第2章 机构的结构分析答案
机械原理自测题及答案
第二章 机构的结构分析一．填空题1．组成机构的基本要素是 和 。
机构具有确定运动的条件是： 。
2．在平面机构中，每一个高副引入 个约束，每一个低副引入 个约束，所以平面机构自由度的计算公式为F = 。
应用该公式时，应注意的事项是： 。
3．机构中各构件都应有确定的运动，但必须满足的条件是： 。
二．综合题1．根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。
设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？2．计算图示机构的自由度。
如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。
3．计算图示各机构的自由度。
ADE CHG FIBK1234567894．计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。
（a）（b）5．计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
如果在该机构中改选FG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。
6．试验算图示机构的运动是否确定。
如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。
（a）（b）第三章平面机构的运动分析一、综合题1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号ij P直接在图上标出）。
2、已知图示机构的输入角速度ω1,试用瞬心法求机构的输出速度ω3。
要求画出相应的瞬心，写出ω3的表达式，并标明方向。
3、在图示的齿轮--连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω2。
4、在图示的四杆机构中，AB l =60mm, CD l =90mm, AD l =BC l =120mm, 2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：（1）当ϕ=165°时，点C 的速度c v ；（2）当ϕ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小； （3）当0c v =时，ϕ角之值（有两个解）。
5、如图为一速度多边形，请标出矢量AB v 、BC v 、CA v 及矢量A v 、B v 、C v 的方向？6、已知图示机构各构件的尺寸，构件1以匀角速度ω1转动，机构在图示位置时的速度和加速度多边形如图b)、c) 所示。
机械原理习题卡答案
4 试计算图 4 所示机构的自由度。不要求 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 及 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’=6×3 – 5×2 – 3×2 – 1=1 故该机构的自由度为 1。
图8
8
第二章 机构的结构分析
9 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 断是否为机构。 解 齿轮 2’及 4’引入虚约束，A 处为复合铰链，得
F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×7 – (2×7+8 – 2) –0=1
图9
9
第二章 机构的结构分析
F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×8 – (2×12+0 – 1) –0=1
图7
7
第二章 机构的结构分析
8 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 – p’）– F’= 3×5– (2×7+0 – 0) –0=1
三简答题1何谓凸轮机构的压力角它在凸轮机构的设计中有何重要意义2直动从动件盘形凸轮机构压力角的大小与该机构的哪些因素有关3在直动从动件盘形凸轮机构中若凸轮作顺时针方向转动从动件向上移动为工作行程则凸轮的轴心应相对从动件导路向左偏置还是向右偏置为好为什么若偏置得太多会有什么问题产生4在直动从动件盘形凸轮机构中试问同一凸轮采用不同端部形状的从动件时其从动件运动规律是否相同为什么5图示为一凸轮机构从动件推程位移曲线oabcab平行横坐标轴
机械原理复习题第2章机构的结构分析
4
ω1 1
5 3
2
2
题9图
• • • •
解： F=3n－（2pL＋pH）=3×4－2×6=0 或F=3n－（2pL＋pH－p'）－F′ =3×4－（2×7＋0－2）－0=0 此方案有结构组成原理的错误。因为它 的自由度为零，不能运动。 • 修改方案如答图a、b所示。
• 例题2 图示为毛纺设备洗毛机中所采用的双 重偏心轮机构，偏心轮1可以在偏心轮2中相 对转动，偏心轮2可以在构件3的圆环中相对 转动。⑴试绘制其在图示位置时的机构运动 简图；⑵当以偏心盘1为原动件时，该机构是 否有确定的运动？
B 3 3 1 O A B
2
O΄
O 1 2 A
