第一章 机构的结构分析

思考题与习题第一章平面机构的结构分析题简要回答（1）什么是运动副、运动副元素、低副、高副？什么是运动链、机架、原动件、从动件？（2）什么是机构运动简图？它与机构示意图有什么区别？（3）组成机构的基本单元是什么？“机构是由零件组成的”，“机构是由构件组成的”，“机构是由运动链组成的”，“机构是由原动件、从动件系统和机架组成的”，“机构是由原动件、机架和杆组组成的”，这些说法是否正确？机构究竟是怎么组成的？符合什么条件才能成为机构？（4）“机构有确定的运动，运动链则没有确定的运动”，“机构中肯定有一个构件为机架、运动链中则没有机架”的说法是否正确？机构和运动链究竟有什么区别？（5）何为复合铰链、局部自由度、虚约束？如何判断它们的存在？题填空（1）构件与零件的区别在于构件是的单元体，而零件是的单元体。

（2）称为构件，称为运动副，称为运动副元素。

（3）机构具有确定相对运动的条件是；根据机构的组成原理，任何机构都可以看成是由、和组成。

（4）两构件通过面接触而构成的运动副为，它引入个约束；通过点、线接触而构成的运动副称为，它引入个约束。

（5）在平面机构中若引入一个高副将引入个约束，而引入一个低副将引入个约束，约束数与自由度的关系是。

（6）由M个构件组成的复合铰链应包括个转动副。

（7）机构要能够运动，自由度必须，机构具有确定相对运动的条件是。

（8）机构中的运动副是指，平面连杆机构是由许多刚性构件以联接而成的。

（12）运动链具有确定运动成为机构的条件是、、。

题选择填空（1）两构件组成运动副的必备条件是。

A．直接接触且具有相对运动； B. 直接接触但无相对运动；C．不接触但具有相对运动； D. 不接触也无相对运动。

（2）当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将确定的运动。

A．有； B. 没有； C. 不一定。

（3）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．虚约束； B. 局部自由度； C. 复合铰链。

1.1 试画出图1.1（a）所示泵机构的机构运动简图，并计算其自由度。

【分析】在绘制机构运动简图时，首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。

在图示机构中，偏心盘1为原动件，其与机架4构成转动副A；构件1与带环的柱塞2构成转动副B（不管转动副外形尺寸大小如何，均系绕着它的转动中心回转，故均用在转动中心处的小圆圈来表示）；构件2则在摆动盘3的槽中来回移动，构成移动副，其相对移动方向沿BC方向；构件3与机架4组成转动副C，其在摆动盘3的中心处。

解：根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置和移动副导路的方位。

就不难画出其机构运动简图，如图b 所示。

由于该机构具有三个活动构件、三个转动副和一个移动副，没有高副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为F=3n-（2p l-p h）=3×3-（2×4） =1【评注】绘制机构运动简图时,不管机构多么复杂，从原动件开始循着运动的传递路径，搞清相接触的构件之间构成什么运动副及运动副的位置最为关键。

1.2 图1.2示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输人，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、下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图（尺寸按结构图画出即可），分析其运动是否能实现设计意图，并提出修改措施。

(a) (b)图1.1 图1.2【分析】该机构的机构运动简图如图1.3(a)所示。

要分析其运动是否能实现设计意图，就要计算机构自由度，不难求出该机构自由度为零，即机构不能动。

要使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。

解：机构运动简图见图1.3（a）自由度F=3n-（2p l+p h）=3×3-（2×4+1）=0图1.3该简易机床设计方案的机构不能运动。

修改措施：（1）在构件3、4之间加一连杆及一个转动副（图（b）示）；（2）在构件3、4之间加一滑块及一个移动副（图（c）示）；（3）在构件3、4之间加一局部自由度滚子及一个平面高副（图（d）示）；修改措施还可以提出几种，如3杆可利用凸轮轮廓与推杆4接触推动4杆等。

00002、具有、、等三个特征的构件组合体称为机器。

00003、机器是由、、所组成的。

00004、机器和机构的主要区别在于。

00005、从机构结构观点来看，任何机构是由三部分组成。

00006、运动副元素是指。

00007、构件的自由度是指；机构的自由度是指。

00008、两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，而保留了个自由度。

00009、机构中的运动副是指。

00010、机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。

00011、在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。

00012、平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。

00013、当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为，至少为。

00014、00015、计算机机构自由度的目的是__________________________________________________________。

00016、在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。

00017、计算平面机构自由度的公式为F ，应用此公式时应注意判断：(A)铰链，(B) 自由度，(C) 约束。

00018、机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。

00019、划分机构的杆组时应先按的杆组级别考虑，机构的级别按杆组中的级别确定。

00020、机构运动简图是的简单图形。

00021、在图示平面运动链中，若构件1为机架，构件5为原动件，则成为级机构；若以构件2为机架，3为原动件，则成为级机构；若以构件4为机架，5为原动件，则成为级机构。

00022、机器中独立运动的单元体，称为零件。

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( )00023、具有局部自由度和虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度和虚约束。

第一章平面机构的结构分析一、填空题1.两构件通过_面__接触组成的运动副称为低副。

2.两构件__直接接触__并产生一定__相对运动__的联接称为运动副。

3.平面机构的运动副共有两种,它们是__低__副和__高__副。

第二章平面连杆机构一、填空题1.平面连杆机构由一些刚性构件用____副和____副相互联接而组成。

2.在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的构件称为____，只能来回摇摆某一角度的构件称为____，直接与连架杆相联接，借以传动和动力的构件称为____，不与机架直接联接的构件称为____。

3.图示为一铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。

试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件：（1）____________________________。

（2）以____为架，则____为曲柄。

4.设右图已构成曲柄摇杆机构。

当摇杆CD为主动件，机构处于BC与从动曲柄AB共线的两个极限位置，称为机构的两个____位置。

5.铰链四杆机构的三种基本形式是____机构，____机构，____机构。

6.平面连杆机构急回运动特性可用以缩短____,从而提高工作效率。

7.平面连杆机构的急回特性系数K____。

8.位置四杆机构中若对杆两两平行且相等，则构成____机构。

9.在曲柄摇杆机构中,以曲柄为原动件时, ____出现曲柄与机架共线位置。

10.在曲柄摇杆机构中, ____出现在曲柄与连杆共线位置。

11.在曲柄摇杆机构中,若以摇杆为原动件,则曲柄与连杆共线位置是____位置。

12.在曲柄摇杆机构中,若减小曲柄长度,则摇杆摆角____。

13.在曲柄摇杆机构中,行程速比系数与极位夹角的关系为____。

二、选择题1.平面连杆机构当急回特性系数K____时，机构就具有急回特性。

a >1 b =1 c <12.铰链四杆机构中，若最长杆与最短杆之和大于其他两杆之和，则机构有____。

a 一个曲柄b 两个曲柄 c两个摇杆3.家用缝纫机踏板机构属于____。