(完整word版)平面机构自由度及平面连杆机构习题

平面连杆机构一、填空：1. 由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构称为平面连杆机构。

2 .铰链四杆机构按两连架杆的运动形式，分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本类型。

3. 在铰链四杆机构中，与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线整圈旋转的构件称为曲柄；与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件摇杆；直接与连架杆相联接，传递运动和动力的构件称为连杆。

4. 铰链四杆机构有曲柄的条件（1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。

（用文字说明）5. 图1-1为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。

试用式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件：（1）a+b≤c+d 。

（2）以__b或d__为机架，贝U __a__为曲柄。

图1-16. 在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得双摇杆机构。

7 .如果将曲柄摇杆机构中的最短杆改作机架时，得到双曲柄机构；最短杆对面的杆作为机架时，得到双摇杆机构。

8. 当机构有极位夹角θ时，则机构有急回特性。

9. 机构中传动角丫和压力角α之和等于90°。

10. 通常压力角α是指力F与C点的绝对速度V C之间间所夹锐角二、选择题：1 •在曲柄摇杆机构中，只有当C∙摇杆为主动件时，才会出现“死点”位置。

A.连杆B.机架C.摇杆 D •曲柄2. 绞链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构 B.不存在曲柄。

A.有曲柄存在B.不存在曲柄C.有时有曲柄，有时没曲柄D.以上答案均不对3. 当急回特性系数为 C. K > 1 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。

A. K V1B. K = 1C. K > 1D. K = 04. 当曲柄的极位夹角为 D. θ> 0 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。

A. θ V 0B. θ=OC. θ≤ 0D. θ > 05. 当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动对，曲柄在“死点”位置的瞬时运动方向是C.不确定的。

机械设计基础第三章平面机构运动简图及自由度班级：学号：姓名：一、填空题1.从机构结构观点来看，任何机构是由_________、_________、__________三部分组成。

2.构件的自由度是指。

3.两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，而保留个自由度。

4.机构中的运动副是指。

5.机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。

6.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。

7.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。

8.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。

9.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。

10.机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。

11.机构运动简图是的简单图形。

二、选择题1.有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，则其自由度等于。

A. 0B. 1C. 22.原动件的自由度应为。

A. 1B. +1C. 03.基本杆组的自由度应为。

A. -1B. +1C. 0 。

4.在机构中原动件数目机构自由度时，该机构具有确定的运动。

A. 小于B. 等于C. 大于。

5.计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度就会。

A. 增多B. 减少C. 不变。

6.构件运动确定的条件是。

A. 自由度大于1B. 自由度大于零C. 自由度等于原动件数。

三、分析与计算1.图示为一机构的初拟设计方案。

试：(1)计算其自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。

(2)如此初拟方案不合理，请修改并在右侧用简图表示。

2.试计算下列图示机构的自由度。

(若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出。

平面连杆机构习题答案平面连杆机构习题答案连杆机构是机械工程中常见的一种机构，也是机械工程学习中的重要内容。

平面连杆机构由若干个连杆组成，通过铰链连接起来，形成一个闭合的结构。

在机械设计中，经常需要解决一些与平面连杆机构相关的问题，例如连杆长度、角度等。

本文将针对一些典型的习题，给出详细的解答。

1. 问题描述：一个平面连杆机构由三个连杆组成，分别是AB、BC和AC。

已知连杆AB的长度为10cm，连杆BC的长度为8cm，连杆AC的长度为6cm。

连杆AB与连杆BC之间的夹角为60°，连杆BC与连杆AC之间的夹角为45°。

求连杆AC的夹角。

解答：根据三角形的余弦定理，可以得到：AC² = AB² + BC² - 2 * AB * BC * cos(∠ABC)AC² = 10² + 8² - 2 * 10 * 8 * cos(60°)AC² = 100 + 64 - 160 * 0.5AC² = 100 + 64 - 80AC² = 84AC = √84 ≈ 9.17cm根据三角形的余弦定理，可以得到：cos(∠ACB) = (AC² + BC² - AB²) / (2 * AC * BC)cos(∠ACB) = (9.17² + 8² - 10²) / (2 * 9.17 * 8)cos(∠ACB) = (84 + 64 - 100) / 146.72cos(∠ACB) = 48 / 146.72cos(∠ACB) ≈ 0.327∠ACB ≈ arccos(0.327) ≈ 70.44°所以，连杆AC的夹角为70.44°。