O΄
题2图
题答图
• 解 在绘制机构运动简图时，首先必须搞清 机构的组成及运动传递情况。在图示机构中， 偏心盘1为原动件，其与机架构成转动副A； 偏心盘1与偏心盘2构成转动副O；偏心盘2 与带环的构件3构成转动副O΄；构件3与机 架组成转动副B。 • 根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视 图平面，并依次定出各转动副的位置。就不 难画出其机构运动简图，如答图所示。
O 1 A
O A 1 2
3 B 题4图
4
2
3
B
题答图
• 解 在绘制机构运动简图时，首先必须搞
清机构的组成及运动传递情况。在图示
机构中，偏心盘1为原动件，其与机架4
构成转动副O；偏心盘1与构件2构成转
动副A；构件2与滑块3构成转动副B；滑
块3与机架4组成移动副，其相对移动方
向沿OB方向。
• 根据上述分析，再选定一适当的比例尺和 视图平面，并依次定出各转动副的位置和 移动副导路的方位。就不难画出其机构运 动简图，如答图所示。 • 由于该机构具有3个活动构件、3个转动副 和1个移动副，没有高副，没有局部自由 度和虚约束，故机构的自由度为 O1 A • F=3n－（2pL＋pH） OA 2 • =3×3－（2×4＋0） 1 2 3B • =1
机械原理-郭宏亮-孙志宏-第二章答案
第2章机构的结构分析1．判断题（1）机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（错误 ）（2）在平面机构中，一个高副引入两个约束。
（错误 ）（3）移动副和转动副所引入的约束数目相等。
（正确 ）（4）一切自由度不为一的机构都不可能有确定的运动。
（错误 ）（5）一个作平面运动的自由构件有六个自由度。
（错误 ）2．选择题(1) 两构件构成运动副的主要特征是（ D ）。
A ．两构件以点线面相接触B ．两构件能作相对运动C ．两构件相连接D ．两构件既连接又能作一定的相对运动(2) 机构的运动简图与（ D ）无关。
A ．构件数目B ．运动副的类型C ．运动副的相对位置D ．构件和运动副的结构(3) 有一构件的实际长度0.5m L =，画在机构运动简图中的长度为20mm ，则画此机构运动简图时所取的长度比例尺l μ是（ D ）。
A ．25B ．25mm/mC ．1:25D ．0．025m/mm(4) 用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链共有（B ）个自由度。
A ．3B ．4C ．5D ．6(5) 在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（A ）。
A ．虚约束B ．局部自由度C ．复合铰链D ．真约束(6) 机构具有确定运动的条件是（ D ）。
A ．机构的自由度0≥FB ．机构的构件数4≥NC ．原动件数W ＞1D ．机构的自由度F ＞0, 并且=F 原动件数W(7) 如图2-34所示的三种机构运动简图中，运动不确定是( C )。
A ．（a ）和（b ）B ．（b ）和（c ）C ．（a ）和（c ）D ．（a ）、（b ）和（c ）(a) (c)(b)图2-34(8)Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。
A．三个构件和六个低副 B．四个构件和六个低副C．二个构件和三个低副D．机架和原动件(9)有两个平面机构的自由度都等于１，现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，这时自由度等于（ B ）。
机械原理作业册答案
第二章机构的结构分析-一、填空与选择题1、B、A2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动3、低副，高副，2，14、后者有作为机架的固定构件5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏6、√7、8、m-19、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组11、A、B 12、C 13、C二、绘制机构简图1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=12、3、 4、三、自由度计算(a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。
(b)E处(或F处)为虚约束计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。
(c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。
(d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。
(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。
(f) C处为复合铰链；计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。
机械原理习题参考答案
