第二章作业题答案

1、改善机构受力
2 1
2、增加刚度
C
2′
2〞
A B
B
D C
3、顺利通过某些 特殊位置
A D
12、如图所示为一小型压力机。图中齿轮1与偏心轮1′为同一构 件，绕固定轴心Ｏ连续转动。在齿轮５上开有凸轮凹槽，摆杆 ４上的滚子６嵌在凹槽中，从而使摆杆４绕Ｃ轴上下摆动。同 时又通过偏心轮１′、连杆２、滑竿３使轴Ｃ上下移动。最后通 过在摆杆４的叉槽中的滑块７和铰链Ｇ使冲头８实现冲压运动。 试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
D
答：不能 因 B、C、D三连接点中任意一个连接点处的轨迹重合 与其它两点的制约有关。
20、如所示图为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思 路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动已达 到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实 现设计意图？并提出修改方案。
l AB l AD 90 mm , l BC l CD 25 mm
其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度，试着分析机构的 工作原理。（10）
19C、在如图所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构 件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个约束吗 （5）？
C B A
7 G 6 4 5 D F E C G 7 9 B 2 O A 1 5 8 9 A 4 6 D C 9 3 B
3
E F
8
9
2 O
9 1
n 7 , PL 9 , PH 1
F 3 7 28 1 0
BL
13、 试绘制图示机械手的机构运动简图，并计算器自由度。 图a 为仿人食指的机械手机构.
C
3
18C、图示为一收放式折叠支架机构，该支架中的构件1和5分别用木螺钉连接于 固定台板1 ‘和活动台板5’上，两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台板 转动。又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上 的连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活 动台板上放有较重的重物，大活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件 2，使铰链B、D重合，活动台板才可收起。现已知构件尺寸:
6A、任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和 机架上面构成的。（ ） 7A、任何机构从动件系统的自由度等于零（ 选择（每题2分） ）。
8A、平面运动副的最大约束为（ c）
a、0 b、1 c、2 d、3
9A、在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束 为（a ） a、虚约束 b、局部自由度 c、复合铰链
(3)、闸瓦G 、J同时刹紧车轮时，构件4、6与车轮、机架成 为一整体 n =4、 PL=6、 PH =0 F′=0 、 P′=0 BL F=3n - 2PL –PH -F′+P′=3 ×4 -2 ×6=0
17、图示为一收放式折叠支架机构，该支架中的构件1和5分别用木螺钉连接于固 定台板1 ‘和活动台板5’上，两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台板转 动。又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的 连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动 台板上放有较重的重物，大活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2， 使铰链B、D重合，活动台板才可收起。现已知构件尺寸:
A
2
1 4
D
5
E
B 2、折叠 运动过 程
C
3Βιβλιοθήκη Baidu
F 3 n 2 PL PH
3 4 2 5 1 1
3、折叠 状态
A
1' 2
D4
5'
E
B3 C BL
19、在如图所示的机构中，在铰链B、C、D处，被连接的两构件 上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个约束吗（5）？
C B A
b
A C 1 2
4
n 5 , PL 6 , PH 2 ,
5
B D
3
6
F 3 n 2 PL PH P F
35 26 2 1
16、图示为一刹车机构，刹车时操作杆1向右拉，通过由构件2、 3、4、5、6辆闸瓦刹住车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过 程说明此机构自由度的变化情况(10)。
10A、机构中只有一个（ d ）
