第一章平面机构的结构分析
基本概念题与答案
1.什么是平面机构？
答：组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面上运动。
2.什么是运动副？平面运动副分几类，各类都有哪些运动副？其约束等于几个？
答：运动副：两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接叫运动副。
平面运动副分两类：
（1）平面低副（面接触）包括：转动副、移动副，其约束为 2。
（2）平面高副（点、线接触）包括：滚子、凸轮、齿轮副等，约束为 1。
3.什么是运动链，分几种？
答：若干个构件用运动副联接组成的系统。分开式链和闭式链。
4.什么是机架、原动件和从动件？
答：机架：支承活动构件运动的固定构件。
原动件：运动规律给定的构件。
从动件：随原动件运动，并且具有确定运动的构件。
5.机构确定运动的条件是什么？什么是机构自由度？
答：条件：原动件的数目等于机构的自由度数。
机构自由度：机构具有确定运动所需要的独立运动参数。
6 .平面机构自由度的计算式是怎样表达的？其中符号代表什么？
答：F ＝3n- 2P L-P H其中：
n----活动构件的数目，P L----低副的数目，p H----高副的数目。
7.在应用平面机构自由度计算公式时应注意些什么？
答：应注意复合铰链、局部自由度、虚约束。
8.什么是复合铰链、局部自由度和虚约束，在计算机构自由度时应如何处理？
答：复合铰链：多个构件在同一轴线上组成转动副，计算时，转动副数目为m-1个
局部自由度：与整个机构运动无关的自由度，计算时将滚子与其组成转动副的构件假想的焊在一起，预先排除局都自由度。
虚约束：不起独立限制作用的约束，计算时除去不计。
9.什么是机构运动简图，有什么用途？
答：抛开构件的几何形状，用简单的线条和运动副的符号，按比例尺画出构件的运动学尺寸，用来表达机构运动情况的图形。
用途：对机构进行结构分析、运动分析和力分析。
典型例题
例2-1 试计算图示各运动链的自由度数，并判定他们能否成为机构（标有箭头的构件为原动件）。
（a）（b）
（c）（d）
解（a）A处为复合铰链（注意小齿轮与机架构成的转动副易被忽略）。
n ＝4，P L = 5，P H = 1
F ＝3n －2P L－P H = 3×4－2×5－1 ＝1
此运动链有一个原动件，故能成为机构。
（b）D处滚子为局部自由度；E（或F）处为虚约束；D 处有一个高副为虚约束（注意：此点易被忽略）。
n ＝4，P L＝5，P H = 1
F ＝3n－2P L－P H＝3×4－2×5－1＝1
此运动链有一个原动件，故能成为机构。
（c）A处为复合铰链。
n ＝10，P L＝14
F = 3n－2P L＝3×l0－2×14 ＝2
此运动链有两个自由度，但只有一个原动件，运动链的运动不能确定，故不能成为机构。欲使其成为机构，需再增加一个原动件（如杆AK）。
（d）此轮系有两行星轮2，其中有一个为“对传递运动不起独立作用的对称部分”，则此行星轮及与其有关的一个转动副和两个高副为虚约束。另外，轮5（系杆H）与机架在B和C处均构成转动副，可将B 处的转动副视为虚约束；也可将C处的转动副视为虚约束，则B处为复合铰链。
n ＝5，P L＝5，P H = 4
F ＝3n－2P L－p H = 3×5－2×5－4 ＝1
此轮系有一个原动件，故能成为机构。
第一章模拟试题
１．填空题：
（1）机构具有确定运动的条件是；根据机构的组成原理，任何机构都可看成是由和组成的。
（2）由M个构件组成的复合铰链应包括个转动副。
（3）零件是机器中的单元体；构件是机构中的单元体。
（4）构件的自由度是指；机构的自由度是指。
（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，构件数、约束数与机构自由度的关系是。
（6）一种相同的机构组成不同的机器。
Ａ.可以 B.不可以
（7）Ⅲ级杆组应由组成。
A.三个构件和六个低副； B．四个构件和六个低副； C.二个构件和三个低副。
（8）内燃机中的连杆属于。
A．机器 B.机构 C.构件
（9）有两个平面机构的自由度都等于１，现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，这时自由度等于。
A .0 B.1 C.2
（10）图1.10所示的四个分图中，图 C 所示构件系统是不能运动的。
3．图1.12所示为一机构的初拟设计方案。试求：
（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，请修改并用简图表示。
4．计算图1.13所示机构的自由度，判断是否有确定运动；若不能，试绘出改进后的机构简图。修改的原动件仍为AC 杆（图中有箭头的构件）。
5．计算图1.14所示机构的自由度。
6．计算图1.15所示机构的自由度。
E
有局部自由度 n =4，p L =5，p H =1
有虚约束
若n =7，则p L =9，p H =1 若n =6，则p L =8，p H =1 此题图有问题 有复合铰链
n =7，p L =10，p H =0
n =5， p L =7，p H =0
8．判断图1.17所示各图是否为机构。
9．计算图1.18所示机构的自由度。
10．计算图1.19所示机构的自由度。
11．计算图1.20所示机构的自由度。已知CD=CE=FE=FD ，且导路H,J 共线，L 和G 共线，H ，J 的方向和L ，G 的方向垂直。机构中若有局部自由度，虚约束或复合铰链，应指出。
有虚约束，复合铰链 n =7，p L =10，p H =0
有复合铰链
n =9，p L =13，p H =0，原动件数为1，成为机构
有复合铰链
n =6，p L =8，p H =0，原动件数为2，成为机构
有复合铰链
n =6，p L =8，p H =1
有复合铰链
n =5，p L =7，p H =0
n =4，p L =5，p H =0
有复合铰链，虚约束 n =9，p L =13，p H =0
有局部自由度，复合铰链，虚约束 n =8，p L =11，p H =1