习题参考答案第二章机构的结构分析2-2 图2-38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组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
4351 2解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，结构均可：1为滚子；2为摆杆；3为滑块；4为滑杆；5为齿轮及凸轮；6为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。
试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
O齿轮及偏心轮ωA齿轮及凸轮BEFDC压头机架连杆滑杆滑块摆杆滚子解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 = 12-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2，F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(b)解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3，F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。
并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
解答：① 当未刹车时，F=3⨯6-2 ⨯8=2② 在刹车瞬时，F=3⨯5-2⨯7=1，此时构件EFG 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。
③ 完全刹死以后，F=3⨯4-2⨯6=0，此时构件EFG 、HIJ 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。
机械原理典型例题第二章机构分析
A
B
C
运动链能够成为机构的条件是，运动链相对于机架的自由度大于零，且等于原动件的数目。 平面机构的级别取决于机构能够分解出的基本杆组的级别。
Y
N
1
2
3
2.判断题：
作业评讲
2-8: 图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来连续回转，而固定在A轴上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动达到冲压的目的。试绘出机构运动简图，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
例4：图示机构中，AB∥=EF ∥=CD，试计算机构自由度。
解： C处为复合铰链， m=3； G处为局部自由度；有一个虚约束。 I处有一个高副虚约束。 机构ABCDEF为平行四边形机构，构件EF及引入的约束为虚约束。 机构自由度F n=6, Pl=7, Ph=2 F=3n-2Pl- Ph =3×6-2×7-2 =2
F=3×8-2×10-2 =2
局部自由度
复合铰链
F=3×7-2×9-2 =1
虚约束
2-14(b):图示凸轮—连杆组合机构的自由度。在D处为铰接在一起的两个滑块。
虚约束
局部自由度
F=3×5+2×6-2=1
2-17: 试计算所示惯性筛机构的自由度，判断机构是否具有确定的运动（标箭头的构件为原动件）。
不同的原动件，组成机构的杆组与级别不相同。
例9：图示牛头刨机构设计方案图。设计者的意图是动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆3做往复摆动，并带动滑枕4往返移动以达到刨削的目的。试分析此方案有无结构组成原理上的错误，若有，请说明原因并修改。（作业：补充修改方案）
解： 机构的自由度， n = 4, pl = 6, ph = 0 F = 3n - 2 pl - ph = 3×4－2×6－0 =0 F＜机构原动件数 不能运动。 修改： 增加机构自由度的方法是：在机构的适当位置添加一个活动构件和一个低副或者用一个高副代替原来机构中的一个低副。AEBDCFG
机械原理作业集第2版参考答案
机械原理作业集（第2版）参考答案（注：由于作图误差，图解法的答案仅供参考）第一章绪论1-1~1-2略第二章平面机构的结构分析2-12-22-3 F=1 2-4 F=1 2-5 F=1 2-6 F=12-7 F=0机构不能运动。
2-8 F=1 2-9 F=1 2-10 F=1 2-11 F=22-12 F=12-13 F=1 2为原动件，为II级机构。
8为原动件，为III级机构。
2-14 F=1，III级机构。
2-15 F=1，II级机构。
2-16 F=1，II级机构。
F=1，II级机构。
第三章平面机构的运动分析3-13-2（1）转动中心、垂直导路方向的无穷远处、通过接触点的公法线上（2）P ad（3）铰链，矢量方程可解；作组成组成移动副的两活动构件上重合点的运动分析时，如果铰链点不在导路上（4） 、 （5）相等（6） 同一构件上任意三点构成的图形与速度图（或加速度图）中代表该三点绝对速度（或加速度）的矢量端点构成的图形， 一致 ；已知某构件上两点的速度，可方便求出第三点的速度。
