平面机构运动简图和自由度习题答案

归纳起来， 在下述场合中常出现虚约束：
（1） 运动轨迹重叠时， 如图2-16所示。
(2) 两构件同步在几处接触而构成多种移动副，且各移动副 旳导路相互平行时，其中只有一种起约束作用，其他都是虚约 束，如图2-15。
(3) 两构件同步在几处配合而构成几种回转副，且各回转副 轴线相互重叠时，这时只有一种回转副起约束作用，其他都是 虚约束。例如回转轴一般都有两个或两个以上同心轴承支持， 但计算时只取一种。
F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1
此成果与实际情况一致。
图2-15 机构中旳虚约束（两构件同步在几处接触
而构成多种移动副，且各移动副旳导路相互平行）
图2-16(a)、(b)所示为机车车轮联动装置和机构运动简图。图 中旳构件长度为lAB=lCD=lEF, lBC=lAD, lCE=lDF。该机构旳自 由度为
假如一种平面机构有N个构件，其中必有一种构件是机架( 固定件)，该构件受到三个约束而自由度自然为零。此时，机构 旳活动构件数为n＝N－1。显然，这些活动构件在未连接构成 运动副之前总共应具有3n个自由度。而当这些构件用运动副联 接起来构成机构之后，其自由度数即随之降低。若机构中共有 pL个低副和pH个高副，则这些运动副引入旳约束总数为 2pL+pH。 所以，用活动构件总旳自由度数减去运动副引入旳约 束总数就是机构旳自由度数。机构旳自由度用F表达，即:
件作为机架，运动链相对机架旳自由度必须不小于零，且 原动件数目等于运动链旳自由度数。
图2-12 刚性桁架
对于图2-12所示旳构件组合， 其自由度为
F 2n 2 pL pH 3 2 2 3 0 0
计算成果F＝0，阐明该构件组合中全部活动构件旳总自由度数 与运动副所引入旳约束总数相等，各构件间无任何相对运动旳 可能，它们与机架(固定件)构成了一种刚性桁架，因而也就不 称其为机构。但它在机构中，可作为一种构件处理。

习 题1-1至1-4 绘制图示机构的机构运动简图。

题1-1图 颚式破碎机题1-2图 柱塞泵题1-3图 旋转式水泵O 1O 2AB1 234ABCD 1 2 3 4 A B CD1 234 AB CD1 2 34CD题1-4图 冲压机构1-5至1-10 指出机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算各机构的自由度。

题1-6图解：构件3、4、5在D 处形成一个复合铰链，没有局部自由度和虚约束。

32352701L H F n P P =--=⨯-⨯-=解：没有复合铰链、局部自由度和虚约束。

323921301L H F n P P =--=⨯-⨯-= 题1-5图题1-5图56 ABCDEFO 1 O 2 D F1 2 345 6EGFEG题1-7图题1-8图题1-9图 题1-10图解：A 处为复合铰链，没有局部自由度和虚约束。

323721001L H F n P P =--=⨯-⨯-=解：A 处为复合铰链，没有局部自由度和虚约束。

323721001L H F n P P =--=⨯-⨯-=解：B 处为局部自由度，没有复合铰链和虚约束。

32352710L H F n P P =--=⨯-⨯-=解：C 处为复合铰链，E 处为局部自由度，没有虚约束。

32372912L H F n P P =--=⨯-⨯-=AB C DE IFG HADBECAEBCDGF1-11图示为一手动冲床机构，试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

试分析该方案是否可行；如果不可行，给出修改方案。

题1-11图手动冲床答：此方案自由度为0，不可行。

改进方案如图所示：手动冲床运动简图手动冲床改进方案。

机械设计基础（第3版）复习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度2-1 答：两构件之间直接接触并能保证一定形式的相对运动的连接称为运动副。

