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1、一、填空题1. 平面运动副的最大约束数为_2_，最小约束数为_1_。2. 平面机构中若引入一个高副将带入_1_个约束，而引入一个低副将带入_2_个约束。平面机构中约束数与自由度数的关系是_约束数+自由度数=3_。3. 在机器中，零件是 最小制造 的单元，构件是 最小运动 的单元。4. 点或线 接触的运动副称为高副，如 齿轮副 、 凸轮副 等。5机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由 多个零件 装配成的刚性结构。6 两 个构件 相互 接触形成的 具有确定相对运动的一种 联接称为运动副。7 面 接触的运动副称为低副，如 转动副 、 移动副 等。8把两个以上的构件通过运动副的联接而构成的相对可动的
2、系统称为是运动链，若 运动链的各构件构成了首末封闭的系统 称为闭链，若 运动链的构件未构成首末封闭的系统 称为开链。9平面机构是指组成机构的各个构件均在 同一平面 运动。10在平面机构中，平面低副提供 2 个约束，平面高副提供 1 个约束。11机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目 称为机构的自由度。12机构具有确定运动的条件是 机构的原动件数等于自由度数 。二、简答题1. 机构具有确定运动的条件是什么？答：1.要有原动件；2.自由度大于0；3.原动件个数等于自由度数。2. 何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？答：复合铰链是三个或更多个构件组成两个或更多个
3、共轴线的转动副。在有些机构中, 其某些构件所能产生的局部运动并不影响其他构件的运动, 我们把这些构件所能产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。虚约束是在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束。在计算机构自由度时, K个构件汇交而成的复合铰链应具有（K-1）个转动副，同时应将机构中的局部自由度、虚约束除去不计。三、计算题1. 试计算图1所示凸轮连杆组合机构的自由度。解 由图1可知，B,E两处的滚子转动为局部自由度，即F=2；而虚约束p=0，则n=7，pl=8（C,F处虽各有两处接触，但都各算一个移动副），ph=2，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 37(28
4、+20) 2=1这里应注意：该机构在D处虽存在轨迹重合的问题，但由于D处相铰接的双滑块为一个级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时，该机构就存在一个虚约束或变成含有一个公共约束m=4的闭环机构了。图12. 试计算图2所示的压床机构的自由度。解 由图2可知，该机构存在重复结构部分，故存在虚约束。实际上，从传递运动的独立性来看，有机构ABCDE就可以了，而其余部分为重复部分，则引入了虚约束。直接由图2知，n=14，pl=22（其中C，C”，C均为复合铰链），ph=0，p=3，F=0，由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F = 314 (2
5、22+0 3) 0=1这里重复部分所引入的虚约束数目p可根据该重复部分中的构件数目n、低副数目pl和高副数目ph来确定，即P=2pl + ph 3n =215 0 39=3计算机构中的虚约束的数目在实际工程中是很有意义的，但就计算机构自由度而言，此类型题用前一种解法显得更省事。图23 试计算图3所示机构的自由度。解 此机构为公共约束不同的多闭环串联机构。由图3可知，闭环（6-1-2-6）和闭环（6-2-3-4-6）的公共约束为m=m=3，而闭环（6-4-5-6）的公共约束为m=4。此机构的自由度计算应按公共约束不同分别进行计算。即由第和第闭环组成的机构，n=4，pl=4，ph=2，p=0，F=
6、1（D处滚子3的转动），有F=3n （2pl + ph p） F = 34(24 + 2 0) 1=1由闭环组成的机构为楔块机构，n=2，pl=3，则F2=2n pl=22 3=1因为前部分与后部分机构为串联，即构件4为前一机构的从动件，同时又为后一机构的原动件，且机构有确定的运动，故该机构的自由度为1。图34 试计算图4所示机构的自由度。解 该机构为空间机构，且公共约束m=0，n=3，p5=2（A处为转动副，C处为移动副），p3=2（B，D处为球面副）；又由图可知，连杆2与3绕自身转动为局部自由度F=1。由式（1.3）求得F=6n 5p5 3p3 F=63 52 32 1=1故该机构的自由度
7、为1。图45 计算图5所示平面机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度与虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。解 G处的滚子转动为局部自由度，即F=1；而虚约束p=0，则n=10，pl=13（D处为复合铰链），ph=2，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 310 (213+20) 1=1级机构图56 求图6所示机构的自由度，并在图中标明构件号，说明运动副的数目与其所在位置，最后分析机构为几级机构。解 B处的滚子转动为局部自由度，即F=1；而虚约束p=0，则n=7，pl=9（O,B,C处为复合铰链），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F
