机械设计基础机构的结构分析

机构结构分析答案

1-1 确定下列自由度，并指出其复合铰链，局部自由度及虚约束。 （1）平炉堵塞渣口机构（2）推土机机构 答案： 解：F=3n-2P L -P H n=6, P L =8, P H =1 答案：解：F=3n-2P L -P H n=6, P L =8, P H =1 }

（3）缝纫机的送布机构（4）筛料机机构 答案：解：F=3n-2P L -P H n=4, P L =4, P H =2 F=3×4-2×4-2=2 C为局部自由度答案：解：F=3n-2P L -P H n=7, P L =9, P H =1 ( F=3×7-2×9-1=1 C为复合铰链，F为局部自由度

（5）椭圆规机构（6）汽车自卸装置 @ 答案：解：F=3n-2P L -P H n=3, P L =4 F=3×3-2×4=1 AB=BC=BD C为虚约束 、 答案：解：F=3n-2P L -P H n=5, P L =7 F=3×5-2×7=1

（7）直角定块机构（8）压缩机机构 答案：解：F=3n-2P L -P H n=3, P L =4 F=3×3-2×4=1 … 答案：解：F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3×7-2×10=1 C为复合铰链

（9）电锯机构*（10）五杆机构 [ 答案：解：F=3n-2P L -P H n=8, P L =11, P H =1 F=3×8-2×11-1=1 M为局部自由度 答案：解：F=3n-2P L -P H 【 n=3, P L =4 F=3×3-2×4=1

（11）压榨机构*（12）轮系 答案：解：F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3×7-2×10=1 HDL、GCK、EDCB、IEM为虚约束答案：解：F=3n-2P L -P H 。 n=4, P L =4, P H =2 F=3×4-2×4-2=2

经典机构结构原理与分析

曲柄摇杆机构 曲柄AB为原动件作匀速转动，当它由AB1转到AB2位置时，转角φ1=180°+θ，摇杆由右极限位置C1D摆到左极限位置C2D摆角为ψ，当曲柄从AB2转到AB1时，转角φ2=180°-θ，摇杆由位置C2D返回C1D，其摆角仍为ψ,因为φ1>φ2 ，对应时间t1>t2,因此摇杆从C2D转到C1D较快，即具有急回特性，其中θ为摇杆处于两极限位置时曲柄两个位置之间所夹的锐角，称为极位夹角。 双摇杆机构 摇杆AB为原动件，通过连杆BC带动从动件CD也作往复摆动，虚线AB1、AB2为摇杆AB的两极限位置，也是当摇杆AB为原动件 时，机构的两死点位置。

双曲柄机构 当曲柄AB为原动件作匀速回转时，曲柄CD跟随作周期性的匀速圆周回转，当曲柄从位置AB1转过φ1角到位置AB2时，从动件CD转过180°，当曲柄从位置AB2转过φ2角到位置AB1时，从动件CD转过180°，因为φ1>φ2 ，即t1>t2,从动曲柄的角速度不是常数，而是作变角速度回转。 平行双曲柄机构 当机构处于AB1C1D和AB2C2D时，机构的传动角γ=0，即为死点位置，若在此位置由于偶然外力的影响，则可能使曲柄转向不定，出现误动作。 当原动件曲柄作匀速回转，从动曲柄也以相同角速度匀速同向回转，连杆作平移运动。

平行机构 该机构为机车驱动轮联动机构，是利用平行曲柄来消除机构死点位置的运动不确定状态的。 搅拌机 该机构是一曲柄摇杆机构的应用实例，利用连杆上E点的轨迹来进行搅拌。

夹具机构 当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱，该例为利用死点位置的自锁特性来实现工作要求的。 K=1的曲柄摇杆机构 从动件摇杆处于两极限位置时，对应主动件曲柄位置AB1、AB2共线，即极位夹角θ=0，K=1，机构没有急回特性。

平面机构的结构分析

一、平面机构的结构分析 1、如图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（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺绘制其机构运动简图（图b）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a） 由图b可知，，，，， 故： 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 图 b） 3）提出修改方案（图c）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c给出了其中两种方案）。

图 c1）图 c2） 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。 3－1

解3－1：，，，，C、E复合铰链。 3－2 解3－2：，，，，局部自由度

3－3解3－3：，，， 4、试计算图示精压机的自由度 c)