平面高副是点或线相接触，其接触部分的压强较高，易磨损。

平面低副是面接触，受载时压强较低，磨损较轻，也便于润滑。

2-2 答：机构具有确定相对运动的条件是：机构中的原动件数等于机构的自由度数。

2-3 答：计算机构的自由度时要处理好复合铰链、局部自由度、虚约束。

2-4 答：1. 虚约束是指机构中与其它约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束。

2. 局部自由度是指机构中某些构件的局部运动不影响其它构件的运动，对整个机构的自由度不产生影响，这种局部运动的自由度称为局部自由度。

3. 说虚约束是不存在的约束，局部自由度是不存在的自由度是不正确的，它们都是实实在在存在的。

2-5 答：机构中常出现虚约束，是因为能够改善机构中零件的受力，运动等状况。

为使虚约束不成为有害约束，必须要保证一定的几何条件，如同轴、平行、轨迹重合、对称等。

在制造和安装过程中，要保证构件具有足够的制造和安装精度。

2-6 答：1.在分析和研究机构的运动件性时，机构运动简图是必不可少的；2. 绘制机构运动简图时，应用规定的线条和符号表示构件和运动副，按比例绘图。

具体可按教材P14步骤（1）~（4）进行。

2-7 解：运动简图如下：2-8 答：1. F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1。

该机构的自由度数为1。

2.机构的运动简图如下：2-9答：（a）1.图（a）运动简图如下图；2.F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1，该机构的自由度数为1CB4（b）1.图（b）运动简图如下图；2. F=3n－2P L－P H =3×3－2×4－0=1。

该机构的自由度数为1。

2-10 答：（a）n=9 P L=13 P H=0F=3n－2P L－P H=3×9－2×13－0=1该机构需要一个原动件。

—－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。

平面机构自由度计算思考题和习题1、思考题什么是构件、运动副、运动链自由度？它们有何异同点？什么是运动副约束？平面运动副中最多约束数为多少？为什么？试写出计算平面运动链自由度公式，并从物理概念简述其推演过程。

计算运动链自由度的目的何在？机构具有确定运动的条件是什么？如果不满足该条件可能会出现哪些情况？什么是虚约束？总结归纳出现虚约束的几种情况。

2、习题1）通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件）。

如果不满足有确定运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。

2）计算下列各运动链的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度、虚约束。

最后判断该机构是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件），为什么？（A） (B)(C) (D)3、习题答案1）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。

2）答案(A）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。

（B）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。

(C) 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。

第3章平面机构的自由度【思考题】3-1 什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个约束？3-2 什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的目的和意义？制机构运动简图的步骤？3-3 什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？3-4 机构具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出现什么情况？A级能力训练题1.构件的自由度为________，运动链的自由度为________，机构的自由度为________。

2.机器是和的总称。

3.通过点、线接触的运动副常称为。

4.计算自由度应注意的三个方面是、和。

5.局部自由度是指________________________。

虚约束是指________________________。

6.平面四杆机构共有________个速度瞬心，其中________个是绝对瞬心。

7.当两构件不直接组成运动副时，瞬心位置用__ ______确定。

8.当两构件组成转动副时，其相对速度瞬心在_______处，组成移动副时，其瞬心在_______处，组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在________处。

9.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。

（1）有（2）没有（3）不一定10.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________。

（1）虚约束（2）复合铰链（3）局部自由度11.平面运动副所提供的约束为________。

（1）3 （2）2 （3）1 （4）l或212.机构具有确定运动的条件是________。

（1）机构自由度数小于原动件数（2）机构自由度数大于原动件数（3）机构自由度数等于原动件数13.机构中只有一个________。

（1）机架（2）原动件（3）从动件（4）闭式运动链14.曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能，应该________。

（1）增大传动角γ（2）减小传动角γ（2）增大压力角α（4）减小极位夹角θ15.在铰链四杆机构中，机构的传动角γ与压力角α的关系是________。

一、填空题1.机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。

2.平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L-P H）。

3.从机构结构观点来看，任何机构是由_原动件_、__机架_、_从动件三部分组成。

4.构件的自由度是指构件所具有的独立运动的数目5.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生1个约束，而保留 2 个自由度。

6.机构中的运动副是指使两构件直接接触并产生一定相对运动的连接7.机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的自由度。

8.在平面机构中若引入一个高副将引入_1_个约束，而引入一个低副将引入_2_个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是F=3n-2P L-P H。

