机构的结构分析-习题答案

4-32所示机构的机构简图并计算其自由度解：(b)(c) (d)(e) (f)(h) (j)(k) (l)(m) (n)(o) (p)计算各构件自由度：

(q) (r)(a)

n9,n7,

0,F3n2PLPH10,F3n2PLPH1(c)(e)(f)

n4,n7,n7,n4,

0,F3n10,F3n10,F3n10,F3n2PLPH1(g)n4,PL5,PH1,F3n2PLPH1(h)间歇时，n4,PL5,PH1,F3n2PLPH1；销进入槽轮时，n5,PL7,PH0,F3n2PLPH1(i)(j)(k)(l)

n4,F3n1n2,F3n1n4,0,F3n2n4,F3n1(m)(n)(o)

n6,n6,n6,

F3n22,F3n12,F3n1

n12,17,

0,F3n2PLPH2(r)

n7,n

0,F3n2PLPH12,F3n2PLPH14-3312343 4215图4-33题4-2图解：该机构运动简图为题4-2-1（a）图。

F=3n-2p1+ph=33-24+1=0该简易机床设计方案的机构不能运动。修改措施：3，44-2-1（b）所示；3，44-2-1（c）所示；3421453213342145321532532143521题图4-2-14-34所示偏心油泵机构的运动简图(其各部分尺寸由图上量取)12aC3中滑动。当偏心1按图示方向连续回转时，可将右侧输入的油液向左侧泵出。33aCA2B14图4-34题4-3图解：偏心油泵机构的运动简图如下图所示：CACA题图4-3-1ABD4-35ABDCCBA D（a） （b）4-354-44-4（a）A处为复合铰链，自由度为：F=3n2+ph-p-F4-2=1题4-4（b）图B、C、D处为复合铰链，自由度为：F=3n-2p1+ph-p-F=36-27+3-0=14-36所示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度或虚约束，要逐一指出。（a） （b）（c） （d）图4-36题4-5图4-5-1npLpH个局部自由度。n7,pL10,pH虚约束和局部自由度。n7,pL10,pHC、D点处为复合铰链。

F3n2pLpH0,F3n2pLpH0,F3n2pLpH

38211111，图中存在一372101，图中无复合铰链、372101，图中存在虚约束，n7,pL9,pH

2,F3n2pLpH

3729121，图中存在一个虚约束、一个局部自由度和一个复合铰链。（a） （b）（c） （d）题图4-5-14-371234的长度相等，试计算该机构的自由度。FB6E1 2EA 7 G5 4 3 C8D图4-37题4-6图1234567856、78中去掉任意一个。不妨假8348D处形成一个虚约束。这样，该机构自由度则为F=3n-2p1+ph-p=37-210+0=1。4-38C、B、D处，被连接的两构件上联接点的轨迹都是重合的。能说该机构有三个虚约束吗？为什么？y 3C2B1 D5 4A x图4-38题4-7图答：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。4-39AB=AC=AOC因轨迹重合而产生虚C改为高副之后，计算此机构的自由度。FFCBOA124图4-39题4-8图24B点即为他（绝对瞬心2C点的速度vc2OCB为直角三角形，所以vc2OC2CO点的铅垂线上（OC始终为铅垂线3COC线上。如用铰链把两构件CCC改为高副之后，机构的自由度为F=3n-2p1+ph-p=33-23+2=14-401若以构件4为原动件，则机构为几级机构？DD4EB2C31A5F（

图4-40题4-9图570，则该机构自由度F=3n2+ph-p=3527+0=1。（2）机构结构分析141-2、3-5，所以机构属于Ⅱ级机构。4-41CFCFDOAE（

图4-41题4-10图在题4-10图所示的机构中，B处滚子为局部自由度，对整个机构的运动无影响。所以机构活动构件数为3，低副数为3，高副数为2，则该机构自由度为F=3n-2pl+ph=33-23+2=1（因机构中只标出一个原动件高副低代4-10-1图所示。题图4-10-1机构结构分析机构拆分从远离原动件的构件开始，并先从Ⅱ级杆组开始。最后拆分结果为2个杆组：54PRP32及两个转动副和RPR型Ⅱ级杆组。该机构拆分的最高级别的杆组为Ⅱ级，所以机构的级别为Ⅱ级。4-42EEFJCGBKHAD图4-42题4-11图（4-11图所示的机构中，F处为三个构件形成的复合铰链，G处的滚子为局部自由79，高2，则该机构自由度为F=3n-2pl+ph=37-29+2=1（因机构中只标出一个原动件高副低代

题4-11-1图该机构含有两个高副，低代后需引入两个构件和四个低副，在B处为点接触，所以构件3的曲率中心就在B点，替代后的低副机构如题4-11-1图所示。机构结构分析3个杆组：89F、JRRP4、5、67C、E、F、G、KH23B，DRRP型Ⅱ级杆组。该机构拆分的最高级别的杆组为Ⅲ级，所以机构的级别为Ⅲ级。4-4312、3、4、5、6使两闸瓦刹停车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明机构自由度的变化请况。E 3 CI6 5 4 IH1J G