（7）由于牵连构件的运动为转动，使得相对速度的方向不断变化。
3-31613361331P P P P=ωω 3-4 略3-5（1）040m /s C v .=（2）0.36m /s E v = （3） ϕ=26°、227° 3-6~3-9 略3-10（a ）、（b ）存在， （c ）、（d ）不存在。
3-11~3-16 略 3-17第四章 平面机构的力分析、摩擦及机械的效率4-14-24-3 )sin )((211212l l ll l l f f V +++=θ4-4 F =1430N 4-5~4-9略232/95.110s m v -==ωB v JI v4-10 )2()2(ρρη+-=b a a b4-11 5667.0 31.110==≤ηϕα 4-12 8462.0=η 4-13 605.0=η4-14 2185.0=η N Q 3.10297= 4-15 7848.0113.637==ηN F4-16 KW P 026.88224.0==η 4-17 KW P 53.96296.0==η4-18 ϕα2≤ 4-19 F =140N4-20 ϕαϕ-<<O 90第五章 平面连杆机构及其设计5-15-2（1） 摇杆（尺寸），曲柄（曲柄与连杆组成的转动副尺寸），机架（连杆作为机架） （2） 有，AB ，曲柄摇杆机构 ；AB ；CD 为机架（3） 曲柄 与 机架 （4） 曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构 （5） 曲柄摇杆机构、摆动导杆机构；曲柄滑块机构 （6） 等速，为主动件 （7） 7 （8） 往复 ，且 连杆与从动件 （9） 选取新机架、刚化搬移、作垂直平分线；包含待求铰链 且 位置已知 （10） 9 ； 5 5-3 70 ＜ l AD ＜670 5-4~5-18 略5-19 l AC =150mm l CD =3000mm h =279.9 mm5-20 a =63.923mm b =101.197mm c =101.094mm d =80mm第六章 凸轮机构及其设计6-16-26-3（1）等加速等减速、余弦加速度（2）刚性、柔性（3）理论廓线（4）互为法向等距曲线（5）增大基圆半径、采用正偏置 （6）增大基圆半径、减小滚子半径（7）提高凸轮机构运动的轻巧性和效率、避免加速度过大造成冲击 6-4略 6-56-6 ~ 6-13略 6-146-15 6-16略第七章 齿轮机构及其设计7-1︒==6858.70822rad πδ︒='=︒≡====1803064.3432.1700min max 0δδαααmmh mm r 6332.343776.51240-='='-=δy x6395.185947.4060='-='=δy x7-27-3（1） （2）7-4 z = 41.45 7-5略7-6 （1） （2） 7-7 7-8略 7-9 7-10 7-11略7-12 （1） （2） (3) 7-13（1） （2） （3） 7-14略7-15 7-16略7-17 共有7种方案 7-18~7-19 略 7-20302021==z z mmr mms mm s a b a 0923.1052816.178173.6===634.1=εαmmj mmc mma t 77.269.494.15523.23='='='=α'smm v mm L /490==刀294-==x z 8.04.88==x z 0399.02='x 9899.482234117229.1142444153.44='''=='==K K Kρθα mmr K K 3433.702444='= α8879.22α='mm r mm r 2.618.4021='='mmd z mmm 120304===5.0-=x mms 827.4=058.1-=x7-21 7-22 略7-23正传动， 7-24~7-25 略 7-26（1）正传动（2） 7-27 略 7-287-29 略第八章 齿轮系及其设计8—18—28—3（1）从动轮齿数的连乘积除以主动轮齿数的连乘积、数外啮合次数或用画箭头的 （2）用画箭头的（3）有无使行星轮产生复合运动的转臂（系杆） （4）相对运动原理（5）一个或几个中心轮、一个转臂（系杆）、一个或几个行星轮（6）转化轮系中A 轮到B 轮的传动比、周转轮系中A 轮到B 轮的传动比、AB i 可以通过H ABi 求解（7）找出周转轮系中的行星轮、转臂及其中心轮 （8）传动比条件、同心条件、均布装配条件、邻接条件（9）传动比很大结构紧凑效率较低、要求传动比大的传递运动的场合、传动比较小效率较高、传递动力和要求效率较高的场合mm a 5892.90='mm r a 93.581=13.7291β=116.36v z = 2.6934γε=2222(1)175(2)185163(3) 5.7106(4)112.5a f d mm d mm d mma mmβ=====（10）差动轮系 8-4 8-58-6 8-7 8-8 8-98-10 8-11 8-12（a ） （b ） 8-13（1） （2） 8-14 z 2≈68 8-15 8-168-17 （1） （2） 8-188-198-20 m in /28.154r n B -=8-21只行星轮满足邻接条件件，只行星轮不满足邻接条34144803mml z H ==8-22 