9.当两构件构成运动副后，中，每个运动副引入的约束至多为 2 ，至少为 1 。

10.在平面机构中，具有两个约束的运动副是低副，具有一个约束的运动副是高副。

11.计算平面机构自由度的公式为Ｆ= F=3n-2P L-P H，应用此公式时应注意判断：A. 复合铰链，B.局部自由度，C.虚约束。

12.机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。

13.机构运动简图是的简单图形。

14.机构中，若两构件之间既相互直接接触，又具有一定的相对运动，形成一种可动连接称为运动副，通过面接触而形成的联接称为低副，通过点或线接触而形成的联接称为高副。

15.构成机构的要素是零件和构件；构件是机构中的运动单元体。

16.运动副是指能使两构件之间既能保持_直接_接触，而又能产生一定的形式相对运动的_联接__。

17.图示机构要有确定运动需要有__1_个原动件。

18.平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。

19.运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。

平面运动副可分为低副和高副。

20.平面运动副的最大约束数为2 。

21、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目等于主动件数目。

22、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。

1、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）。

（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角 g ； min （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。
题 2-3 图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。
l1
l2
φ1
-1 图
(a)
(b)
题解 3-1 图
题 3-2 图示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构（ l 0.001 m/mm），已知凸轮的轮廓是一个偏心圆，其圆心为 C，试用图解法求： （1）凸轮从初始位置到达图示位置时转角φ0 及推杆的角位移ψ0； （2）推杆的最大角位移ψmax 及凸轮的推程运动角Φ； （3）凸轮从初始位置回转 900 时，推杆的角位移ψ90。
题 1—5 计算题 1—5 图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。
题 1—5 图 题 1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。
题解 1—5 图
第二章
连杆机构
题 2-1 在图示铰链四杆机构中，已知 lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=60mm，AD 为机架。试问：
B 3
C 4
2
A
B
1
3 2A
4
C
1
a) 曲柄摇块机构
b) 摆动导杆机构
题解 1－1 图
题 1—3 计算题 1－3 图 a）与 图 b）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。
题 1－3 图 a）
题 1－3 图 b）
题 1—4 计算题 1—4 图 a、图 b 所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。

错误
F=3n-2PL-PH= 3*3-2*(2+1)-1=2
正确
F=3n-2PL-PH= 3*2-2*2-1=1
2 局部自由度
• 对整个机构运动无关 的自由度称为局部自 由度。在计算机构自 由度时，局部自由度 应当舍弃不计。如凸 轮机构中的滚子带来 一个局部自由度
3 虚约束
• 不起独立限制作 用的约束称为虚 约束。如图所示 的平行四边形机 构中，加上一个 构件5，便形成具 有一个虚约束的 平行四边形机构。
出机构预期运动规律的从动件为输出构 件
• 绘制机构运动简图的步骤 • 1）确定机构中的原动部分和工作部分，然后
再把两者之间的传动搞清楚，从而找出组成机
构的所有构件并确定构件间的运动副类型。
• 2）恰当地选择投影面。一般选择机构中与多
数构件的运动平面相平行的面为投影面。
• 3）选择适当的比例尺，绘制出机构的运动简
高副两构件通过点或线接触组成的运动副?空间运动副球面副螺旋副等yz平面内有两个自由度即平面高副提供1个约束球面低副球面高副螺旋副22平面机构运动简图?用简单的线条和符号来表示构件和运动副按比例尺寸画出机构中各构件间相对运动关系的简单图形?运动副的表示方法转动副移动副?机架abcd?构件的表示方法构件的分类
8
9 10
H
C:复合铰链
G
E
F
C B
A
滚子为局部 自由度
E'
E：虚约束
D
F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1
推土机机构 •F=3*5-2*7=1
锯
木
机 机
•F=3*8-2*11-1=1
构
•
•F=3*6-2*8-1=1 平 炉 渣 口 堵 塞 机 构

第一章平面机构的运动简图及自由度一、填空题1.两构件之间通过面接触形成的运动副称为(低副)，两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为（高副）。

2.组成机构的构件，根据运动副性质可分为三类：（固定构建/机架）、（主动件/原动件）、（从动件）。

3.具有两个摇杆的铰链四杆机构称为（双摇杆机构）4.在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束称为（虚约束）5.四杆机构中是否存在死点位置，决定于（从动件是否与连杆共线6.作用力F与速度Vc之间所夹的锐角称为（压力角）7.平面机构的自由度是该机构中各构件相对于机架所具有的（独立运动）的数目8.计算如图所示机构的自由度(F=3×4+2×5+1×0=2)9. 组成机构的构件根据运动副性质可分为三类：（固定构架主动件从动件）10. 计算自由度的公式：（F=3n-2Pl-Ph)二、简答题（一）急回特性的条件输入件等速整周转动、输出件往复运动、极位夹角大于0（二）在一个铰链四杆机构中，试问如何判定它必为双曲柄结构？满足格拉肖夫判别式、以最短杆为机架（三）试述铰链四杆机构曲柄存在的条件？答：（1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；（2）最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和。

（四）铰链四杆机构有几种基本类型？如何判定？答：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构，具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构，具有两个摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

（五）含有一个移动副的四杆机构的类型及特点？1,曲柄滑块机构以最短杆的邻边为机架且滑块在其上移动2.曲杆转动导杆机构以最短杆为机架滑块在最长杆上移动且与次杆连接。

