机械系统设计2

机械系统设计

三、下列知识点可出计算类型题

20．计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

（1）答：B 处为局部自由度；E 、D 之一为虚约束。 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×4－2×5－1=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。 21．计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

答： A 处为局部自由度；移动副G 、H 之一为虚约束； 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×6－2×8－1=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。

22．计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

答： F 处为局部自由度；移动副D 、E 之一为虚约束； 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×6－2×8－1=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。 23．计算图示机构自由度并判定该机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

答： G 处为局部自由度；移动副E 、F 之一为虚约束； 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×4－2×5－1=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。 24．计算图示机构的自由度并判断图示机构是否具有确定的运动（若含有

复合铰链、局部自由度和虚约束请指出），其中CD ∥EF ∥GH ，CD ＝EF ＝GH ；CG ∥DH ，CE ＝DF ，EG ＝FH 。

答： C 处为复合铰链，EF 杆及相联接的转动副或GH 杆及相联接的转动副之一为虚约束。

机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×5－2×7－0=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。

25．（1-3P14）计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

题24图

B

题20图

题21图

题22图

题25图

答：C处为复合铰链。

机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×5－2×7=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。

26．（1-3P14）计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

题26图

答：B、F处为复合铰链。

机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×7－2×10=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。

27．（1-3P14）计算图示机构自由度并判定该机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

题27图

答：

机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×5－2×7=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。

28．（1-3P14）计算图示机构的自由度并判断图示机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。

题28图

答：移动副F、G之一为虚约束。

机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×5－2×7－0=1

因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。

四、下列知识点可出综合应用题

28．阐述平面机构运动简图的绘制方法

答:（1）分析机械的动作原理、组成情况和运动情况，搞清固定构件与活动构件、主动件与从动件。

（2）沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。

（3）恰当地选择运动简图的视图平面，对于平面机构通常选用与各构件运动平面相平行的平面作为视图平面。必要时也允许把机械不同部分的视图展开到同一图面上，或用其他视图表达，总之以能简单清楚地把机械的结构及运动传递的情况正确地表达为原则。

（4）选择适当的比例尺

（5）从原动件开始，根据确定出的各运动副的相对位置，用各运动副的代号、常用机构运动简图符号和简单线条，按传动顺序绘制出机构运动简图。

29．阐述机构结构分析的方法和步骤

答：机构的结构分析就是将机构分解为原动件、机架和基本杆组，并确定机构的极别。与机构组成过程相反，一般是从远离原动件的构件开始拆组。其要领及步骤如下：

（1）检查并除去机构中的局部自由度和虚约束。

（2）用低副代替机构中的高副。

（3）正确计算机构的自由度，明确机构的原动件。机构原动件的数目应等于机构自由度的数目。

（4）从机构中拆杆组。首先从传动关系上离原动件最远的部分开始试拆，先试拆Ⅱ级杆组，如不能拆卸，再试拆Ⅲ级杆组或更高级杆组，直到剩下原动件和机架为止。注意

每次试拆组后，机构剩余部分的运动特性与拆杆组前相同，不允许出现只属于一个构件的

运动副和只有一个运动副的构件（原动件除外）。

四、下列知识点可出综合应用类型题

32．已知连杆BC 的长度及其预定位置B 1C 1、B 2C 2、B 3C 3，设计出四杆机构如图。叙述图解过程。

答：连杆BC 的轨迹分别是以固定铰链A 、D 为圆心的圆弧或圆。根据“三点定一圆”的几何原理，分别作B 1B 2、B 2B 3的垂直平分线b 12、b 23，它们的交点即为固定铰链A 的中心位置；同理，分别作线段C 1C 2、C 2C 3的垂直平分线c 12、c 23，它们的交点即为固定铰链D 的中心位置。连接AB 1和C 1D 即为所求的四杆机构。此问题有唯一解。上述问题中，如果给定连杆的两个预定位置B 1C 1、B 2C 2，那么固定铰链A 、D 点就可以分别在b 12、c 12上任意取，这时所求的四杆机构有无穷多组解。具体设计时，一般再根据其他条件，来得到一组确定解。 33．设计一铰链四杆机构，使其两连架杆实现下列三组对应关系：θ11=30°，

θ31=45°；θ12=60°，θ

32=90°；θ13=90°、θ33=135°。（可取1件长a =300mm ）

解：根据机构的位置方程

)]()cos[()cos()cos(

00313031021ϕαθθθϕθα-+-=+++-i i i i P P P 取0000==ϕα，，则由上式得

)cos(

cos cos )cos(cos cos )cos(cos cos 331333313213212323122131113131121θθθθθθθθθθθθ-=+--=+--=+-P P P P P P P P P 将三组参数代入上式则

)13590cos(135

cos 90cos )

9060cos(90cos 60cos )

4530cos(45cos 30cos 321321321︒-︒=︒+︒-︒-︒=︒+︒-︒-︒=︒+︒-P P P P P P P P P 解方程组求出三个待定参数 3657

.19313.16728

.1321===P P P

图32题

题33图