解：，，解：，， （其中E、D及H均为复合铰链）（其中C、F、K均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。 解1）计算此机构的自由度 2）取构件AB为原动件时 机构的基本杆组图为

此机构为Ⅱ级机构 3）取构件EG为原动件时 此机构的基本杆组图为 此机构为Ⅲ级机构 二、平面机构的运动分析 2、在图a所示的四杆机构中，=60mm，=90mm，==120mm， =10rad/s，试用瞬心法求： 1）当=时，点C的速度； 2）当=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=0 时，角之值（有两个解）。

平面机构的结构分析

第2章 平面机构的结构分析 2.1 基本概念 机器是由一个或多个机构组成的，而机构则是由构件和运动副组成的。 任何机械都是由许多零件组成的。零件是加工制造的基本单元体。有时，由于结构和工艺上的需要，往往把几个零件刚性地联接在一起来运动，也就是它们构成一个独立运动的单元体，这个单元体称为构件。构件可能是一个零件，也可能是若干个刚性联结在一起的零件组成的一个运动整体。 在平面内作自由运动的构件具有三个独立的相对运动；在空间作自由运动的构件具有六个独立的相对运动。构件的这种独立运动数目称为自由度。当两构件通过某种方式联接后，它们因直接接触而使某些独立运动受到限制，其自由度将减少。这种对独立运动的限制称为约束。构件的约束数目等于其减少的自由度数。 2.1.3 运动副 机构中的各个构件是以一定方式联接起来的，而且各构件间应有确定的相对运动。这种两构件直接接触，又能产生一定相对运动的联接称为运动副。构件之间的接触形式，可以是平面或圆柱面接触，如图 2.1（a ）、（b ）所示；也可以是点或线接触，如图2.1（c ）、（d ）所示。这种组成运动副的点、线或面称为运动副元素。 两构件组成运动副后，它们之间尚具有哪些相对运动，是由该运动副对这两构件的相对运动所加的限制条件来决定的。通常运动副可根据运动副的元素来分类。两构件间为面接触的运动副称为低副。根据组成低副的两构件之间相对运动性质，又可分为转动副和移动副。如图2.1（a ）中所示，两构件间为圆柱面接触，它们之间的相对运动为转动，称转动副；如图2.1（b ）所示，两构件间为平面接触，它们之间的相对运动为移动，称移动副。两构件间为点或线接触的运动副称高副，如图 2.1（c ）、（d ）所示。在平面运动副中，低副存在两个约束，具有一个自由度；高副存在一个约束，具有两个自由度。 图2.1运动副 （a ） （b ） （c ） （d ） n

机械原理概念题及答案

第2章机构的结构分析 一、选择题 1.机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间 B 产生任何相对运动。 A．可以 B．不能 2.基本杆组的自由度应为 C 。 A．－1 B．+1 C．0 3.有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，则其自由度等于 B 。 A．0 B．1 C．2 4.平面运动副提供约束为 C 。 A．1 B．2 C．1或2 5.由4个构件组成的复合铰链，共有 B 个转动副。 A．2 B．3 C．4 6.计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度就会 C 。 A．不变 B．增多 C．减少 二、填空题 1.机器中每一个制造单元体称为零件。 2.局部自由度虽不影响机构的运动，却减小了高副元素的磨损，所以机构中常出现局部自由度。 3.机器中每一个独立的运动单元体称为构件。 4.平面运动副的最大约束数为 2 ，最小约束数为 1 。 5.两构件通过面接触而构成的运动副称为低副；通过点、线接触而构成的运动副称为高副。 6.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生 1 个约束。 三、判断题

1.在平面机构中一个高副有两个自由度，引入一个约束。（√） 2.在杆组并接时可将同一杆组上的各个外接运动副连接在同一构件上。（×） 3.若两个构件之间组成了两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。（×） 4.六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有6个转动副。（×） 5.在平面机构中一个高副引入二个约束。（×） 6.任何具有确定运动的机构都是由机架加原动件再加自由度为零的杆组组成的。（√） 7.任何机构都是由机架加原动件再加自由度为零的基本杆组组成。因此基本杆组是自由度为零的运动链。（√） 8.平面低副具有2个自由度，1个约束。（×） 9.当机构自由度F＞0，且等于原动件数时，该机构具有确定运动。（√） 第3章平面机构的运动分析 一、选择题 1.平面六杆机构有共有 A 个瞬心。 A．15 B．12 C．6 二、填空题