2. 问题描述：一个平面连杆机构由四个连杆组成，分别是AB、BC、CD和AD。

已知连杆AB的长度为8cm，连杆BC的长度为10cm，连杆CD的长度为12cm，连杆AD的长度为14cm。

《机械设计基础》课程分章节练习题第一章机械设计基础概论第二章平面机构运动简图及自由度第三章平面连杆机构一、单项选择题1. 机器中各制造单元称为（）A．零件B．构件C．机件D．部件2. 机器中各运动单元称为（）A．零件B．构件C．部件D．机件3. 在平面机构中，每增加一个低副将引入（）A．0个约束B．1个约束C．2个约束D．3个约束4. 机构具有确定相对运动的条件是（）A．机构的自由度数目等于主动件数目 B. 机构的自由度数目大于主动件数目C．机构的自由度数目小于主动件数目 D. 机构的自由度数目大于等于主动件数目5. 平面运动副所提供的约束为（）A.1B.2C.1或2D.36. 由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( )A.1B.m-1C.mD.m+l7. 平面铰链四杆机构ABCD中，AD为机架，L AB=40mm，L BC=60mm，L CD=120mm，L AD=120mm，那么（）A．AB杆为曲柄，CD杆为摇杆 B. AB杆与CD杆均为曲柄C．AB杆与CD杆均为摇杆 D. AB杆为摇杆，CD杆为曲柄8. 无急回特性的平面四杆机构，其极位夹角为( )A.θ<︒0B.θ=︒0C.θ≥︒0D.θ>︒09. 一曲柄摇杆机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.导杆机构10. 铰链四杆机构的死点位置发生在（）A．从动作与连杆共线位置B．从动件与机架共线位置C．主动件与连杆共线位置D．主动件与机架共线位置11. 铰链四杆机构ABCD中，AB为曲柄，CD为摇杆，BC为连杆。

若杆长l AB=30mm,l BC=70mm，l CD=80mm，则机架最大杆长为（）A.80mmB.100mmC.120mmD.150mm12. 曲柄摇杆机构处于死点位置时，角度等于零度的是（）A．压力角B．传动角C．极位夹角D．摆角13. 在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其它两杆长度之和，则要获得双摇杆机构，机架应取（）A．最短杆B．最短杆的相邻杆C．最短杆的对面杆D．无论哪个杆14. 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则机构为（）A．曲柄摇杆机构B．曲柄滑块机构C．双曲柄机构D．双摇杆机构15. 在铰链四杆机构中，传动角γ和压力角α的关系是（）A．γ=180°-αB．γ=90°+αC．γ=90°-αD．γ=α16. 在下列平面四杆机构中，一定无急回特性的机构是（）A.曲柄摇杆机构B.摆动导杆机构C.对心曲柄滑块机构D.偏置曲柄滑块机构17. 偏心轮机构是由铰链四杆机构（）演化而来的。

平面机构自由度计算例题及答案在机械设计和分析中，自由度是一个重要的概念，它用来描述机构的运动能力和约束程度。

特别是对于平面机构而言，自由度计算是机构设计和分析的基础。

本文将以一个例题为例，详细介绍平面机构自由度计算的方法，并给出答案。

例题描述：给定一个平面机构，该机构由三个连杆和两个旋转副组成，其中两个连杆用来传递运动，第三个连杆则作为链接杆。

假设该机构中的两个旋转副都分别由一对垂直的直线轴构成。

求该平面机构的自由度。

解题思路：为了计算平面机构的自由度，首先需要明确平面机构的自由度计算公式。

根据机构自由度的定义，平面机构的自由度等于其约束数目减去自由度减去已知条件数目。

对于本例中的平面机构，约束数目为2，已知条件数目为1，因此我们只需要计算平面机构的自由度即可。

解题步骤：1. 确定机构中的运动副：根据题目描述，该机构中的运动副是两个旋转副。

2. 统计机构中的连杆数目：根据题目描述，该机构中共有三个连杆。

3. 计算机构中的运动副数目：根据运动副的定义，旋转副的数目等于直线轴的数目减一。

因此，该机构中的旋转副数目为2。

4. 计算平面机构的自由度：根据平面机构的自由度计算公式，自由度等于连杆数目减去运动副数目。

因此，该机构的自由度为3-2=1。

5. 减去已知条件数目：根据已知条件的定义，已知条件是指在机构中已经确定的尺寸或位置关系。

根据题目描述，已知条件数目为1。

6. 最终计算结果：根据平面机构自由度的定义，平面机构的自由度等于约束数目减去自由度减去已知条件数目。

因此，该平面机构的自由度为2-1=1。

答案解析：根据计算结果，该平面机构的自由度为1。

这意味着该机构具有一个独立自由度，即只能在一个平面内进行单一的自由运动。

根据机构设计和分析的需要，可以对该机构进行进一步优化和改进，以满足特定的运动要求。

总结：通过上述例题的计算，我们了解了平面机构自由度的计算方法。

平面机构自由度的计算是机构设计和分析的基础，对于确定机构的运动能力和约束程度非常重要。

1.2. 3.4. 5.6.1.构件数n为7,低副p为9,高副pn为1,局部自由度为1,虚约束为0.E处为局部自由度,C处为复合铰链.F=3n-2p-pn=3*7-2*9-1=2（与原动件数目一致,运动确定）2. B处有复合铰链，有2个转动副。

