中南大学 机械原理 第二章作业题答案

1、1A、构成机构的构件有：机架、构成机构的构件有：机架、 、 三类。三类。2A2A、机构具有确定运动的条件是机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目等于自由度数目机构的原动件数目等于自由度数目, 机机构要能够运动其自由度必须构要能够运动其自由度必须大于零大于零 3A、在平面机构中，若引入一个高副将引入在平面机构中，若引入一个高副将引入 1 个约束，而引入一个约束，而引入一个低副将引入个低副将引入 2 个约束，机构中的总约束数个约束，机构中的总约束数s与机构自由度与机构自由度f 的关的关系是系是f = 3n - s 。 5A、运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或运动链要成为机构，必须使

2、运动链中原动件数目大于或等于自由度数（等于自由度数（ ）4A、用一个平面低副联两个做平面运动的构件所形成的运动链共用一个平面低副联两个做平面运动的构件所形成的运动链共有有 4个自由度个自由度填空（每题填空（每题2分）分）判断（每题判断（每题2分）分）原动件原动件 从动件从动件 8A、平面运动副的最大约束为（平面运动副的最大约束为（ c） a、0 b、1 c、2 d、39A、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（为（a ） a、虚约束虚约束 b、局部自由度局部自由度 c、复合铰链复合铰链10A、机构中只有一个（机构中只有一

3、个（ d ） a、闭式运动链闭式运动链 b、原动件原动件 c、从动件从动件 d、机架机架选择（每题选择（每题2分）分）简答简答11C、既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机构中为什么又常常存在虚约束？试举例说明（实际机构中为什么又常常存在虚约束？试举例说明（10）。6A、任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上面构成的。（机架上面构成的。（ ）7A、任何机构从动件系统的自由度等于零（任何机构从动件系统的自由度等于零（ ）。）。答：虚约束对机构的实际运动不起约束作

4、用，它广泛存在于机构中是答：虚约束对机构的实际运动不起约束作用，它广泛存在于机构中是为了解决机构中存在的其它一些问题，如：为了解决机构中存在的其它一些问题，如：1、改善机构受力、改善机构受力12222、增加刚度、增加刚度ACDB3、顺利通过某些、顺利通过某些特殊位置特殊位置ABCD12、如图所示为一小型压力机。图中齿轮、如图所示为一小型压力机。图中齿轮1与偏心轮与偏心轮1为同一构为同一构件，绕固定轴心连续转动。在齿轮上开有凸轮凹槽，摆杆件，绕固定轴心连续转动。在齿轮上开有凸轮凹槽，摆杆上的滚子嵌在凹槽中，从而使摆杆绕轴上下摆动。同上的滚子嵌在凹槽中，从而使摆杆绕轴上下摆动。同时又通过偏心轮时又

5、通过偏心轮、连杆、滑竿使轴上下移动。最后通、连杆、滑竿使轴上下移动。最后通过在摆杆的叉槽中的滑块和铰链使冲头实现冲压运动。过在摆杆的叉槽中的滑块和铰链使冲头实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。OABCDE123456G789999FBLOABCDGEF1923456781, 9, 7HLPPn018273F 13、 试绘制图示机械手的机构运动简图，并计算器自由度。试绘制图示机械手的机构运动简图，并计算器自由度。 图图a为仿人食指的机械手机构为仿人食指的机械手机构.解：解：(a)B21345678EDCFGHIJBL手背第二节手指第三节手指手

6、指尖BEDCHGFJI10, 7LPn010273F1414、机构运动简图与实际机构有哪些相同之处，有哪些不同之处？、机构运动简图与实际机构有哪些相同之处，有哪些不同之处？它能表示出原机构哪些方面的特征（它能表示出原机构哪些方面的特征（5 5）？）？ 答：答： 相同之处：所反映的构件数目、运动副数目及类型、相同之处：所反映的构件数目、运动副数目及类型、 和运动尺寸和运动尺寸不同之处：实际机构中各构件（零件）的结构形状及结 构尺寸在机构运动简图中被忽略。机构运动简图能表示出原机构的运动特征。BL（b）15、试计算下列各机构的自由度、试计算下列各机构的自由度（a) n =4 PL =5 PH=1

7、F=0 P=0F=34 2 51=1n = 7 PL=8 PH=2F=2 P=0F=3 7 - 28 22=1b, 2, 6, 5 HLPPnFPPPnFHL23126253 142536ABCDBL16、图示为一刹车机构，刹车时操作杆图示为一刹车机构，刹车时操作杆1向右拉，通过由构件向右拉，通过由构件2、3、4、5、6辆闸瓦刹住车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过辆闸瓦刹住车轮。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程说明此机构自由度的变化情况(10)。ABCEFGHIJ01234567777解: （1）、未刹车时n =6、 PL=8、 PH =0 F=0 、 P=0F=

