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1、机械设计基础2-1 什么是运动副？运动副的分类？答：两构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。按其接触方式一般将运动副分为低副和高副两类。根据它们之间的相对运动是转动或移动，又将低副分为转动副和移动副。2-2 机构运动简图的作用？绘制机构运动简图的步骤？答：在分析现有机构或设计新机构时，为使问题简单化，常常略去机构中构件的复杂外形和运动副的具体结构，仅用简单的线条和符号表示构件和运动副，绘制出能表示机构运动特性的机构运动简图。绘制机械运动简图的方法和步骤：1.分析机构的组成及运动情况，找出机架、原动件和从动件。2.根据各构件的相对运动性质，确定运动副的类型和数目。3.选择视图平面。4
2、.测量各运动副之间的相对位置，选定比例尺绘出机构的运动简图。2-3 何谓机构自由度？机构自由度在计算过程中需注意哪些问题？答：机构的自由度就是机构具有独立运动参数的数目。机构自由度在计算过程中需注意：复合铰链；局部自由度；虚约束。2-4 试绘制下列图示机构的运动简图，并分析各构件之间的相对运动关系。解：（a）第一步分析机构：图示机构中构件3为一带横孔的圆柱体，构件4为机架，构件1为原动件，构件2、3为从动件；构件1分别与构件4、2相接触（圆柱销），均可相对转动，故构件1与构件4、 2均以转动副相联接，转动副的回转中心分别在A、B点；构件2与3之间也是以圆柱面相接触，但其相对运动为移动，故构件2
3、与3以移动副相联接，移动迹线为构件2的轴心线BC；构件3与4之间以大圆柱面相接触，其相对运动为转动，故构件3与4以转动副联接，转动副的回转中心在C点。第二步作图：选取比例尺= 0.02m/mm，绘制出机构的运动简图。 （a）图答案 （b）图答案（b）图解：第一步分析机构：图示机构中构件1相对机架4转动，组成转动副；构件1为原动件，构件2、3为从动件；构件1、2通过圆柱销联接，相对转动，组成转动副。2在构件3的凹槽内相对移动，组成移动副。同时。3相对机架4上下移动，组成移动副。第二步作图：选取比例尺= 0.02m/mm，绘制出机构的运动简图。（c）图解：第一步分析机构：图示机构中构件3相对机架4
4、转动，组成移动副；构件1为原动件，构件2、3为从动件；构件1、2通过圆柱销联接，相对转动，组成转动副。构件1、3通过圆柱销联接，相对转动，组成转动副。构件2、4通过圆柱销联接，相对转动，组成转动副。第二步作图：选取比例尺= 0.02m/mm，绘制出机构的运动简图。2-5 计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动？（a）图图中存在一个由三个构件组成的复合铰链，其转动副数为2。因此，图中可动构件数为n=7，低副数PL=10，高副数PH=0，自由度数F=3n2PLPH=1，原动件数也为1，机构具有确定的相对运动。机构的分解见图。（b）图图中可动构件数为n=5，低副数PL=7，高副数P
5、H=0，自由度数F=3n2PLPH=1，原动件数也为1，机构具有确定的相对运动。机构的分解见图。（c）图图中含有一个局部自由度和一个复合铰链，计算自由度时应先去除局部自由度，复合铰链由三个构件组成，其转动副数为2。因此，图中可动构件数为n=9，低副数PL=12，高副数PH=2，自由度数F=3n2PLPH=1，原动件数也为1，机构具有确定的相对运动。机构的分解见图。（d）图图中可动构件数为n=7，低副数PL=10，高副数PH=0，自由度数F=3n2PLPH=1，原动件数也为1，机构具有确定的相对运动。机构的分解见图。（e）图图中包含一个虚约束，应先去除。因此，图中可动构件数为n=7，低副数PL=
6、9，高副数PH=2，自由度数F=3n2PLPH=1，原动件数也为1，机构具有确定的相对运动。机构的分解见图。（f）图图中包含一个局部自由度和一个虚约束，应先去除。因此，图中可动构件数为n=7，低副数PL=9，高副数PH=2，自由度数F=3n2PLPH=1，原动件数也为1，机构具有确定的相对运动。机构的分解见图。（g）图图中包含一个局部自由度、一个虚约束和一个复合铰链。局部自由度和虚约束应先去除，复合铰链由3个构件组成，其转动副数为2。因此，图中可动构件数为n=10，低副数PL=14，高副数PH=1，自由度数F=3n2PLPH=1，原动件数也为1，机构具有确定的相对运动。机构的分解见图。3-1
7、铰链四杆机构有哪几种基本型式？如何判定？答：在铰链四杆机构分为三种基本型式，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。判别方法为：1.当机构中最短构件长度lmin与最长构件长度lmax之和小于等于其余两构件长度之和，即lmin+lmax1+1。 （1）若取与最短构件相邻的构件为机架时，则为曲柄摇杆机构，如图3-18（a）、（b）所示。（2）若取最短构件为机架，则为双曲柄机构，如图3-18（c）所示。（3）若取与最短构件相对的构件为机架，则为双摇杆机构，如图3-18（d）所示。2.当机构中最短构件长度lmin与最长构件长度lmax之和大于其余两构件长度之和，即lmin+lmax1+1时，无论取哪一
