = 90ο ， 试用瞬心法及矢量方程图解法求出构件 2 的角速度 2 。

5

-7 如题图 5-7 所示机构尺寸： l AC = l BC = l CE = l CD = l DF = l EF = 20 mm ，两滑块以匀速且 v 1 = v 2 = 0.002

m/s 作反方向移动，求图示位置（= 45ο ）时的速度之比 v / v 的大小。 1

¦ 1Í

¦ 2Í

题图 5-7

题图 5-8

5-8 如题图 5-8 所示的齿轮连杆机构中，三齿轮的节圆分别切于点 E 和 F ，试用矢量方程图解法求齿轮 2、3 的角速度 2 、 3 和构件 4、5 的角速度 4 、 5 。

5

-9 如题图 5-9 机构所示，已知滚轮 2 在地面上作纯滚动，构件 3 以已知速度 v 3 向左移动，试用瞬心

2

1

3

4

2

n

1

3

n C

2

B

1

O

A

1

1 A

D

3

6

¦ È

C ¦ c Í

F ¦ ÍF

7

4

E 5

B

2

P 35

2

C

4 F 3 D

E

B 5

1

1

A 6

2

E

1

3 ¦ 1Ø

C

60¡ã

30

2 B

1

¦ 1Ø

3

D A

C 60

法求滑块 5 的速度 v 5 的大小和方向，以及轮 2 的角速度 2 的大小和方向。

v 3

1

题图 5-9

题图 5-10

5

-10 如题图 5-10 所示的机构尺寸已知（ l = 0.05m/mm ），构件 1 沿构件 4 作纯滚动，其上 S 点的速

度为 v ( = 0.6 m/s

) 。试求（1）在图上画出所有速度瞬心；（2）用瞬心法求出 K 点的速度 v 。

S v mm

K

5

-1 已知机构的尺寸和位置如题图 5-11 所示， l AB = 100 mm ， 1 为常数， l AB = l CD 。试求出全部瞬心，

D 点的速度和加速度。

B

D A

4

O

B

题图 5-11

题图 5-12

5

-12 如题图 5-12 所示机构中已知各构件尺寸及 1 ，用矢量方程图解法分析机构的速度，并求 v E 、

5

。（写出表达式，并标明方向）

5

-13 如题图 5-13 所示机构中，已知 v C = 50mm/s ，试画出速度多边形并求出 v B 、 v D 、 3 、 5 。

B

题图 5-13 4

题图 5-14

5

-14 有一四杆机构，已知按长度比例尺l = 0.001 m/mm 所绘出的机构位置图及各杆的尺寸如题图5-14

所示。设1 = 1 rad/s ，方向为顺时针，用矢量方程图解法求构件 3 的角速度及角加速度。

B 4

2

D E

A

3 5

v s

S 1 + B 2

K 4

A

C

A 2 1 D

4 C E

5

¦ 1Ø 3

4

2

D 3 C

1 5

O 3

v c

40