8、3n - 2PL PH -F+P=36 -2 8 =2(2)、闸瓦G 、J之一刹紧车轮时（如J)，构件6与车轮、机架成为一整体n =5、 PL=7、 PH =0 F=0 、 P=0F=3n - 2PL PH -F+P=3 5 -2 7=1(3)、闸瓦G 、J同时刹紧车轮时，构件4、6与车轮、机架成为一整体n =4、 PL=6、 PH =0 F=0 、 P=0F=3n - 2PL PH -F+P=3 4 -2 6=0BL17、图示为一收放式折叠支架机构，该支架中的构件图示为一收放式折叠支架机构，该支架中的构件1和和5分别用木螺钉连接于固分别用木螺钉连接于固定台板定台板1 和活动台板和活动台板5上

9、，两者在上，两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台板转处铰接，使活动台板能相对于固定台板转动。又通过件动。又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆组成的铰链四杆机构及连杆3上上E点处的销子与件点处的销子与件5上的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，大活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件台板上放有较重的重物，大活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，使铰链使铰链B、D重合，活动台板才可收起。现已知构件尺寸重合，活动台板才可收起。现已知构件尺寸:

10、 其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度，试着分析机构的其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度，试着分析机构的工作原理。（工作原理。（10）mmllmmllCDBCADAB25,90ABCD1155234E1、支撑状态（、支撑状态（HLPPnF23ADBC15E23406243ADBC15E2343、折叠、折叠状态状态HLPPnF231152432、折叠、折叠运动过运动过程程BL19、在如图所示的机构中，在铰链在如图所示的机构中，在铰链B、C、D处，被连接的两构件处，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约束吗（上连接点的轨迹都是重合的，那么能

11、说该机构有三个约束吗（5）？）？ACDB答：不能答：不能因因 B、C、D三连接点中任意一个连接点处的轨迹重合三连接点中任意一个连接点处的轨迹重合与其它两点的制约有关。与其它两点的制约有关。20、如所示图为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思、如所示图为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮路是：动力由齿轮1输入，使轴输入，使轴A连续回转；而固装在轴连续回转；而固装在轴A上的凸轮上的凸轮2与杠杆与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头组成的凸轮机构将使冲头4上下运动已达上下运动已达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？

12、并提出修改方案。现设计意图？并提出修改方案。分析分析： （1）、运动简图）、运动简图 （2）、自由度：）、自由度：014233F该方案的机构不能运动该方案的机构不能运动（3）、修改方案：）、修改方案：BL+21、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本干组。如果在该机构中改选成此机构的基本干组。如果在该机构中改选EG为原动件，试问为原动件，试问组成此机构的基本干组是否与前有所不同。组成此机构的基本干组是否与前有所不同。+BL22C、在图示压床机构中，构件在图示压床机构中，构件1为原动件。计算机构自由度，为原动件。计算机构

13、自由度，为使压头为使压头GH均匀下压而不倾斜，试问机构各构件的尺寸应满均匀下压而不倾斜，试问机构各构件的尺寸应满足什么条件？为什么？其中构件足什么条件？为什么？其中构件CF起什么作用（起什么作用（10）?ABCDEFGH1解： (1)ED = FC=GHEF = DCEG = HC1725323HLPPnF(2) 应满足：应满足：(3)作用：作用：只有这样才能使得只有这样才能使得GH保持平行于机架移动，保持平行于机架移动，而不会引起倾斜而不会引起倾斜使使EFG部分与部分与DCH部分相连接，并使部分相连接，并使EFG部分重复部分重复DCH部分的运动部分的运动ABCEFGHIJ0123456777

14、718C、图示为一收放式折叠支架机构，该支架中的构件图示为一收放式折叠支架机构，该支架中的构件1和和5分别用木螺钉连接于分别用木螺钉连接于固定台板固定台板1 和活动台板和活动台板5上，两者在上，两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台板处铰接，使活动台板能相对于固定台板转动。又通过件转动。又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆组成的铰链四杆机构及连杆3上上E点处的销子与件点处的销子与件5上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，大活动台板也不会自动收起，必须沿箭

15、头方向推动件动台板上放有较重的重物，大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，使铰链B、D重合，活动台板才可收起。现已知构件尺寸重合，活动台板才可收起。现已知构件尺寸: 其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度，试着分析机构的其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度，试着分析机构的工作原理。（工作原理。（10）mmllmmllCDBCADAB25,90ABCD115523417B19C、在如图所示的机构中，在铰链在如图所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构处，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约束吗件上连接点的轨迹都是重

16、合的，那么能说该机构有三个约束吗（5）？）？20B、如所示图为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：如所示图为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮动力由齿轮1输入，使轴输入，使轴A连续回转；而固装在轴连续回转；而固装在轴A上的凸轮上的凸轮2与杠与杠杆杆3组成的凸轮机构将使冲头组成的凸轮机构将使冲头4上下运动已达到冲压的目的。试绘上下运动已达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案案(5)。ACDB21A、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本干组。如果在该机构中改选组成此机构的基本干组