1、第八版 西工大教研室编 第 2 章 2-1 何谓构件 ?何谓运动副及运动副元素 ?运动副是如何进行分类的 ? 答：参考教材 57 页。 2-2 机构运动简图有何用处 ?它能表示出原机构哪些方面的特征 ? 答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。 2-3 机构具有确定运动的条件是什么 ?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况 ? 答：参考教材 1213 页。 2-4 何谓最小阻力定律 ?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的 1、 2 个实例。 2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项 ? 答：参考教材 151
2、7 页。 2-6 在图 2-20 所示的机构中，在铰链 C、 B、 D 处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗 ?为什么 ? 答：不能，因为在铰链 C、 B、 D 中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。 2-7 何谓机构的组成原理 ?何谓基本杆组 ?它具有什么特性 ?如何确定基本杆组的级别及机构的级别 ? 答：参考教材 1819 页。 2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低 代 “?“高副低代”应满足的条件是什么 ? 答：参考教材 2021 页。 2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置 (或其他装置
3、)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。 1)折叠桌或折叠椅； 2)酒瓶软木塞开盖器； 3)衣柜上的弹簧合页； 4)可调臂台灯机构； 5)剥线钳； 6)磁带式录放音机功能键操纵机构； 7)洗衣机定时器机构； 8)轿车挡风玻璃雨刷机构； 9)公共汽车自动开闭门机构； 10)挖掘机机械臂机构；。 2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副 ?试画出仿腿部机构的机构 运动简图，并计算其自由度。 2-11 图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 j 输入，使轴 A 连续回转；而固装在轴 上的凸轮 2 与杠杆 3 组成的凸轮机构使冲头 4 上下运动，
4、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 )，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析是否能实现设计意图 解： 3 3 2 4 1 0f 不合理 0f ，可改为 2-12 图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构，试绘制其机构示意简图并计算自由度。 解： 3 8 2 1 0 2 1 1f 2-16 试计算图示凸轮 -连杆组合机构的自由度 （ a） 解： 3 4 2 5 1 1f A 为复合铰链 （ b） 解：（ 1） 图示机构在 D 处的结构与图 2-1 所示者一致，经分析知该机构共有 7 个活动构件，8 个低副 (注意移动副 F 与 F， E
5、 与 E均只算作一个移动副 )， 2 个高副；因有两个滚子 2、 4，所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为 F=3n- (2pl+ph- p )- F =3 7- (2 8+2-0)- 2=1 （ 2）如将 D 处结构改为如图 b 所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该处将带来一个虚约束。因为构件 3、 6 和构件 5、 6 均组成移动副，均要限制构件 6 在图纸平面内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构的活动构件数为 6，低副数为 7，高副数和局部自由度数均为 2，虚约束数为 1，故机构的自由度为 F=3n- (2pl+ph- p )- F =3
6、 6- (2 7+2-1)- 2=1 上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在运动过程中构件 3、 5 始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象，故其对制造精度要求较高。 （ c） 解： (1) n=11, p1=17, ph=0, p=2p1+ph-3n=2, F=0 F=3n-(2p1+ph-p)-F=3 11-(2 17+0-2)-0=1 (2) 去掉虚约束后 F=3n-(2pl+ph) =3 5-(2 7+0) =1 （ d） A、 B、 C 处为复合铰链。自由度为