平面机构的结构分析课后答案

第3章平面机构的结构分析 3.1 机构具有确定运动的条件是什么? 答：机构的主动件数等于自由度数时,机构就具有确定的相对运动。 3.2 在计算机构的自由度时，要注意哪些事项？ 答：应注意机构中是否包含着复合铰链、局部自由度、虚约束。 3.3 机构运动简图有什么作用？如何绘制机构运动简图？ 答：（1）能抛开机构的具体结构和构件的真实外形，简明地表达机构的传动原理，并能对机构进行方案讨论和运动、受力分析。 （2）绘制机构运动简图的步骤如下所述： ①认真研究机构的结构及其动作原理，分清机架，确定主动件。 ②循着运动传递的路线，搞清各构件间相对运动的性质，确定运 动副的种类。 ③测量出运动副间的相对位置。 ④选择视图平面和比例尺，用规定的线条和符号表示其构件和运动副，绘制成机构运动简图。 3.4 计算如题3.4图所示各机构的自由度，并说明欲使其具有确定运动，需要有几个原动件？

题3.4图 答：a ）L H 9130n P P ===，，代入式（3.1）中可得 L H 323921301F n P P =--=?-?-= 此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。 b) B 处存在局部自由度，必须取消，即把滚子与杆刚化，则L H 332n P P ===，，，代入式（3.1）中可得 L H 32332321F n P P =--=?-?-= 此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。 c) L H 570n P P ===，，代入式（3.1）中可得 L H 32352701F n P P =--=?-?-= 此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。 3.5 绘制如题3.5图所示各机构的运动简图，并计算其自由度。

平面机构力分析习题解答

第四章平面机构的力分析解答 典型例题解析 例4-1 图4-1所示以锁紧机构,已知各部分尺寸和接触面的摩擦系数f ,转动副的摩擦圆图上虚线圆,在P 力作用下工作面上产生夹紧力Q,试画此时各运动副中的总反力作用线位置和方向(不考虑各构件的质量和转动惯量) 。 图4-1 解 [解答] (1) BC 杆是二力杆,由外载荷P 和Q 判断受压,总反力23R F 和43R F 的位置和方向见图。 (2) 楔块4所受高副移动副转动副的三个总反力相平衡,其位置方向及矢量见图。 (3) 杆2也是三力杆,所受的外力P 与A,B 转动副反力相平衡,三个力的位置见图。 例4-2 图示摇块机构,已知,90 ABC 曲柄长度,86,200,1002mm l mm l mm l BS AC AB 连 杆的质量,22kg m 连杆对其质心轴的转动惯量22.0074.0m kg J S ,曲柄等角速转动s rad /401 , 求连杆的总惯性力及其作用线。

[解答] (1) 速度分析 ,/41s m l v AB B 其方向垂直于AB 且为顺时针方向 32322C C C B C B C 大小： s m /4 0 0 ？ 方向： AB BC 取mm s m v /2 .0 作速度图如（b ），得 02232 B C B C l v （2）加速度分析 ,/160221s m l a AB B 其方向由B 指向A 。 32323t C2B n C2B 2 C C r C C k C B C 大小： 160 0 ? 0 0 ? 方向：A B B C 2BC BC BC 取mm s m a 2 /8 作加速度图如图(C) 22 2/80s m s p a a s 222 2/100s m C C a a B C t 222222/76.923160s rad l l l a AB AC B C t B C ,逆时针方向。 (3)计算惯性力,惯性力矩 N a m F S I 160222 ,方向如图( )所示。 m N J M S I .836.6222 ,方向为顺时针方向。 例4-3 在图示的摆动凸轮机构中,已知作用于摆杆3上的外载荷Q,各转动副的轴颈半径r 和当量摩擦系数v f ,C 点的滑动摩擦因素f 以及机构的各部分尺寸。主动件凸轮2的转向如图,试求图示位置时作用于凸轮2上的驱动力矩M 。