8、构件为机架，均为双摇杆机构。3-2 判断习题3-2图中铰链四杆机构的类型？答：（a）lmin+lmax=25+120=145，1+1=100+60=160。lmin+lmax1+1，且取最短杆相邻杆为机架，为曲柄摇杆机构。（b）lmin+lmax=40+110=150，1+1=70+90=160。lmin+lmax1+1，且取最短杆为机架，为双曲柄机构。（c）lmin+lmax=50+100=150，1+1=70+60=130。lmin+lmax1+1，为双摇杆机构。（d）lmin+lmax=50+100=150，1+1=70+90=160。lmin+lmax1+1，且取最短杆相对构件为机架，
9、为双摇杆机构。3-3 平面四杆机构有哪些基本性质?答：急回特性；压力角和传动角；死点位置。3-4 在曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回特性，为什么？答：如果机构具有急回特性，则K1，所以00。如果=00，则K=1，v1=v2，机构不具有急回特性。3-5 为使机构具有急回特性，行程速度变化系数K=1行吗？答：空回行程比工作行程平均速度大的运动特性称为机构的急回特性，即v1v2。若K=1，则v1=v2，机构不具有急回特性。3-6 在曲柄摇杆机构中，只有当哪一构件为原动件时，才可能出现死点位置？答：当摇杆为原动件时，才能出现死点位置。3-7 如图题3-7所示铰链四杆机构中，已知
10、LBC=50 mm，LCD=35 mm，LAD=30 mm，求此机构分别为（1）曲柄摇杆机构；（2）双摇杆机构；（3）双曲柄机构时，LAB的取值范围。 答：1.若机构为曲柄摇杆机构，则lmin+lmax1+1，且取与最短构件相邻的构件为机架。图中取lAD=30为机架，其应为最短构件相邻的构件，因此lAB应为lmin。所以LAB+5030+35，LAB15mm。2.若机构为双摇杆机构，则可能为两种情况：（1）lmin+lmax1+1，且取与最短构件相对的构件为机架；图中与机架相对的构件为LCB=50mmlmin，将（1）排除。（2）lmin+lmax1+1。lmin+lmax1+1，则LAB可能
11、是lmin，lmax或1、1。1）LAB= lmin，则lAB+5030+35且lAB30，所以 15lAB30。2）LAB= lmax，则lAB+3050+35且lAB50，所以 lAB55。3）LAB= 1，则30+50LAB +35且30lAB50，所以 30lAB45。3.若机构为双曲柄机构，则lmin+lmax1+1，且取与最短构件为机架。图中取lAD=30为机架，其应为最短构件，所以LAB可能是lmax或1、1。（1） LAB=lmax，则30+lAB1+1且lAB50，所以 50lAB55。（2）LAB= 1，则30+50LAB +35且35lAB50，所以 45LAB 503-
12、8 设计图示轧棉机的铰链四杆机构。已知脚踏板CD在水平位置上下各摆100，lCD = 450 mm, lAD =950 mm，试用图解法设计该四杆机构。解：选择合适的作图比例=20mm/mm1.作摇杆CD的两个极限位置DC1、DC2，与水平方向成100角。2.在垂直方向作AD=lAD/=47.5mm，联接C1A、C2A，量得其长度为C1A49mm，C2A56mm3.计算AB、BC的长度mm，mm4.计算lAB、lBClAB=AB=70mm, lBC=BC=1050mm 3-9 如图习题3-9所示铰链四杆机构中，已知摇杆长度LCD= 75 mm，行程速度变化系数K=1.5，机架长LAD=100
13、mm，摇杆CD的一个极限位置与机架间的夹角=450，求曲柄长LAB和连杆长LBC。解：选择合适的作图比例=1mm/mm1.作摇杆CD的一个极限位置DC1和机架AD。2.计算极位夹角=3603.连接AC1，作C1AC2=.4.以D为圆心，C1D为半径作圆弧。其与AC2直线的交点即为C2。5.联接AC1、AC2，计算AB、BC的长度mm，mm6.计算lAB、lBClAB=AB=25mm, lBC=BC=45mm3-10 试设计一曲柄摇杆机构ABCD。已知摇杆长度为LCD= l50mm，其摆角=500，行程速变化系数K=1.5，且机架长度1AD等于连杆长度LBC与曲柄长度LAB之差。解：1.选取比例
14、尺0.002m/mm，任选一点作D，作C1DC2=500， C1DC2D1CD=30mm2.计算极位夹角=3603.连接C1C2，作C1MC1C2，再作线C2N使C1C2N=900=540，C1M与C2N的交点为P，作PC1C2的外接圆。则A点在圆周上。4.作C1D的中垂线，其与圆周的交点即为A点。连接AC1、AC2。lAD=AD0.00224103=48mmlAB=AB=0.002103=20mmlBC=BC=0.002103=68mm3-11 设计一偏置式曲柄滑块机构，已知行程速比系数K=1.4，滑块的形程h=60mm，偏距e=10mm。求曲柄长度lAB，连杆长度lBC。解：选择合适的作图比例=11.滑块C的两个极限位置C1、C2，C1C2=60mm。2.计算极位夹角=3003.连接C1C2，作C1C2O=C2C1O=900-=600，C1O和 C2O相交于O点，C1O C22=600。以O为圆心，OC1为半径作辅助圆L。4.作C1C2的平行线，距离为e=20mm，与圆周的交点即为A点。5.联接AC1、AC2，计算AB、BC的长度27mm，mm4.计算LAB、LBCLAB=AB=27mm,LBC=BC=45mm4-1 试述凸轮机构的工作过程？答：1.推程 凸轮转过推程运动角t。从动件在推程做功，称为工作行程