162/108/5463/42/2136/24/12321===z z z第九章 其他常用机构9-1 9-2 9-3 9-4mms 075.0=232==n k mml B 3=8.658=ϕm in/84r n =mm R 975.23=32143211''-=z z z z z z i H m in/3r n H =NF 64.308=5.141-=i 072.016-=i m in /600r n H -=m in/385.15r n H =31=H i 8.11=H i 0=H n min /667.653197min /2min /340042r n r n r n A ≈===m in /47.26r n c =m in/1350r n c -=min /6349.063407r n ≈=4286.0731-≈-=H i .1533.433=i第十章 机械的运转及其速度波动的调节10-110-210-3 2 05.050kgm J Nm M e er =-=10-4222212334111()()e e z z J J J J m m e M M Qe z z =++++=- 10-520.14.20J kg m M Nm ==-10-6 2334.()cos cos ABr G l h J M F G gφφ==- 10-7332.18221857e e J kgm MNm ==10-811100/50/rad s rad s αω==10-9maxmax minmin 30.048140.962/2 39.038/0,2rad s rad s δωφπωφπ=====10-102280.4730.388F FJ kgm J kgm '== 10-1102max max 623.1/min104.1654 2.11329F n r J kgm φ===10-12max max minmin 0.06381031.916/min 968.08/mine bn r nr δφφφφ===== 10-1326maxmin 302F eb f Nm J kgm ωφωφ==→→第十一章 机械的平衡11-111-211-3 2.109252.66o b b r cm θ==11-412.31068.5273bA bB m kg m kg==11-511-611-711-8）（2）（2 ， ）b ）（ ）（ ， ）a ⅡⅡ ⅠⅠ ⅡⅡ ⅠⅠ 上下动不平衡静平衡上下动不平衡静平衡mrr m mr r m mr r m mr r m b b b b b b b b ====oⅡb Ⅱo b Ⅰgm W W W 90 84.08419 gm 0628.1Ⅱb 3Ⅰb ==='==θθ0B 0A 120 285.0 8584.260 285.0 8584.2======bA bB bA bA kg m kgmm W kg m kgmm W θθ0Ⅱb 0Ⅰb 147 725.0 290316 65.1 660======b Ⅱb Ⅱb Ⅰb Ⅰkg m kgmm W kg m kgmm W θθ。
2022年机械原理的选择和判断题带答案
第2章机构的结构分析随堂自测选择题（每小题5分，共100分）1.当机构的的原动件数目小于其自由度数时，该机构将（）确定的运动。
正确答案： CA.有B.没有C.不完全有2.当机构的的原动件数目大于其自由度数时，该机构将（）。
正确答案： CA.有确定的运动B.没有确定的运动C.最薄弱环节发生损坏3.在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（）。
正确答案： AA.虚约束B.局部自由度C.复合铰链。
4.机构具有确定运动的条件是（）。
正确答案： CA.机构自由度小于原动件数B.机构自由度大于原动件数C.机构自由度等于原动件数5.用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有（）个自由度。
正确答案： BA.3B.4C.5D.66.杆组是自由度等于（）的运动链。
正确答案： AA.0B.1C.原动件数7.一般平面运动副所提供的约束为（）。
正确答案： DA.1B.2C.3D.1或28.某机构为Ⅲ级机构,那么该机构应满足的必要充分条件是（）。
正确答案： DA.含有一个自由度B.至少含有一个基本杆组C.至少含有一个Ⅱ级杆组D.至少含有一个Ⅲ级杆组9.机构中只有一个（）。
正确答案： DA.闭式运动链B.运动件C.从动件D.机架10.具有确定运动的差动轮系中其原动件数目（）。
正确答案： AA.至少应有2个B.最多有2个C.只有2个D.不受限制11.机构作确定运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（）正确答案：错对错12.任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上面构成的。
（）正确答案：对对错13.高副低代是为了对含有高副的平面机构进行分析和研究。
（）正确答案：对对错14.任何具有确定运动的机构的从动件系统的自由度都等于零。
（）正确答案：对对错15.在平面机构中一个高副将引入两个约束。
（）正确答案：错对错16.当机构的自由度F>0,且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。