2 B A 17D图4-43题4-12图（F=3n-2p1+ph-p-F=36-28+0-0-0=2G，J之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度为：F=3n-2p1+ph-p-F=35-27+0-0-0=1G，J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度为：l F3n(2ppp')F'3426l F8 3F'2D67F8 3F'2D67C1A4588BEE'图4-44题4-13图5个活动构件，6个低副(FF′，EE′均只算作一个移动副(去掉束，故机构的自由度为F3n2pLpH3526-21D4-13-1所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该6在图纸平4，低副数为5，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F3n2pLpH3425-2+1166题图4-13-1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，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。4-45所示机构的自由度。CEACEAFGDCH EIABMJKB（a） （b）图4-45题4-14图解:图(a)所示机构，活动件数n=5，低副数PL=7，没有高副、虚约束和局部自由度。故该机构的自由度为F3n2pLpH3527-01图(b)GC、GH、FG5个低副，故有一PH=1，该机构的自由度为F3n2pLpH38211-114-46所示机构的自由度。DCKDCKIJABEGABDEF（a） （b）图4-46题4-15图解：图(a)中活动件数n=4，低副数PL=6，高副数PH=0，存在一个虚约束，无局部自由度。则该机构的自由度为F3n2pLpH34(261)01图(b)中活动件数n=6，低副数PL=8，高副数PH=1，则该机构的自由度为F3n2pLpH3628-114-471234。若有请提出修改方案。EA 5 4 C31 B2D图4-47题4-16图解：由题4-16图可知，活动构件n=4，低副数P=6，机构无高副，则该机构自由度为F)=34-(26+0)=0为了使机构能运动，需增加一个自由度，有两种方案：添加一个构件和一个低副，如图4-16-1（a）和（b）所示；（a） （b）题图4-16-14-48所示的齿轮连杆组合机构的自由度。4E14E1B263C54D4G5 EGB21 CA 3D 6（a） （b）图4-48题4-17图。（1）如图（a）45的回转中心都在铰接在构件14332形成的移动副约束，（有侧隙安装各对轮齿的公法线是重合的（即为基圆的内共切线的某一条D、E处只提供一个约A、Bn=5，低副数Pl6，高副数Ph2，则该机构自由度为F=3n-2pl+ph=35-26+2=136（是靠，齿轮4和齿轮3。又因两侧齿廓接触处的公法线为基圆的两条内共切线，所以公D、Gn=5，低副数Pl5，高副数Ph4，则该机构自由度为F=3n-2pl+ph=35-25+4=14-49图所示(a)(b)(c)(d)43213214231（a） （b）42142134231（c） （d）图4-49题4-18图解：图示(a)，(b)，(c)，(d)4个机构是相同机构。因为4个机构中相邻构件组成的运动副类型相同，且转动副位置相同．相对机架移动副导路方位一致。4-501别。3321图4-50题4-19图机构拆分结果图4-19-1所示。Ⅱ级组：构件2、4。因为只有Ⅱ级组，所以本机构是Ⅱ级机构。32413243241324题图4-19-14-5117为主动件时，机构的拆分结果是否相同？9191237645图4-51题4-20图14-20-1(a)8、9；Ⅱ6745231为主动件时，该机构是Ⅱ级机构。71234；8、95、67为主动件时，该机构是Ⅲ组机构。分别取构件1和构件7为主动件时，机构的拆分结果是不同的，机构级别也是不同的。+45231+45231+10（a）1239123974 1075+ +（b）4-21试确定题图4-52所示平面高副机构的级别。D D 3CK2'B2AEF541G678I图4-52题4-21图解：具体的解题步骤如下。n＝7，PL＝9，PH＝2，得1

F3n2pLpH3729214-21-1（a）所示的平面低副机构。(3)4-21-1（b）所示。(4)确定机构的级别。由于拆出的最高级别的杆组是Ⅱ级组，故此机构为Ⅱ级机构。DCDCKEFGIA（a）GCFBF原机构= + DA+ +AE（b）题图4-21-1FBG36FBG36C2A41DE5图4-53题4-22图解：该机构无虚约束和局部自由度．由n＝5，PL＝7，得自由度为F3n2pLpH35271机构图为题图4-22-1所示，构件5为原动件，距离构件5最远与其不直接相连的构件2、3可以组成Ⅱ级杆组，剩下的构件4和构件6也可组成Ⅱ级杆组，最后剩下构件5与机架1组成I级机构。该机构由I级机构和两个Ⅱ级杆组所组成，因而为Ⅱ级机构。G F G 6G =B 3 C B 3=2 A 4 2

C+ +D 5E 41D 5 E题图4-22-14-54EG改为原动件，再拆杆组和判断机构级别。CCBDHAEFG图4-54题4-23图解：从距原动件AB最远的构件开始，该机构可拆成三个II级基本杆组，如题图4-23-1aII若改选GII级杆组荆—个III--1b，IIII级杆纽。D原D机= +构 A

H+ E +F原机构=

（a）FCB+FCB+D+A EG（b）4-55所示的机构：求机构自由度（若有复合铰链、局部自由度、虚约束．应在图上指出。将其中的高副化为低副、画出高副低代后的机构示意图。(构从动件系