第三章 平面连杆机构及其设计
3-1 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度 a =240 mm；b =600 mm；c =400 mm；d=500mm。试回答下列问题：⑴当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？⑵若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？
3-2 图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆LAB为曲柄的条件。若偏距e=0，则杆LAB为曲柄的条件又如何？另外，在图示机构中，若设LAB为曲柄，试问当以杆LAB为机架时，此机构为何种机构？
3-3 在图示机构中，各杆的长度为L1 =28mm;L2 =54mm;L3 =50mm;L4 =72mm（该图比例尺为：μL=L1 / AB =28/14=0.002m/mm）。⑴试问该机构为何种机构？⑵当取杆1为机架时，将演化为何种机构？⑶当取杆3为机架时，又将演化为何种机构？⑷请用作图法在给定的图上画出该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角ψmax、最小传动角γmin和求出行程速比系数K。
3-4 偏置曲柄滑块机构如图所示，请在图上画出当曲柄为主动件时的最小传动角γmin和最大传动角γmax所在的位置以及极位夹角θ所在的位置。
3-5 正弦机构和导杆机构如图所示，请在图上标出当曲柄为主动时的图示位置的传动角γ和压力角α。并说明传动角γ和压力角α是否随位置变化。
3-6 试设计一曲柄摇杆机构，已知行程速比系数 K=1.2；摇杆长 LCD=300 mm其最大摆角ψmax=35o ;曲柄长LAB=80mm。求连杆长LBC，并验算最小传动角γmin是否在允许的范围内。
3-7 试设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数K=1.5；滑块的冲程H=40mm；偏距e=15mm。求曲柄长LAB及连杆长LBC，并求其最大压力角αmax=？
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第2章 平面机构运动简图及机构自由度的计算
机构由构件组成，各构件之间具有确定的相对运动。然而，把构件任意拼凑起来不一定能运动；即使能够运动，也不一定具有确定的相对运动。那么构件应如何组合才能运动？在什么条件下才具有确定的相对运动？这对分析现有机构或创新机构很重要。
所有构件的运动平面都相互平行的机构称为平面机构，否则称为空间机构。本章仅讨论平面机构的情况，因为在生活和生产中，平面机构应用最多。
2.1 运动副
2.1.1运动副分类
机构由若干个相互连接起来的构件组成。机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可动连接，称为运动副。例如轴与轴承之间的连接，活塞与汽缸之间的连接，凸轮与推杆之间的连接，两齿轮的齿和齿之间的连接等。
2.1.2运动副的分类
在平面运动副中，两构件之间的直接接触有三种情况：点接触、线接触和面接触。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
1．低副
两构件通过面接触．．．构成的运动副称为低副．．。根据两构件间的相对运动形式，低副又分为移动副和转动副。当两构件间的相对运动为移动时，称为移动副，如图2.1所示；两构件间的相对运动为转动时，称为转动副或称为铰链副，如图2.2所示。
图2.1 移动副 图2.2 转动副
2．高副
两构件通过点或线接触．．．．．构成的运动副称为高副．．。如图2.3所示，凸轮1与尖顶推杆2之间为点接触，构成高副；图2.4所示的两齿轮的轮齿啮合处是线接触，也构成高副。
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图2.3 凸轮高副 图2.4 齿轮高副
低副因通过面接触而构成运动副，故其接触处的压强小，承载能力大，耐磨损，寿命长，且因其形状简单，所以容易制造。低副的两构件之间只能作相对滑动；而高副的两构件之间则可作相对滑动或滚动，或两者并存。
第2章 平面连杆机构
题 2-1 试根据图 2.14 中标注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。
a ） b ） c ） d ）
图 2.14
题 2-2 试运用铰链四杆机构有整转副的结论，推导图 2.15 所示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条
件（提示：转动导杆机构可视为双曲柄机构）。
图 2.15
题 2-3 画出图 2.16 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。
图 2.16
题 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角 为 ，摇杆工作行程须时 7s 。试问： （ 1 ）摇杆空回行程需几秒？（ 2 ）曲柄每分钟转速是多少？
题 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，要求踏板 在水平位置上下各摆 ，且
， 。（ 1 ）试用图解法求曲柄 和连杆 的长度；（ 2 ）用公
式（ 2-3 ）和（ 2-3 ）′ 计算此机构的最小传动角。
图 2.17 题 2-5 解图
题 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度 ，摆角 ，摇杆的行程速度变化系数
。（ 1 ）用图解法确定其余三杆的尺寸；（ 2 ）用公式（ 2 — 3 ）和 （ 2-3 ）′确定机构
最小传动角 （若 ， 则应另选铰链 A 的位置，重新设计）。
题 2-7 设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程 ，偏距 ，行程速度变化系数
。 求曲柄和连杆的长度。
图 2.19
题 2-8 设计一导杆机构。已知机架长度 ，行程速度变化系数 ，求曲柄长度。
图 2.20
题 2-9 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度 ，摆角 ，摇杆的行程速度变化系数
，且要求摇杆 的一个极限位置与机架间的夹角 ， 试用图解法确定其余三杆的长
度。
图 2.21
题 2-10 设计一铰链四杆机构作为加热炉门的启闭机构。已知炉门上的两活动铰链中心距为
，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示），设固定铰链
项目2平面机构运动简图及自由度
一、选择题
1.火车车轮与钢轨的接触是属于（ ）副。
A.移动 B.高 C.低 D.转动
2.（ ）保留了两个自由度，引进了一个约束。
A.高副 B.移动副 C.转动副 D.低副
3.平面机构的自由度最多具有（ ）。
A.一个自由度 B.两个自由度 C.三个自由度
4.三个或三个以上的构件共用同一转动轴线，所构成的转动副称为（ ）。
A.复合铰链 B.局部自由度 C.虚约束 D.单一铰链
5.若复合铰链处有四个构件汇集在一起，应有（ ）个转动副。
A.4 B.3 C.2 D.5
6.在计算平面机构自由度时，局部自由度应（ ）。
A.去除不计 B.计算在内 C.适当考虑
二、判断题
1.平面低副具有一个约束，高副具有两个约束 。 （ ）
2.齿轮副为低副联接。 （ ）
3.平面低副结构中，每个转动副和移动副所引入的约束条件是相同的。
（ ）
4.两个以上构件在同一处组成的运动副即为复合铰链。 （ ）
5.虚约束没有独立约束作用，在实际机器中可有可无。 （ ）
6.机构具有确定相对运动的条件为自由度大于0。 （ ）