（）正确答案：对对错17.运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目等于其自由度数。
机械设计基础--第二章(平面机构的结构分析)
图2-6 1-中心轮 1 2-行星轮 3-中心轮2 4-转臂
二、学习指导
d) 在平行四边形机构中加入一 个与某边平行且相等的构件，造成轨 迹重合而产生的虚约束，见图2-7构 件5引入的运动副为虚约束，计算机 构的自由度时要将构件5及运动副都 除去不计。此时 n=3，PL =4，PH =0， 故机构的自由度数为
三、典型实例分析
例题2-4 已知一机构如图2-12所示，求其自由度。 解：n=4
PL= 6 PH=0
1 3
2 4
F=3n-2PL-PH=34-26-0=0
即该机构自由度为0，它的各 构件之间不能产生相对运动。
5
图2-12
三、典型实例分析
例2-5 计算图2-13所示大筛机构的自由度。
解：E′或 E 为虚约束 C为复合铰链 F为局部自由度
（3）机构中存在着与整个机构运动无关的自由度称为
在计算机构自由度时应
。
个构件作为机架。
（4）在任何一个机构中，只能有
四、复习题
⒉ 选择题
（1）一个作平面运动的自由构件具有
(A) 一个； (B) 二个；
自由度。
(D) 四个。 。 (D) 四个。 。
(C) 三个；
（2）平面机构中的高副所引入的约束数目为 (A) 一个； (B) 二个； (C) 三个；
三、典型实例分析
a）
b）
c）
图2-9
d）
三、典型实例分析
例2-2 计算图2-10中牛头刨床传动机构的自由度。
解：n=6，PL= 8，PH=1。
F=3n-2PL-PH=36-28-1=1
即该机构只有一个自由度， 与原动件数相同（齿轮 3 为原动 件）。所以,满足机构具有确定运 动的条件。 图2-10
机械设计基础-第二章测验题 参考答案
《机械设计基础》第二章平面机构的结构分析测验题班级：姓名：学号：成绩：一、填空题（每空2分，共16分）1. 机构具有确定运动的条件：机构的原动件数目=机构的自由度数。
2. 计算平面机构自由度的公式为 F=3n-(2PL +PH)，应用此公式时应注意判断是否有复合铰链、局部自由度及虚约束。
3. 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5个构件。
4. 在平面机构中，具有2个约束的运动副是低副，具有1个约束的运动副是高副。
二、单选题（每题2分，共20分）1.以下不属于机器的执行部分的是（）。
A 数控机床的刀架B 工业机器人手臂C 汽车的车轮D 空气压缩机2．（）保留了2个自由度，带进了一个约束。
A 高副B 移动副C 转动副D 低副3. 若复合铰链处有5个构件汇集在一起，应有（）个转动副。
A 4B 3C 2D 54．在比例尺μl=20 mm/mm 的机构运动简图中，量得一构件的长度是10mm，则该构件的实际长度为（）mm。
A 20B 50C 200D 5005．两个以上的构件共用同一转动轴线，所构成的转动副称为（）。
A 复合铰链B 局部自由度C 虚约束D 单一铰链6．计算机构自由度时，对于局部自由度应（）。
A 除去不计B 考虑C 部分考虑D 转化成虚约束7．火车车轮在轨道上转动，车轮与轨道构成（）副。
A 移动B 高C 低D 转动8．在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的运动状况和（）。
A 美观B 对称C 受力情况D 增加重量9. 为使机构运动简图能够完全反映机构的运动特性,则运动简图相对于与实际机构的（）应相同。
A 构件数、运动副的类型及数目B 构件的运动尺寸C 机架和原动件D 以上都是10.计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构的自由度就会（）A 增多B 减少C 不变三、判断题（每题2分，共20分）1．一个作平面运动的构件有2个独立运动的自由度。
（×）2．平面低副机构中，每个转动副和移动副所引入的约束条件是相同的。
《机械原理》第八版课后习题答案
第2章 机构的结构分析(P29)2-12：图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。
故解法一：7=n 9=l p 2=h p12927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F解法二：8=n 10=l p 2=h p 局部自由度1='F11210283)2(3=--⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l(P30) 2-17：试计算如图所示各机构的自由度。
图a 、d 为齿轮-连杆组合机构；图b 为凸轮-连杆组合机构（图中在D 处为铰接在一起的两个滑块）；图c 为一精压机机构。
