Question

如圖是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的示意圖，當(dāng)曲柄CB繞點(diǎn)C旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿AB的傳遞，活塞作直線往復(fù)運(yùn)動．當(dāng)曲柄在CB₀位置時(shí)，曲柄和連桿成一條直線，連桿的端點(diǎn)A在A₀處，設(shè)連桿AB長為lmm，曲柄CB長為rmm，l＞r
（1）若l=300mm，r=80mm，當(dāng)曲柄CB按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)角為θ時(shí)，連桿的端點(diǎn)A此時(shí)離A₀的距離為A₀A=110mm，求cosθ的值；
（2）當(dāng)曲柄CB按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)角θ為任意角時(shí)，試用l，r和θ表示活塞移動的距離（即連桿的端點(diǎn)A移動的距離A₀A）

Answer 1

分析：（1）由A₀A的長求出AC的長，再由AB，BC的長，利用余弦定理即可求出cosθ的值；
（2）設(shè)AC=x，若θ=0，則A₀A=0；若θ=π，則A₀A=2r，若0＜θ＜π時(shí)，在△ABC中，由余弦定理得到關(guān)于x的方程，求出方程的解得到x的值，即為AC的長，由A₀C-AC即可求出A₀A的長．

解答：解：（1）由已知當(dāng)A₀A=110mm時(shí)，可得AC=300+80-110=270（mm），
又AB=l=300mm，BC=r=80mm，
∴cosθ=

AC2+BC2-AB2

2AC•BC

=

2702+802-3002

2×270×80

=

107

432

；
（2）設(shè)AC=xmm，若θ=0，則A₀A=0mm；若θ=π，則A₀A=2rmm，
若0＜θ＜π時(shí)，在△ABC中，由余弦定理得：AB²=AC²+BC²-2AC•BCcosC，
即x²-2（rcosθ）x-（l²-r²）=0，
解得：x₁=rcosθ+

(rcosθ)2+l2-r2

=rcosθ+

l2-r2sin2θ

（mm），
x₂=rcosθ-

(rcosθ)2+l2-r2

＜0（不合題意，舍去），
∴A₀A=A₀C-AC=l+r-rcosθ-

l2-r2sin2θ

（mm），
∴當(dāng)θ為任意角時(shí)，有A₀A=l+r-rcosθ-

l2-r2sin2θ

（mm）．

點(diǎn)評：此題考查了余弦定理，熟練掌握余弦定理是解本題的關(guān)鍵．