3.曲柄摆动导杆机构以最短杆的邻边为机架滑块在最长杆上移动且与最短杆连接。

4.曲柄摇块机构以最短杆邻边为机架滑块在最长杆上移动且与机架相连5.定块机构以滑块为机架在最长杆上移动且与次杆相连。

河南理工大学机械制造基础第2版课后部分习题参考答案薛铜龙主编《机械设计基础》（第2版）电子工业出版社部分课后习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度计算2-1 何谓构件？何谓运动副及运动副元素？平面运动副是如何分类的？答：构件：组成机械的各个相对运动的单元；运动副：构件之间直接接触的、可以产生相对运动的活动连接；运动副元素：两个构件上直接参与接触构成运动副的部分；平面运动副按照不同的接触情况，一般讲运动副分为低副和高副两大类。

2-2 何谓机构的自由度？机构具有确定运动的条件是什么？若不满足此条件将会产生什么后果？答：机构具有确定相对运动时所必须给定的独立运动参数的数目；机构具有确定运动的条件是机构原动件的个数应等于该机构的自由度F；如果机构的原动件个数小于机构的自由度，机构的运动将不确定，如果机构的原动件个数大于机构的自由度，机构不能运动甚至在薄弱处发生破坏。

2-3 计算平面机构自由度时应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？答：计算平面机构自由度时应注意：复合铰链、局部自由度和虚约束；常见的虚约束情况：1）―轨迹重合‖——两构件在未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，因此组成后的运动副将不提供独立的约束作用，为虚约束；2）―导路平行‖——两构件在多处同时构成若干移动副，且导路相互平行或重合时，事实上只有一个移动副起独立的约束限制作用，其余则为虚约束；3）―轴线重合‖——两构件同时在多处构成若干转动副，且轴线相互重合，事实上只有一个转动副起独立的约束限制作用，其余则为虚约束；4）―距离恒定‖——两构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间用另一构件连接后，将产生虚约束；5）―对称结构‖——机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束；6）―公法线重合‖——如果两构件在多处构成平面高副，且接触点处的公法线彼此重合，则只能算做一个平面高副；但如果各接触处的公法线彼此不重合，则相当于一个低副。

习 题1-1至1-4 绘制图示机构的机构运动简图。

题1-1图 颚式破碎机题1-2图 柱塞泵题1-3图 旋转式水泵O 1O 2AB1 234ABCD 1 2 3 4 A B CD1 234 AB CD1 2 34CD题1-4图 冲压机构1-5至1-10 指出机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算各机构的自由度。

题1-6图解：构件3、4、5在D 处形成一个复合铰链，没有局部自由度和虚约束。

32352701L H F n P P =--=⨯-⨯-=解：没有复合铰链、局部自由度和虚约束。

323921301L H F n P P =--=⨯-⨯-= 题1-5图题1-5图56 ABCDEFO 1 O 2 CD F1 2 345 6EGFEG题1-7图题1-8图题1-9图题1-10图解：A处为复合铰链，没有局部自由度和虚约束。

323721001L HF n P P=--=⨯-⨯-=解：A处为复合铰链，没有局部自由度和虚约束。

323721001L HF n P P=--=⨯-⨯-=解：B处为局部自由度，没有复合铰链和虚约束。

32352710L HF n P P=--=⨯-⨯-=解：C处为复合铰链，E处为局部自由度，没有虚约束。

32372912L HF n P P=--=⨯-⨯-=A BCDE IFG HA DBECA EBCD GF1-11图示为一手动冲床机构，试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

试分析该方案是否可行；如果不可行，给出修改方案。

题1-11图手动冲床答：此方案自由度为0，不可行。

改进方案如图所示：手动冲床运动简图手动冲床改进方案。

1-1至1-4绘制图示机构的机构运动简图。

题1-1图顿式破碎机
题1-2图柱塞泵
题1-3图旋转式水泵
I
題1-4图冲压机构
1-5至1-10指岀机构运动简图中的复合铁链、局部自由度和虚约束，并计算各机构的
自由度。

解：构件3、4、5在D处形成一个复合钱
链，没有局部自由度和虚约朿。

F=3H —2P L—P H=3X5-2X7-0=1
题1-5图
解：没有复合铁链、局部自由度和虚约束。

F = 3n-2P L-P H=3X9-2X13-0=1
题1-6图
1
1
解：A处为复合绞链，没有局部自由度和虚约
朿。

F = 3n-2R —P H=3X7-2X10-0=1
解：C处为复合较链，E处为局部自由度, 没有
虚约束。

F=3H_2P I_P H=3X7-2X9-1=2
题1-10图
题1-8图
1-11图示为一手动冲床机构，试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