机构结构分析答案

1-1确定下列自由度，并指出其复合铰链，局部自由度及虚约束。 （1）平炉堵塞渣口机构 （2）推土机机构 答案： 解：F=3n-2P L -P H n=6, P L =8, P H =1 答案：解：F=3n-2P L -P H n=6, P L =8, P H =1 F=3×6-2×8-1=1

（3）缝纫机的送布机构（4）筛料机机构 答案：解：F=3n-2P L -P H n=4, P L =4, P H =2 F=3×4-2×4-2=2 C为局部自由度答案：解：F=3n-2P L -P H n=7, P L =9, P H =1 F=3×7-2×9-1=1 C为复合铰链，F为局部自由度

（5）椭圆规机构（6）汽车自卸装置 答案：解：F=3n-2P L -P H n=3, P L =4 F=3×3-2×4=1 AB=BC=BD C为虚约束答案：解：F=3n-2P L -P H n=5, P L =7 F=3×5-2×7=1

（7）直角定块机构（8）压缩机机构 答案：解：F=3n-2P L -P H n=3, P L =4 F=3×3-2×4=1 B为虚约束 答案：解：F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3×7-2×10=1 C为复合铰链

（9）电锯机构 *（10）五杆机构 答案：解：F=3n-2P L -P H n=8, P L =11, P H =1 F=3×8-2×11-1=1 M为局部自由度答案：解：F=3n-2P L -P H n=3, P L =4 F=3×3-2×4=1 BC为虚约束

（11）压榨机构 *（12）轮系 答案：解：F=3n-2P L -P H n=7, P L =10 F=3×7-2×10=1 HDL、GCK、EDCB、IEM为虚约束答案：解：F=3n-2P L -P H n=4, P L =4, P H =2 F=3×4-2×4-2=2

3平面机构力分析(包括摩擦和自锁)

A0700003机械原理试卷 一、选择题 1. 在由若干机器并联构成的机组中，若这些机器中单机效率相等均为，则机组的总效率必有如下关系：。 A、B、 C、D、 (为单机台数)。 答案：C 2. 三角螺纹的摩擦矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于。 A、小于； B、等于； （ C、大于； D、传动； E、紧固联接。 答案： CE 3. 在由若干机器串联构成的机组中，若这些机器的单机效率均不相同，其中最高效率和最低效率分别为和，则机组的总效率必有如下关系：。 A、B、

C、D、。 答案： A 4. 构件1、2 间的平面摩擦的总反力的方向与构件2对构件1 的相对运动方向所成角度恒为。 A、 0; - B、 90; C、钝角； D、锐角。 答案： C 5. 反行程自锁的机构，其正行程效率，反行程效 率。 A、B、 C、D、 答案： CD 6. 图示平面接触移动副，为法向作用力，滑块在力作用下沿方向运动，则固定件给滑块的总反力应是图中所示的作用线和方向。

| 答案： A 7. 自锁机构一般是指的机构。 A、正行程自锁； B、反行程自锁； C、正反行程都自锁。 答案： B 8. 图示槽面接触的移动副，若滑动摩擦系数为，则其当量摩擦系数 。 A、 B、 C、 D、 答案： B 9. 在其他条件相同的情况下，矩形螺纹的螺旋与三角螺纹的螺旋相比，前者? A、效率较高，自锁性也较好；

? B、效率较低，但自锁性较好； C、效率较高，但自锁性较差； D、效率较低，自锁性也较差。 答案： C 10. 图示直径为的轴颈1与轴承2组成转动副，摩擦圆半径为，载荷为，驱动力矩为，欲使轴颈加速转动，则应使。 A、=， B、， C、=， D、。 * 答案： D 11. 轴颈1与轴承2 组成转动副，细实线的圆为摩擦圆，轴颈1 受到外力( 驱动力 ) 的作用，则轴颈1 应作运动。 A、等速； B、加速； C、减速。

机械原理题库第一章、机构结构分析(汇总)汇总

00002、具有、、等三个特征的构件组合体称为机器。 00003、机器是由、、所组成的。 00004、机器和机构的主要区别在于。 00005、从机构结构观点来看，任何机构是由三部分组成。 00006、运动副元素是指。 00007、构件的自由度是指；机构的自由度是指。 00008、两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，而保留了个自由度。 00009、机构中的运动副是指。 00010、机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。 00011、在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。 00012、平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。 00013、当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为，至少为。 00014、 00015、计算机机构自由度的目的是 __________________________________________________________。 00016、在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。 00017、计算平面机构自由度的公式为F ，应用此公式时应注意判断：(A)