无局部自由度。

B点左侧所有构件和运动副带入的约束为虚约束，属于与运动无关的对称部分。

n=5, PL=7, PH=0, F= 3n-2PL -PH=3×5-2×7-1×0=1。

运动链有确定运动，因为原动件数= 自由度数。

3.A处为复合铰链，因为有3个构件在此处组成成转动副，所以应算2个转动副。

B处为局部自由度，假设将滚子同构件CB固结。

无虚约束。

n=6, PL=8, PH=1, F= 3n-2PL -PH=3×6-2×8-1=1。

运动链有确定运动，因为原动件数= 自由度数。

4. 没有复合铰链、局部自由度、虚约束。

n=4, PL=5, PH=1, F= 3n-2PL -PH=3×4-2×5-1=1。

运动链有确定运动，因为原动件数= 自由度数。

5. 计算自由度：n=4, P L=6, P H=0, F= 3n-2P L -P H=3×4-2×6-1×0=0，运动链不能动。

修改参考方案如图所示。

6. F处为复合铰链，因为有3个构件在此处组成成转动副，所以应算2个转动副。

B处为局部自由度，假设将滚子同构件CB固结。

移动副M、N中有一个为虚约束，属于两构件在多处组成运动副。

n=7, PL=9, PH=1, F= 3n-2PL -PH=3×7-2×9-1=2。

运动链没有确定运动，因为原动件数< 自由度数。

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度为：或：1－6自由度为或：1－10自由度为：或：1－111－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。

设s10rad/1，求构件3的速度3v。

1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比/。

12构件1、2的瞬心为P12P24、P14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100，s mm l BC/250，s rad /101，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2。

在三角形ABC 中，BCAAB BC sin45sin 0，52sinBCA，523cos BCA ，45sin sinBC ABCAC ，mmAC 7.3101－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20r的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15，mm l AB 90，s rad /101，求0和180时，从动件角速度2的数值和方向。

0时方向如图中所示当180时方向如图中所示第二章平面连杆机构2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。

（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。

图中标注箭头的构件为原动件。

2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。

试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210则空回程曲柄的转角02150摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l ADCD1000,500。

平面连杆机构习题及解答一、复习思考题1、什么是连杆机构？连杆机构有什么优缺点？2、什么是曲柄？什么是摇杆？铰链四杆机构曲柄存在条件是什么？3、铰链四杆机构有哪几种基本形式？4、什么叫铰链四杆机构的传动角和压力角？压力角的大小对连杆机构的工作有何影响？5、什么叫行程速比系数？如何判断机构有否急回运动？6、平面连杆机构和铰链四杆机构有什么不同？18、试述克服平面连杆机构“死点”位置的方法。

二、填空题1、平面连杆机构是由一些刚性构件用副和副相互联接而组成的机构。

2、平面连杆机构能实现一些较复杂的运动。

3、当平面四杆机构中的运动副都是副时，就称之为铰链四杆机构；它是其他多杆机构的。

4、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周的叫曲柄。

5、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作的叫摇杆。

6、平面四杆机构的两个连架杆，可以有一个是，另一个是，也可以两个都是或都是。

7、平面四杆机构有三种基本形式，即机构，机构和机构。

8、组成曲柄摇杆机构的条件是：最短杆与最长杆的长度之和或其他两杆的长度之和；最短杆的相邻构件为，则最短杆为。

9、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作____运动，即得到双曲柄机构。

10、在机构中，如果将杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆均为摇杆，即是双摇杆机构。

11、在机构中，最短杆与最长杆的长度之和其余两杆的长度之和时，则不论取哪个杆作为，都可以组成双摇杆机构。

12、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向而演变来的。

13、导杆机构可看做是由改变曲柄滑块机构中的而演变来的。

14、将曲柄滑块机构的改作固定机架时，可以得到导杆机构。

15、曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把运动转换成运动。

16、曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把` 运动转换成。

17、曲柄摇杆机构的不等于00，则急回特性系数就，机构就具有急回特性。

18、实际中的各种形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的，或选择不同构件作为等方法所得到的铰链四杆机构的演化形式。

平面机构及其自由度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 ）。

图 b ）2）分析其是否能实现设计意图。

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。

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 c 1） 图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F3、计算图示平面机构的自由度。

解：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F解：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度解：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F解： D,E,FG 与D ，H ，J ，I 为对称结构，去除左边或者右边部分，可得，活动构件总数为7，其中转动副总数为8，移动副总数为2，高副数为0，机构自由度为1。

（其中E 、D 及H 均为复合铰链）4、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号ij P 直接标注在图上）。

—－可编辑修改，可打印——别找了你想要的都有！精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务——全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式《机械设计基础》习题解答目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承--------------------------------------------------50第十三章滑动轴承------------------------------------------------ 56第十四章联轴器和离合器-------------------------- 59第十五章弹簧------------------------------------62第十六章机械传动系统的设计----------------------65第0章绪论12-3机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。