试分析该方案 是否可行；如果不可行，给出修改方案。

答：此方案自由度为0,不可行。

改进方案如图所示:
于•动冲床改进方
案。

第二章 平面机构的结构分析2-1 绘制图示机构的运动简图。

2-3 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

解：(a) C 处为复合铰链。

7,n =p h =0，p l =10。

自由度 323721001W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(b) B 处为局部自由度，应消除。

3n =， p h =2，p l =2自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。

(c) B 、D 处为局部自由度，应消除。

3n =， p h =2，p l =2。

自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。

(d) CH 或DG 、J 处为虚约束，B 处为局部自由度，应消除。

6n =，p h =1，p l =8。

自由度 32362811W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(e) 由于采用对称结构，其中一边的双联齿轮构成虚约束，在连接的轴颈处，外壳与支架处的连接构成一个虚约束转动副,双联齿轮与外壳一边构成虚约束。

其中的一边为复合铰链。

其中4n =，p h =2，p l =4。

自由度 32342422W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(f) 其中，8n =，p h =0，p l =11。

自由度 323821102W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。

(g) ① 当未刹车时，6n =，p h =0，p l =8，刹车机构自由度为② 当闸瓦之一刹紧车轮时，5n =，p h =0，p l =7，刹车机构自由度为③ 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，4n =，p h =0，p l =6，刹车机构自由度为2-3 判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。

分析 (a) 要分析其运动是否实现设计意图，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。

要想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。

平面机构的自由度和速度分析一、复习思考题1、什么是运动副？运动副的作用是什么？什么是高副？什么是低副？2、平面机构中的低副和高副各引入几个约束？3、机构自由度数和原动件数之间具有什么关系？4、用机构运动简图表示你家中的缝纫机的踏板机构。

5、计算平面机构自由度时，应注意什么问题？二、填空题1、运动副是指能使两构件之间既保持接触。

而又能产生一定形式相对运动的。

2、由于组成运动副中两构件之间的形式不同，运动副分为高副和低副。

3、运动副的两构件之间，接触形式有接触，接触和接触三种。

4、两构件之间作接触的运动副，叫低副。

5、两构件之间作或接触的运动副，叫高副。

6、回转副的两构件之间，在接触处只允许孔的轴心线作相对转动。

7、移动副的两构件之间，在接触处只允许按方向作相对移动。

8、带动其他构件的构件，叫原动件。

9、在原动件的带动下，作运动的构件，叫从动件。

10、低副的优点：制造和维修，单位面积压力，承载能力。

11、低副的缺点：由于是摩擦，摩擦损失比大，效率。

12、暖水瓶螺旋瓶盖的旋紧或旋开，是低副中的副在接触处的复合运动。

13、房门的开关运动，是副在接触处所允许的相对转动。

14、抽屉的拉出或推进运动，是副在接触处所允许的相对移动。

15、火车车轮在铁轨上的滚动，属于副。

三、判断题1、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

（）2、凡两构件直接接触，而又相互联接的都叫运动副。

（）3、运动副是联接，联接也是运动副。

（）4、运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。

（）5、螺栓联接是螺旋副。

（）6、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副，都是回转副。

（）7、组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。

（）8、两构件通过内，外表面接触，可以组成回转副，也可以组成移动副。

（）9、运动副中，两构件联接形式有点、线和面三种。

（）10、由于两构件间的联接形式不同，运动副分为低副和高副。

机械原理习题及答案 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020第1章平面机构的结构分析解释下列概念1.运动副；2.机构自由度；3.机构运动简图；4.机构结构分析；5.高副低代。

验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。

题图题图绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。

计算下列机构自由度，并说明注意事项。

计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。

题图题图第2章平面机构的运动分析试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。

题图在图示机构中，已知各构件尺寸为l AB =180mm , l BC =280mm , l BD =450mm , l CD=250mm , l AE =120mm , φ=30o, 构件AB 上点E 的速度为 v E =150 mm /s ,试求该位置时C 、D 两点的速度及连杆2的角速度ω2 。

在图示的摆动导杆机构中，已知l AB =30mm , l AC =100mm , l BD =50mm , l DE =40mm ,φ1=45o,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s 沿逆时针方向回转。

求D 点和E 点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。

题图题图在图示机构中，已知l AB =50mm , l BC =200mm , x D =120mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=10 rad/s ，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。

题图图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。

（1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。

（2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D 点的速度和加速度矢量方程。