并问在图d 所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？解： a) 4=n 5=l p 1=h p11524323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fb) 5=n 6=l p 2=h p12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n F12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fc) 5=n 7=l p 0=h p10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fd) 6=n 7=l p 3=h p13726323=-⨯-⨯=--=h l p p n F(C 可看做是转块和导块,有1个移动副和1个转动副)齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。
机械原理习题及答案 (2)
第二章 平面机构的结构分析2-1 绘制图示机构的运动简图。
2-3 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
解：(a) C 处为复合铰链。
7,n =p h =0，p l =10。
自由度 323721001W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(b) B 处为局部自由度，应消除。
3n =， p h =2，p l =2自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。
(c) B 、D 处为局部自由度，应消除。
3n =， p h =2，p l =2。
自由度 323323121W l h F n p p =--=⨯-⨯-⨯=。
(d) CH 或DG 、J 处为虚约束，B 处为局部自由度，应消除。
6n =，p h =1，p l =8。
自由度 32362811W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(e) 由于采用对称结构，其中一边的双联齿轮构成虚约束，在连接的轴颈处，外壳与支架处的连接构成一个虚约束转动副,双联齿轮与外壳一边构成虚约束。
其中的一边为复合铰链。
其中4n =，p h =2，p l =4。
自由度 32342422W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(f) 其中，8n =，p h =0，p l =11。
自由度 323821102W l h F n p p =--=⨯-⨯-=。
(g) ① 当未刹车时，6n =，p h =0，p l =8，刹车机构自由度为② 当闸瓦之一刹紧车轮时，5n =，p h =0，p l =7，刹车机构自由度为③ 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，4n =，p h =0，p l =6，刹车机构自由度为2-3 判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。
分析 (a) 要分析其运动是否实现设计意图，就要计算机构自由度，不难求出该机构自由度为零，即机构不能动。
要想使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。
机械原理的选择和判断题带答案
第2章机构的结构分析随堂自测选择题（每小题5分，共100分）1.当机构的的原动件数目小于其自由度数时，该机构将（）确定的运动。
正确答案：CA.有B.没有C.不完全有2.当机构的的原动件数目大于其自由度数时，该机构将（）。
正确答案：CA.有确定的运动B.没有确定的运动C.最薄弱环节发生损坏3.在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（）。
正确答案：AA.虚约束B.局部自由度C.复合铰链。
4.机构具有确定运动的条件是（）。
正确答案：CA.机构自由度小于原动件数B.机构自由度大于原动件数C.机构自由度等于原动件数5.用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有（）个自由度。
正确答案：BA.3B.4C.5D.66.杆组是自由度等于（）的运动链。
正确答案：AA.0B.1C.原动件数7.一般平面运动副所提供的约束为（）。
正确答案：DA.1B.2C.3D.1或28.某机构为Ⅲ级机构,那么该机构应满足的必要充分条件是（）。
正确答案：DA.含有一个自由度B.至少含有一个基本杆组C.至少含有一个Ⅱ级杆组D.至少含有一个Ⅲ级杆组9.机构中只有一个（）。
正确答案：DA.闭式运动链B.运动件C.从动件D.机架10.具有确定运动的差动轮系中其原动件数目（）。
正确答案：AA.至少应有2个B.最多有2个C.只有2个D.不受限制11.机构作确定运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（）正确答案：错对错12.任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上面构成的。
（）正确答案：对对错13.高副低代是为了对含有高副的平面机构进行分析和研究。
（）正确答案：对对错14.任何具有确定运动的机构的从动件系统的自由度都等于零。
（）正确答案：对对错15.在平面机构中一个高副将引入两个约束。
（）正确答案：错对错16.当机构的自由度F>0,且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。