铰链，(B) 自由度，(C) 约束。 00018、机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。 00019、划分机构的杆组时应先按的杆组级别考虑，机构的级别按杆组中的级别确定。 00020、机构运动简图是的简单图形。 00021、在图示平面运动链中，若构件1为机架，构件5为原动件，则成为级机构；若以构件2为机架，3为原动件，则成为级机构；若以构件4为机架，5为原动件，则成为级机构。 00022、机器中独立运动的单元体，称为零件。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( ) 00023、具有局部自由度和虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度和虚约束。( ) 00024、机构中的虚约束，如果制造、安装精度不够时，会成为真约束。( ) 00025、任何具有确定运动的机构中，除机架、原动件及其相连的运动副以外的从动件系统的自由度都等于零。( ) 00026、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。- - - - - - - - ( ) 00027、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。 ( ) 00028、运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或等于自由度。- - - - ( )

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)

1平面机构的结构分析

第一章平面机构的结构分析 1.1 内容提要 本章主要解决用自由度计算公式来判断构件组合体运动的可能性和确定性问题。 本章主要内容是： 1．掌握机构组成要素中的一些基本概念，如构件、运动副、运动链、杆组等； 2．掌握机构运动简图的绘制方法和步骤，并可根据实际机械正确绘制机构运动简图； 3．掌握机构具有确定运动的条件； 4．掌握平面机构自由度的计算，并注意复合铰链、局部自由度和虚约束等判断； 5．掌握平面低副机构结构分析和组成原理，能根据给定的机构运动简图进行拆杆组，进行机构的结构分析，并确定机构的级别； 6．掌握平面机构中高副低代的方法，要求替代前后机构的自由度和机构的瞬时速度、瞬时加速度不变。 本章重点内容是平面机构自由度的计算；难点是复合铰链、局部自由度及虚约束问题的判断及正确处理。 1.2 要点分析 1.2.1 有关机构组成的基本概念 机构是组成机器的基础，任何一部机器都是由若干个机构组成的。 机构是由许多零件组合而成的，零件是机构的制造单元。一个零件或几个零件的刚性联接体称为构件，构件是机构的运动单元体，简称为“杆”。构件是机构中的刚性系统，机构中各构件之间保持一定的相对运动。 运动副是两构件直接接触组成的可动联接。形成运动到的可动联接限制了两构件之间的某些相对运动（称之为约束），又允许另一些相对运动存在（称之为自由度）。两构件组成运动副至少应有一个约束，也至少要保留一个自由度。组成运动副的两构件上参与直接接触的点、线或面称为运动副元素。运动副按其两构件的相对运动情况分为平面运动副和空间运动副；按其两构件的接触情况分为低副（面接触）和高副（点接触或线接触〕；按其两构件所能产生的相对运动形式分为转动副、移动副、平面滚滑副（高副）及空间运动副的螺旋副、球面副、球销副等。此外，还可以根据保持运动副两构件上运动副元素互相接触的方式分为形封闭运动副和力封闭运动副。形封闭是利用几何形状来保持运动副两元素互相接触的，也称几何封闭；力封闭是利用外力（如弹簧力）或构件本身的重力来

2机构的结构分析习题

第二章机构的结构分析作业 学号姓名 一、填空题 1.组成机构的要素是和。 2.从机构结构观点来看，任何机构都是由、、 三部分组成。 3.两构件之间以线接触所组成的平面运动副称为副，它产生个约束，而 保留了个自由度。 4.平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。 5.机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。 6.在右图所示平面运动链中，若构件1为机架，构件5为原动件，则成为级机构；若以构件2为机架，3为原动件，则成为级机构。 二、选择题 1.一种相同的机构组成不同的机器。 A可以B不能 2.机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间产生任何相对运动。 A可以B不能 3.有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一 个平面机构，则其自由度等于。 A0B1C2 4.原动件的自由度应为。 A-1B1C0 5.基本杆组的自由度应为。 A-1B1C0 6.高副低代中的虚拟构件及其运动副的自由度应为。 A-1B+1 C0D6

