第2章 机构的结构分析答案

第二章 机构的结构分析

一、试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。

图a ) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用

者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。 n= 3

p L = 4 p H = 0

p '= 0 F '= 0 F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′

= 3×3－（2×4＋0－0）－0 = 1

图b ) 缝纫机针杆机构 原动件1绕铰链A 作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，

同时针杆作上下移动，完成缝线动作。

解： 自由度计算： 画出机构示意图：

n= 3

p L = 4 p H = 0

p '= 0 F '= 0 F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′

= 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1

图c ）所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A 转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B

点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C 转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

观察方向

解：1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b)

2) 分析机构是否具有确定运动

n= 5 p L = 7 p H =

p '= 0 F '= 0 F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×5－(2×7＋0－0)－0 ＝ 1 机构原动件数目＝ 1 机构有无确定运动？ 有确定运动

想一想

1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗?

2 为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE 即可，为什还要引入机构ABC ？(可在学过第三章后再来想想)

二、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μl ，绘制机构运动简图(见图b)

2) 分析是否能实现设计意图

p L= 4 p H= 1

p'= 0 F'= 0

F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′

=3×5－(2×7＋0－0)－0

= 1

机构有无确定运动？有确定运动

能否实现设计意图？不能

3) 提出修改方案（图c）

想一想：

1．通过本题．你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会?

2．计算机构自由度的目的是什么?

3．当机构的自由度小于1时，可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？

三、计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约

束。

n= 8 p L = 10 p H = 2 p '= 0 F '= 1 F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′

=3×8－(2×10＋2－0)－1= 1

n= 8 p L = 10 p H = 2

p '= 1 F '= 1 F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′

=3×8－(2×10＋2－1)－1= 2

n= 10 p L = 14 p H = 1 p '= 1 F '= 1 F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′

=3×10－(2×14＋1－1)－1= 1

复合铰链

局部自由度

虚约束

局部自

由度 复合铰链

复合铰链 虚约束

局部自由度

四、对图示翻台机构：

(1) 绘出机构简图；

(2) 计算自由度；

(3) 进行结构分析，并指出杆组的数目与级别以及机构级别。图中箭头所在构件为原动件。

G

五、试计算图示机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出。〕并指出杆组的数目与级别以及机构级别。

G I

L