（）正确答案：对对错17.运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目等于其自由度数。
机械原理的选择和判断题带答案
第2章机构的结构分析随堂自测选择题（每小题5分，共100分）1.当机构的的原动件数目小于其自由度数时，该机构将（）确定的运动。
正确答案：CA.有B.没有C.不完全有2.当机构的的原动件数目大于其自由度数时，该机构将（）。
正确答案：CA.有确定的运动B.没有确定的运动C.最薄弱环节发生损坏3.在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（）。
正确答案：AA.虚约束B.局部自由度C.复合铰链。
4.机构具有确定运动的条件是（）。
正确答案：CA.机构自由度小于原动件数B.机构自由度大于原动件数C.机构自由度等于原动件数5.用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有（）个自由度。
正确答案：BA.3B.4C.5D.66.杆组是自由度等于（）的运动链。
正确答案：AA.0B.1C.原动件数7.一般平面运动副所提供的约束为（）。
正确答案：DA.1B.2C.3D.1或28.某机构为Ⅲ级机构,那么该机构应满足的必要充分条件是（）。
正确答案：DA.含有一个自由度B.至少含有一个基本杆组C.至少含有一个Ⅱ级杆组D.至少含有一个Ⅲ级杆组9.机构中只有一个（）。
正确答案：DA.闭式运动链B.运动件C.从动件D.机架10.具有确定运动的差动轮系中其原动件数目（）。
正确答案：AA.至少应有2个B.最多有2个C.只有2个D.不受限制11.机构作确定运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（）正确答案：错对错12.任机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上面构成的。
（）正确答案：对对错13.高副低代是为了对含有高副的平面机构进行分析和研究。
（）正确答案：对对错14.任具有确定运动的机构的从动件系统的自由度都等于零。
（）正确答案：对对错15.在平面机构中一个高副将引入两个约束。
（）正确答案：错对错16.当机构的自由度F>0,且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。
（）正确答案：对对错17.运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目等于其自由度数。
机械原理-习题解答(请完善)---周海
《机械原理》习题解答第二章机构的结构分析2-7 是试指出图2-26中直接接触的构件所构成的运动副的名称。
解：a)平面高副b)空间低副c)平面高副2-8将图2-27中机构的结构图绘制成机构运动简图，标出原动件和机架，并计算其自由度。
解：b)n=3，P=4 ，H P=0，F=3×3-2×4=1Lc) n=3，P=4 ，PH=0，F=3×3-2×4=1L2-9 试判断图2-28中所示各“机构”能否成为机构，并说明理由。
解：H H H ) 4 6 P 034260 ) 3 4 P 134260 )10 14 P 0310214 2 L L L a n P F b n P F d n P F ====⨯-⨯=====⨯-⨯=====⨯-⨯=不是机构不是机构是机构2-10 计算图2-29中所示各机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束，说明计算自由度应作何处理。
解：a)n=5，P=7 ，有复合铰链LF=3n-2P=3×5－2×7=1Lb) n=6，P=8，PH=1，有局部自由度，有虚约束LF=3n-2P-H P=3x6-2x8-1=1Lc) n=9，P=12，H P=2，有局部自由度，虚约束LF=3n-2P-H P=3×9-2×12-2=1Ld) n=7，P=10，有局部自由度，有虚约束LF=3n-2P=1Le)n=5，P=7 有对称虚约束LF=3n-2P=1Lf)n=3，P=3，H P=2 有对称虚约束LF=3n-2P-H P=1Lg) n=2，P=2，H P=1，n=3，L P=4 有虚约束Lh)n=3，P=4 有对称虚约束LF=3n-2P=3×3-2×4=1L2-12计算图2-30所示各机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这些机构的基本杆组即杆组的级别。
解：a)n=4，P=5，H P=1LF=3n-2P-H P=1L所以此机构为III级机构b) n=3，P=3，H P=2LF=3n-2P-H P=1Lc) n=4，P=4，H P=3LF=3n-2P-H P=1Ld)n=6，P=8 ，H P=1LF=3n-2P-H P=1L所以此机构为III级机构2-13 说明图2-32所示的各机构的组成原理，并判别机构的级别和所含杆组的数目。
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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。