8、= 37 (29+1 0) 1=1级机构图67 在图7所示的运动链中，标上圆弧箭头的构件为原动件。已知lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。试求出该运动链的自由度数目。解 虚约束p=1(EF杆带入一个虚约束)，则n=8，pl=12（C处为复合铰链），ph=0，F=0；于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 38 (212+0 1) 0=1图78 试计算图8所示机构的自由度。解 n=5，pl=7（B处为复合铰链），ph=0，则F=3n 2pl ph = 35 27 0=1图89 试计算图9所示运动链的自由度，如有复合铰链、局部自由度、虚约束需明确指出，并判
9、断是否为机构。解 视齿轮2与4引入虚约束，轮4轴与机架三处接触组成转动副只算一处，得F=3n 2pl ph = 35 25 4=1图910 试计算图10所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束时，应予以指出，并进行高副低代，确定该机构的级别。解 B处的滚子转动为局部自由度，即F=1；而虚约束p=0，则n=9，pl=12（E处为复合铰链），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 39 (212+1 0) 1=1级机构图1011 判别图11所示机构的运动是否确定，为什么？对该机构进行高副低代，拆组分析，并确定机构的级别。解 E处的滚子转动为局部自由度，即F
10、=1；而虚约束p=0，则n=6，pl=7，ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 36 (27+1 0) 1=2机构运动确定，为级机构。图1112 试计算图12所示机构的自由度。解 该机构为空间机构，且公共约束m=0，n=4，p5=2（A处转动副和D处移动副），p4=1（E处），p3=2（B，C处球面副）；又由图可知，连杆4的移动为局部自由度F=1。由式（1.3）求得F=6n 5p5 3p3 F=64 52 4132 1=3故该机构的自由度为3。ABCDE图1213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
11、A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头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），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解1) 选取适当比例尺l，绘制机构运动简图(见图b)2) 分析是否能实现设计意图n= 3 pL= 4 pH= 1 p= 0 F= 0 F=3n （2pl + ph p） F=33 (24+1 0) 0= 0 机构有无确定运动？ 无 能否实现设计意图？ 不能 3) 提出修改方案（图c）b) l= 300 mm/mmc)14 传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断有无确定运动：在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束n
12、= 9 pl= 13 ph= 0 p= 1 F= 0 F=3n （2pl + ph p） F= 39 (213+0 1) 0=1机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有 3）杆组拆分，并判断机构级别：（从远离原动件的方向开始拆分）复合铰链7654332746589 级杆组 级杆组 级杆组 级杆组5复合铰链虚约束7986432可见，该机构为级机构。15 按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。212）计算自由度，并判断有无确定运动：请在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 7 pL= 10 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n （2pl + ph p） F=37 (210
13、+0 0) 0 =1机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有 3）杆组拆分，并判断机构级别：（从远离原动件的方向开始拆分） 421356 级杆组 级杆组I级杆组 级杆组可见，该机构为级机构。 / 3填空题：1速度瞬心是两刚体上瞬时速度相等 的重合点。2若瞬心的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心；若瞬心的绝对速度不为零 ，则该瞬心称为相对瞬心。3当两个构件组成移动副时，其瞬心位于垂直于导路方向的无穷远处。当两构件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在接触点处；若两个高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在 过接触点两高副元素的公法线上。4当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用三心定理来求。53个彼此作平面平行运动的构件