7.在机构中原动件数目机构自由度时，该机构具有确定的运动。 A小于B等于C大于 8.计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度就会。 A增多B减少C不变 9.构件运动确定的条件是。 A自由度大于1B自由度大于零C自由度等于原动件数 10.渐开线齿轮机构的高副低代机构是一铰链四杆机构，在齿轮传动过程中，该四杆机构的。 A两连架杆的长度是变化的B连杆长度是变化的 C所有杆件的长度均变化D所有杆件的长度均不变 三、计算分析题 1.请你画出一把直柄雨伞的机构运动简图。 2.请画出下列机构的运动简图，并计算其自由度。

机构结构分析和综合

研究机构结构分析和综合的目的如下： (1)研究组成机构的要素及机构具有确定运动的条件，然后判断机构能否运动。 (2) 研究机构的组成原理，并根据结构特点对机构进行分类，以便于对其进行运动分析和力分析。 (3)研究机构运动简图的绘制方法，即研究如何用简单的图形表示机构的结构和运动状态。

(4)研究机构结构综合方法，即研究在满足预期运动及工作条件下，如何综合出机构可能的结构型式及其影响机构运动的结构参数。 一、机构的组成要素(Main Elements of Composing a Mechanism) 机构是具有相对运动的构件组合体，是由构件和运动副两个要素组成的。 1.构件(Member) 所谓构件是指机器中独立的运动单元。构件是运动的单元，零件是加工制造的单元。下图所示齿轮轴构件是由齿轮、轴、键三个零件组成的。

2.运动副(Kinematic Pair) 两构件直接接触并能相互产生相对运动而组成的活动联接称为运动副。两构件参与接触而构成运动副的部分称为运动副元素。两构件间的运动副所起的作用是限制构件间的相对运动，使相对运动自由度的数目减少，这种限制作用称为约束，而仍具有的相对运动叫做自由度（见下面给出的常用运动副的三维动态图）。 3.运动链(Kinematic Chain )

由若干个构件通过运动副联接组成相对可动的构件系统称为运动链。如果运动链中的各构件构成首末封闭的系统则称为闭式链(如图2-3a)，否则称为开式链(如图2-3b )。在一般机构中，大多采用闭式链，而机器人机构中大多采用开式链。 图2-3a 图2-3b 4.机构(Mechanism) 如果运动链中的一个构件固定作为机架时则这种运动链称为机构。

机构的结构分析

机构的结构分析>习题解答 1、填充题及简答 1）平面运动副的最大约束数为 5 ，最小约束数为 1 。 2）平面机构中若引入一高副将带入 1 个约束，而引入一个低副将带入 2 个约束。 3）机构具有确定运动的条件. 1）机构自由度F ≥1 2）机构原动件的数目等于机构的自由度数目 4）何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？相关知识 5）杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影 响？ 2、计算题 1）. 解：该机构的自由度F=0，故机构不能运动。 改进措施：在E处增加一个自由度。 2)计算图2所示平面机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，在进行高副低代后， 分析机构级别。 解：机构具有活动构件数为n=10, 低副个数 P L=13,高副个数P h=2，且D处是复合铰链，G处是 局部自由度。所以机构的自由度是： F=3n-2P L-P h-P'=3*10-2*13-2-1=1

图2 3)试计算图3所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，应予以指出，并进行高 副低代，确定该机构的级别。 图3解：该机构中有9个活动构件，低副12个，高副1个，其中B处是局部自由度，E处是符合铰链.机构的自由度是： F=3n-2P L-P h-P'=3*9-（2*12+1）-1=1 4）试计算图4所示凸轮-连杆组合机构的自由度。 图4解：由图4可知，B,E两处的滚子转动为局部自由度，即F'=2；而虚约束p'=0。机构中，n=7,P L=8(C、F处虽各有两处接触，但都各算一个移动副），P h=2, 于是由自由度计算公式得 F=3n-(2p l+p h-p')-F'=3×7-(2×8+2-0)-2=1 这里应注意：该机构在D处虽存在轨迹重合的问题，但由于D处相铰接的双滑块为一个Ⅱ级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。 如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时，则该机构就存在一个虚约束或变成含一个公共约束m=4的闭环机构了。 5）在图5所示机构中， AB EF CD,试计算其自由度