a、闭式运动链 b、原动件 c、从动件 d、机架 简答 11C、既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在 实际机构中为什么又常常存在虚约束？试举例说明（10）。
答：虚约束对机构的实际运动不起约束作用，它广泛存在于机构中是 为了解决机构中存在的其它一些问题，如：
+
+
BL
22C、在图示压床机构中，构件1为原动件。计算机构自由度， 为使压头GH均匀下压而不倾斜，试问机构各构件的尺寸应满 足什么条件？为什么？其中构件CF起什么作用（10）? 解： (1) F 3 n 2 PL PH
3 5 2 7 1
F E C
D
A
B 1
(2) 应满足：
BL
7
E I 5 7 4
解: （1）、未刹车时 n =6、 PL=8、 PH =0 F′=0 、 P′=0 F=3n - 2PL –PH -F′+P′ =3×6 -2 ×8 =2
6 H
3 C F 7 B 2
A
7
1
J
0
G
(2)、闸瓦G 、J之一刹紧车轮时（如J)，构件6与车轮、机架 成为一整体 n =5、 PL=7、 PH =0 F′=0 、 P′=0 F=3n - 2PL –PH -F′+P′=3 ×5 -2 ×7=1
第二节手指 C 第三节手指 手背
D
F G H
E
B
(a)
I
解：
手指尖
J
4 6
I F
G
C D
3
E
B
2 1
5
H
n 7 , PL 10
F 3 7 2 10 0
BL
7
J
8
14、机构运动简图与实际机构有哪些相同之处，有哪些不同之 处？它能表示出原机构哪些方面的特征（5）？
答： 相同之处：所反映的构件数目、运动副数目及类型、 和运动尺寸
l AB l AD 90 mm , l BC l CD 25 mm
其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度，试着分析机构的 工作原理。（10）
1、支撑状态（
1' 2 B D 4 C 3 5' E
1'
5'
A
F 3 n 2 PL PH
3 4 2 6 0
填空（每题2分）
原动件 、 从动件 1A、构成机构的构件有：机架、 三类。
2A、机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目等于自由度数目, 机 构要能够运动其自由度必须大于零 3A、在平面机构中，若引入一个高副将引入 1 个约束，而引入一 个低副将引入 2 个约束，机构中的总约束数s与机构自由度f 的关 系是f = 3n - s 。 4A、用一个平面低副联两个做平面运动的构件所形成的运动链共 有 4个自由度 判断（每题2分） 5A、运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或 等于自由度数（ × ）
D
20B、如所示图为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是： 动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠 杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动已达到冲压的目的。试绘 出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方 案(5)。
21A、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析 组成此机构的基本干组。如果在该机构中改选EG为原动件，试 问组成此机构的基本干组是否与前有所不同。
G
H
ED = FC=GH EF = DC 只有这样才能使得GH保持平行于机架移动， EG = HC 而不会引起倾斜 (3)作用： 使EFG部分与DCH部分相连接，并使 EFG部分重复DCH部分的运动
17B 7
6 H I 5 7 J 0
E 4
3 C F 7 B 2
A
7
1
1'
5' D 4 5
A
2
1
G
B
解： n = 9 ，PL=12 , PH= 2
11
虚约束
11 11
F
3
虚约束
8 10
A
1
D
2 7
E
11 5 6 4
B
9
C
G
虚约束
11
复合铰链
11
H
局部自由度
F=3×9-2 × 122=1
15 H 9 E 10 8 D K 7 11 6
15 G 3 5C 4 J
15 F
2
I
B 1
12 12
A
n 11 , PL 17 , PH 0 P 2, F 0
分析： （1）、运动简图
（2）、自由度： F 3 3 2 4 1 0
该方案的机构不能运动
（3）、修改方案：
BL
21、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组 成此机构的基本干组。如果在该机构中改选EG为原动件，试问 组成此机构的基本干组是否与前有所不同。
+ + + +
F 3 n 2 PL PH P F
3 11 2 17 2 1
BL
1、6为原动件
F=2
+
+
Ⅱ级机构
+
2、6为原动件
Ⅲ级机构
BL
不同之处：实际机构中各构件（零件）的结构形状及结
构尺寸在机构运动简图中被忽略。
机构运动简图能表示出原机构的运动特征。
BL
15、试计算下列各机构的自由度
（a) n =4 PL =5 PH=1 n= 7 F′=2
（b） PL=8 PH=2 P′=0
F′=0 P′=0 F=3×4 ﹣2 ×5﹣1=1
F=3 ×7 - 2×8– 2–2=1