机构的结构分析—习题答案
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4-1画出图4-32 所示机构的机构简图并计算其自由度
解：
(a)(b)
(c) (d)
(e) (f)
(g)(h)
(i)(j)
(k) (l)
(m) (n)
(o) (p)
计算各构件自由度：
(q)
(r)
(a)
(b) n = 9, P L = 13, P H
n = 5, P L = 7, P H = 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
= 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
(c) (d)
(e)
(f)
n = 3, P L = 4, P H n = 5, P L = 7, P H n = 5, P L = 7, P H n = 3, P L = 4, P H = 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
= 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
= 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
= 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
(g) n = 4, P L = 5, P H = 1, F = 3n - 2P L - P H = 1
(h) 间歇时， n = 4, P L = 5, P H = 1, F = 3n - 2P L - P H = 1；
销进入槽轮时， n = 5, P L = 7, P H = 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
(i) (j)
(k)
(l) n = 4, P L = 5, P H = 1, F = 3n - 2P L - P H = 1 n = 3, P L = 3, P H = 2, F = 3n - 2P L - P H = 1 n = 4, P L = 5, P H = 0, F = 3n - 2P L - P H = 2
n = 4, P L = 5, P H = 1, F = 3n - 2P L - P H = 1 (m) (n)
(o) n = 5, P L = 6, P H n = 5, P L = 6, P H n = 5, P L = 6, P H = 1, F = 3n - 2P L - P H = 2
= 2, F = 3n - 2P L - P H = 1
= 2, F = 3n - 2P L - P H = 1
(p) n = 12, P L = 17, P H = 0, F = 3n - 2P L - P H =
2
5
3
2
1 3
4
2
1
5
3
4
2
1
4 5
3
2
1
(q)
(r) n = 5, P L = 7, P H
n = 3, P L = 3, P H = 0, F = 3n - 2P L - P H = 1
= 2, F = 3n - 2P L - P H = 1
4-2 图 4-33 所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的意图是通过齿轮 1 带动凸轮 2 旋转后，经过摆杆 3 带动导杆 4 来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改。
图 4-33 题 4-2 图
解：该机构运动简图为题 4-2-1（a ）图。
自由度 F =3n - (2 p 1 +p h )=3 ⨯3- (2 ⨯4+1)=0
该简易机床设计方案的机构不能运动。修改措施：
（1） 在构件 3，4 之间加一连杆及一个转动副，如题 4-2-1（b ）所示； （2） 在构件 3，4 之间加一滑块及一个移动副，如题 4-2-1（c ）所示；
（3） 在构件 3，4 之间加一局部自由度滚子及一个平面高副，如题 4-2-1（d ）所示；
4
题图 4-2-1
4-3 试绘出图 4-34 所示偏心油泵机构的运动简图(其各部分尺寸由图上量取)。该油泵的偏心轮 1 绕固定轴心转动，外环 2 上的叶片 a 在可绕轴心 C 转动的圆柱 3 中滑动。当偏心轮 1 按图示方向连续回转时，可将右侧输入的油液向左侧泵出。
4
3
5
2
1
图 4-34 题 4-3 图
解：偏心油泵机构的运动简图如下图所示：
B
题图 4-3-1
4-4 试计算图 4-35 所示齿轮一连杆组合机构的自由度。
C
C
B A D
（a ）
（b ）
图 4-35 题 4-4 图
解：题 4-4（a ）图 A 处为复合铰链，自由度为：
F =3n - (2 p 1 +p h -p ')-F '=3 ⨯4- (2 ⨯5+1-0 )=1
题 4-4（b ）图 B 、C 、D 处为复合铰链，自由度为：
F =3n - (2 p 1 +p h -p ')-F '=3 ⨯6- (2 ⨯7+3-0 )=1
4-5 试计算图 4-36 所示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度或虚约束，要逐一指出。
3
a C
A 2
B
1 4
C
A A
B
D
（a ）
（b ）
（c ）
（d ）
图 4-36 题 4-5 图
解：如题 4-5-1 图所示
(a) n = 8, p L = 11, p H 个局部自由度。
(b) n = 7, p L = 10, p H 虚约束和局部自由度。
(c) n = 7, p L = 10, p H C 、D 点处为复合铰链。
= 1, F = 3n - 2 p L - p H = 0, F = 3n - 2 p L - p H
= 0, F = 3n - 2 p L - p H = 3 ⨯ 8 - 2 ⨯11 - 1⨯1 = 1 ，图中存在一
= 3 ⨯ 7 - 2 ⨯10 = 1，图中无复合铰链、
= 3 ⨯ 7 - 2 ⨯10 = 1，图中存在虚约束， (d) n = 7, p L = 9, p H = 2, F = 3n - 2 p L - p H = 3 ⨯ 7 - 2 ⨯ 9 - 1⨯ 2 = 1 ，图中存在一
个虚约束、一个局部自由度和一个复合铰链。