《机械设计基础》自由度

第一章平面机构的运动简图及自由度

一、填空题

1.两构件之间通过面接触形成的运动副称为(低副)，两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为（高副）。

2.组成机构的构件，根据运动副性质可分为三类：（固定构建/机架）、（主动件/原动件）、（从动件）。

3.具有两个摇杆的铰链四杆机构称为（双摇杆机构）

4.在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束称为（虚约束）

5.四杆机构中是否存在死点位置，决定于（从动件是否与连杆共线

6.作用力F与速度Vc之间所夹的锐角称为（压力角）

7.平面机构的自由度是该机构中各构件相对于机架所具有的（独立运动）的数目

8.计算如图所示机构的自由度(F=3×4+2×5+1×0=2)

9. 组成机构的构件根据运动副性质可分为三类：（固定构

架主动件从动件）

10. 计算自由度的公式：（F=3n-2Pl-Ph)

二、简答题

（一）急回特性的条件

输入件等速整周转动、输出件往复运动、极位夹角大于0

（二）在一个铰链四杆机构中，试问如何判定它必为双曲柄结构？

满足格拉肖夫判别式、以最短杆为机架

（三）试述铰链四杆机构曲柄存在的条件？

答：（1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；

（2）最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和。

（四）铰链四杆机构有几种基本类型？如何判定？

答：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构，具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构，具有两个摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。（五）含有一个移动副的四杆机构的类型及特点？

1,曲柄滑块机构以最短杆的邻边为机架且滑块在其上移动

2.曲杆转动导杆机构以最短杆为机架滑块在最长杆上移动且与次杆连接。

3.曲柄摆动导杆机构以最短杆的邻边为机架滑块在最长杆上移动且与最短杆连接。

4.曲柄摇块机构以最短杆邻边为机架滑块在最长杆上移动且与机架相连

5.定块机构以滑块为机架在最长杆上移动且与次杆相连。

三、画机械简图

3-1 3-2

3-3

3-4

3-5

两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为低副。（错）

两个以上构件组成两个或更多个共轴线的转动副称为复合链接。（对）

可通过计算测绘机构的自由度与实际机构元懂件数是否相等，来判断其运动的正确性和测绘的机构运动简图的正确性。（对）

机构是具有确定相对运动的构件组成。（对）

构件可以有一个零件组成，也可以有几个零件组成。（对）

四、计算自由度

1.解：N=5 pl=7 ph=0

F=3n-2pl-ph=3*5-2*7-0=1

2 解：这个机构有几个活动构件？有什么类型的

约束，分别是几个？有没有局部自由度与虚约

束？自由度是多少？

这个机构有4个活动构件；有5个低副、1个高副；有1个局部自由度（滚子D的

转动）；有2个虚约束（滚子D与件4槽，两侧之一；E与F两个之一）。自由度是

1 。自由度= 3×4 - 2×5 - 1 = 1 。

3.

解：F=3x5-2x7-1x1=0

4

解：滚子为局部自由度。 F=3n-2Pl-Ph=3x8-2x11-1=1

5.计算内燃机机构的自由度。

6设平面机构中，有K个构件，除了固定的构件，活动构件数为n=K-1，高副数为PH，低副数为PL，则该平面机构的自由度F为： N=3 pl=4 ph=0 F = 3n-(2pL + pH )= 3×3-(2×4+0)=1

7设平面机构中，有K个构件，除了固定的构件，活动构件数为n=K-1，高副数为PH，低副数为PL

n = 2、pL = 2、pH= 1 F =3n-(2pL + pH ) = 3×2-(2×2+1)=1

（d图）

8设平面机构中，有K个构件，除了固定的构件，活动构件数为n=K-1，高副数为PH，低副数为PL

n = 5、pL= 7、pH = 0 F =3n­(2pL+ pH ) =3×5­(2×7+0)=1

9设平面机构中，有K个构件，除了固定的构件，活动构件数为n=K-1，高副数为PH，低副数为PL, 滚子绕中心转动是一个局部自由度。在计算自由度时可以假想滚子和从动件是一体的。

n = 2、pL= 2、pH = 1 F =3n­(2pL+ pH ) =3×2­(2×2+1)=1

10 解：图中机构的滚子F处是一个局部自由度；E和E′处是一个导路平行的虚约束，计算时计算为一个移动副；C处是一个复合铰链，应计算为2个转动副。

n = 7、pL= 9、pH = 1 F =3n­(2pL+ pH ) =3×7­(2×9+1)=2

1.构件是机构中具有相对运动的单元体，因此它是组成机构的主要要素之一。

2.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为移动副。

3.低副是通过面接触形成的运动副；高副是通过点接触或线接触组成的运动副。

4.在平面机构中，每增加一个低副将增加 2个约束。

5.如图1所示自由度为2。

6.某平面机构有5个低副，1个高副，机构自由度为1，则该机构具有4个活

动构件。

7.自由度小于或等于0时，构件不能（填“能”或“不能”）运动；自由度大于

等于1时，构件能（填“能”或“不能”）运动。

8.机车车轮联动机构要考虑虚约束吗？要

9.当由k个构件组成复合铰链时，则应当组成k-1个共线转动副。

10.计算机构自由度应注意的三个问题：复合铰链、局部自由度、虚约束。

（1）两个或两个以上的构件同时在一处用转动副相联接就构成复合铰链。（√）

（2）A个构件汇交而成的复合铰链应具有（A+1）个转动副。（错）

（3）计算机构自由度时, 应将机构中的局部自由度除去不计。（√）

（4）在平面机构中每个平面低副引进两个约束，使构件失去两个自由度；每个品面高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。所以，当用ＰＬ个低副与ＰＨ个高副连接成构件之后，全部运动副所引入的约束总数为２PL+PH。（√）

（5）当机构中存在虚约束时，其消除办法时把含有虚约束的构件去掉，但其组

简图题1

2