机械原理 第八版 西北工业大学 平面机构的结构分析
1、如图a 所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上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。
图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l
因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。
图 b ）
3）提出修改方案（图c ）。
为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。
图 c1） 图 c2）
2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
图a ）
解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F
图 b ）
解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F
3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3－1
解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。
3－2
解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度
3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F
4、试计算图示精压机的自由度
解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p
13305232=⨯-+⨯='-'+'='n p p p h l 26310232=⨯-⨯='-'+'='n p p p h l
0='F 0='F
F p p p n F h l '-'-+-=)2(3 F p p p n F h l '-'-+-=)2(3
10)10152(103=--+⨯-⨯= 10)20172(113=--+⨯-⨯=
（其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链）
5、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杆组。又如在该机构中改选EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。
解1）计算此机构的自由度
110273)2(3=⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l
2）取构件AB 为原动件时 机构的基本杆组图为
此机构为Ⅱ级机构
3）取构件EG为原动件时
此机构的基本杆组图为
此机构为Ⅲ级机构
平面机构的运动分析
P直接标注在图上）。
1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号
ij
2、在图a 所示的四杆机构中，
AB l =60mm ，CD l =90mm ，AD l =BC l =120mm ，2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：
1） 当ϕ= 165时，点C 的速度C v
；
2） 当ϕ=
165时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小； 3）当C v
=0 时，ϕ角之值（有两个解）。
解1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图（图b ）。
b)
2）求C v
，定出瞬心13P 的位置（图b ）
因13p 为构件3的绝对速度瞬心，则有：
)/(56.278003.0/06.010132313s rad BP u l w l v w l AB BP B =⨯⨯=⋅==
)/(4.056.252003.0313s m w CP u v l C =⨯⨯==
3）定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置
因BC 线上速度最小之点必与13P 点的距离最近，故从13P 引BC 线的垂线交于点E ，由图可得：
)/(357.056.25.46003.0313s m w E P u v l E =⨯⨯=⋅=
4）定出C v
=0时机构的两个位置（作于 图C 处），量出 ︒=4.261ϕ
︒=6.2262ϕ c)
3、在图示的机构中，设已知各构件的长度AD l ＝85 mm ，AB l =25mm ，CD l =45mm ，
BC l =70mm ，原动件以等角速度1ω=10rad/s 转动，试用图解法求图示位置时点E 的速度E
v 和加速度E a
以及构件2的角速度2ω及角加速度2α。
a) μl =0.002m/mm
解1）以l μ=0.002m/mm 作机构运动简图（图a ） 2）速度分析 根据速度矢量方程：CB B C v v v
+= 以v μ＝0.005(m/s)/mm 作其速度多边形（图b ）。 b) a μ=0.005(m/s 2
)/mm
（继续完善速度多边形图，并求
E v
及2ω）。 根据速度影像原理，作BCE bce ∆∆~，且字母 顺序一致得点e ，由图得：
)(31.062005.0s m pe v v E =⨯=⋅=μ