平面机构的结构分析

第二章平面机构的结构分析 １．填空题： （1）机构具有确定运动的条件是；根据机构的组成原理，任何机构都可看成是由和组成的。 （2）由M个构件组成的复合铰链应包括个转动副。 （3）零件是机器中的单元体；构件是机构中的单元体。 （4）构件的自由度是指；机构的自由度是指。 （5）在平面机构中若引入一个高副将引入个约束，而引入一个低副将引入个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。 （6）一种相同的机构组成不同的机器。 Ａ.可以 B.不可以 （7）Ⅲ级杆组应由组成。 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。 （8）内燃机中的连杆属于。 A．机器 B.机构 C.构件 （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。 A .0 B.1 C.2 （10）图1.10所示的四个分图中，图所示构件系统是不能运动的。 2．画出图1.11所示机构的运动简图。

3．图1.12所示为一机构的初拟设计方案。试求： （1）计算其自由度，分析其设计是否合理?如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。 （2）如此初拟方案不合理，请修改并用简图表示。 4．计算图1.13所示机构的自由度，判断是否有确定运动；若不能，试绘出改进后的机构简图。修改的原动件仍为AC杆（图中有箭头的构件）。 5．计算图1.14所示机构的自由度。 6．计算图1.15所示机构的自由度。

7．计算图1.16所示机构的自由度。 8．判断图1.17所示各图是否为机构。 9．计算图1.18所示机构的自由度。 10．计算图1.19所示机构的自由度。 11．计算图1.20所示机构的自由度。已知CD=CE=FE=FD，且导路H,J共线，L和G共线，H，J的方向和L，G 的方向垂直。机构中若有局部自由度，虚约束或复合铰链，应指出。

机构的简史和未来发展趋势

机构的简史和未来发展趋势 摘要:进入21世纪，机构学的研究也迎来了崭新的一页，本文简单阐述了现代机构学在传统机构学基础上进一步发展的历程和这一 过程中所取得的一些阶段性成就，对比国内外在近十几年的研 究成果，着重论述在仿生机器人方面所取得的成就，指出现代 机构学当前的优异前景。 关键词：机构学，进展，前景，简史 1 机构学的发展历史 机构学（theory of mechanisms）是机械设计及理论二级学科的重要分支，是研究机构的结构原理、运动学和动力学的一门学科，包括机构的分析与综合两个方面。作为机械工程学科下的二级学科，机构学是机械设计理论中不可替代的基础研究内容。 人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前1000～前900年就已有了冶铸用的鼓风器，并渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统，在被中香炉中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到17世纪之后方有理论阐述。手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、运动和动力的确切分析和综合，则是近代

机构学的成就。 18世纪下半叶第一次工业革命促进了机械工程学科的迅速发展，机构学在原来的机械力学基础上发展成为一门独立的学科，通过对机械的结构学、运动学和动力学的研究形成了机构学独立的体系和独特的研究内容，对于18至19世纪产生的纺织机械、蒸汽机及内燃机等的结构和性能的完善起了很大的推动作用，这样传统机构学就形成了一个完整的体系。这时的机器的定义是由原动机、传动机和工作机组成。相应地把机构看作是由刚性构件组成具有确定运动的运动链。而且一般情况下，除了不考虑构件弹性外，还假定运动副无间隙。在在输入运动一定时其它构件作确定的相对运动。这种传统的机构学一直延续到20 世纪60 年代。 20 世纪70 年代日本首先提出了机械电子学新概念。他们认为机电一体化仍是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统。与此同时，美国ASME 则认为由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量源等多动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。由此可见，现代机械的主要特征是计算机协调和控制，现代机械概念的形成是机构学发展的一个新的里程碑，使传统的机构学逐步发展成现代机构学。 2 现代机构学的改变 可以说现代机构学的概念大大不同于传统的机构学，已发生了广泛、深刻和质的变化，具体体现在：