7、： F=3n-(2p1+ph-p)-F=3 6-(2 7+3)-0=1 齿轮 3、 5 和齿条 7 与齿轮 5 的啮合高副所提供的约束数目不同，因为齿轮 3、 5 处只有一个高副，而齿条 7 与齿轮 5 在齿的两侧面均保持接触，故为两个高副。 2-13 图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮 1 绕固定轴心 A 转动，与外环 2 固连在一起的滑阀 3 在可绕固定轴心 C 转动的圆柱 4 中滑动。当偏心轮按图 示方向连续回转时可将设备中的空气吸入，并将空气从阀 5 中排出，从而形成真空。 (1)试绘制其机构运动简图； (2)计算其自由度。 解 (1)取比例尺作机构运动简图如图所示。 (2) F
8、=3n-(2p1+ph-p )-F =3 4-(2 4+0-0)-1=1 2-14 图示是为高位截肢的人所设汁的一种假肢膝关节机构。该机构能保持人行走的稳定性。若以胫骨 1 为机架，试绘制其机构运动简图和计一算其自由度，并作出大腿弯曲时的机构运动简图。 解 把胫骨 l 相对固定作为机架假肢膝 关节机构的机构运动简图如图 所示 , 大腿弯曲 90。时的机构运动简图，如图中虚线所示。其自由度为： F=3n-(2pl+ph-p )-F =3 5-(2 7+0-0)-0=1 2-15 试绘制图 n 所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图 (以手掌 8 作为相对 固定的机架 )，井计算自由度。 （
9、1)取比倒尺肌作机构运动简图 （ 2)计算自由度 解： 3 7 2 10 1f 2-18 图示为一刹车机构。刹车时，操作杆 j 向右拉，通过构件 2、 3、 4、 5、 6 使两闸瓦刹住车轮。试计算机构 的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。 (注；车轮不属于刹车机构中的构件。 （ 1)未刹车时，刹车机构的自由度 2)闸瓦 G、 J 之一剃紧车轮时刹车机构的自由度 3)闸瓦 G、 J 同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度 解： 1 3 6 2 8 2f 2 3 5 2 7 1f 3 3 4 2 6 1f 2-23 图示为一内然机的机构运动简图，试计算自由度 t 并分析组成此机构的基本杆
10、组。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： 3 7 2 10 1f 2-21 图示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件 1 和 5 分别用木螺钉连接于固定台板 1和括动台板 5上两者在 D 处铰接，使活动台板能相对于固定台极转动。又通过件 1， 2， 3， 4 组成的铰链四杆机构及连杆 3 上 E 点处的销子与件 5 上的连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件 2，使铰链 B， D 重合时活动台板才可收起 (如图中双点划线所示 )。现已知机构尺寸 lAB
11、=lAD=90 mm； lBC=lCD=25 mm，其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。 解：机械运动简图如下： F=3n-(2p1+pb-p)-F=3 5-(2 6+1-0)-1=1 第 3 章 3 1 何谓速度瞬心 ?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点 ? 答：参考教材 3031 页。 3 2 何谓三心定理 ?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定 ? 答：参考教材 31 页。 3-3 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置 (用符号 P，直接标注在图上 ) (a) (b) 答： 答： （ 10 分） (d) （ 10 分） 3-4 标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬
12、心法求齿轮 1 与齿轮 3 的传动比1/3。 答： 1)瞬新的数目： K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15 2)为求 1/ 3 需求 3 个瞬心 P16、 P36、 P13 的位置 （ 2 分） 3） 1/ 3= P36P13/P16P13=DK/AK 由构件 1、 3 在 K 点的速度方向相同，可知 3 与 1 同向。 3-6 在图示的四杆机构中， LAB=60mm， LCD=90mm,LAD=LBC=120mm, 2=10rad/s,试用瞬心法求： 1)当 =165时，点的速度 vc； 2)当 =165时，构件 3 的 BC 线上速度最小的一点 E 的位置及速度的大小； 3)当 V
13、C=0 时，角之值 (有两个解 )。 解： 1）以选定的比例尺机械运动简图（图 b） 2） 求 vc 定出瞬心 p12 的位置（图 b） 因 p13 为构件 3 的绝对瞬心，则有 3=vB/lBp13= 2lAB/ l.Bp13=10 0.06/0.003 78=2.56(rad/s) vc= c p13 3=0.003 52 2.56=0.4(m/s) 3)定出构件 3 的 BC 线上速度最小的点 E 的位置 ,因 BC 线上速度最小的点必与 p13 点的距离最近，故丛 p13 引 BC 线的垂线交于点 E，由图可得 vE= l.p13E 3=0.003 46.5 2.56=0.357(m/s) 4)定出 vc=0 时机构的两个位置（图 c）量出 1=26.4 2=226.6 （ 3 分） （ 3 分）