机构的结构分析

第二章机构的结构分析 一、填空题 1、在平面机构中具有一个约束的运动副是副。 2、使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为。 3、平面机构中的低副有转动副和副两种。 4、平面机构中的低副有副和移动副两种。 5、机构中的构件可分为三类：固定构件（机架）、原动件（主动件）、件。 6、机构中的构件可分为三类：固定构件（机架）、从动件。 7、两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为_ __副，它产生____ 个约束，而保留了__ 个自由度。 8、在平面机构中若引入一个高副将引入个约束。 9、在平面机构中若引入一个低副将引入个约束。 10、在平面机构中具有两个约束的运动副是副。 二、判断题 1、具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。（） 2、具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。（） 3、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性。（） 4、若两个构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。（） 5、若两个构件之间组成两个轴线重合的转动副，在计算自由度时应算作两个转动副。（） 6、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。（） 7、当机构的自由度F>0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。（） 8、虚约束对机构的运动有限制作用。（）. 9.当机构的自由度 0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。( ) 10．机器中独立运动的单元体，称为零件。 ( ) 三、选择题 1、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间产生相对运动。 A、可以 B、不能 C、不一定能 2、原动件的自由度应为。 A、0 B、1 C、2 3、在机构中原动件数目机构的自由度时，该机构具有确定的运动。 A、大于 B、等于 C、小于 4、机构具有确定运动的条件是。 A、自由度大于零 B、自由度等于原动件数 C、自由度大于1 5、由K 个构件汇交而成的复合铰链应具有个转动副。 A、K-1 B、K C、K+1 7、一个作平面运动的自由构件有个自由度。 A、1 B、3 C、6 8、通过点、线接触构成的平面运动副称为。 A、转动副 B、移动副 C、高副 9、通过面接触构成的平面运动副称为。 A、低副 B、高副 C、移动副 10、平面运动副的最大约束数是。 A、1 B、2 C、3 四、简答题 1、在计算平面机构自由度时应注意哪些事项? 2、机构具有确定运动的条件是什么?如果不能满足这一条件,将会产生什么结果? 3、平面机构中的虚约束常出现在哪些场合? 4、运动副的定义是什么?常见的有哪些? 二、填空题 三、速度瞬心是两刚体上为零的重合点。 四、当两构件组成回转副时，其相对速度瞬心在。

机构分析与综合 论文

机构分析与综合 机构学是着重研究机械中机构的结构和运动等问题的学科，是机械原理的主要分支。研究各种机械中有关机构的结构、运动和受力等共性问题的一门学科。研究内容分两个方面：第一是对已有机构的研究，即机构分析（结构分析，运动分析和动力分析）；第二是按要求设计新的机构，即机构综合（结构综合，运动综合和动力综合）。一．机构分析与综合的外延内涵 1.机构分析 机构分析的目的在于掌握机构的组成原理、运动性能和动力性能，以便合理地使用现有机构并充分发挥其效能，或为验证和改进设计提供依据。在经典的机构学中，一般只作结构和运动两方面的分析，只有对高速或高精度的机构才作动力分析。 结构分析分析的目的是了解各种机构的组成及其对运动的影响。机构的结构公式(即机构自由度公式)，是判定机构运动可能性和确定性的依据。最早的结构公式是1869年俄国人切比雪夫提出的平面运动链结构公式。它的引入，为精确地建立各种结构公式提供了必要的条件。此外，虚约束、局部自由度、非几何条件引起的约束等都会影响机构自由度的计算。1916年，俄国人阿苏尔根据机构构成特征提出按族、级、类和阶进行机构分类。他还提出，机构是由不可分拆的、自由度为零的构件和运动副组成的杆组依次接到原动件和机架上而成的。阿苏尔杆组的概念至今仍广为应用。

运动分析其目的是计算机构的运动参数、掌握其运动性能，以鉴别它是否达到工作要求。对机构进行运动分析时，不考虑引起机构运动的外力、机构中构件的质量、弹性和运动副中的间隙对机构运动的影响，而仅从几何上分析机构的位移、速度和加速度等运动情况。运动分析的方法有图解法和解析法。 2.机构综合 机构综合是按结构、运动和动力3个方面的要求来设计新机构的理论和方法，可分为结构综合、运动综合和动力综合3部分。以往﹐经典的机构学只作前两方面的综合，但随著机械向高速高精度发展，现代机构学也常包括第3方面的综合。18世纪末和19世纪初﹐瑞士人欧拉、俄国人罗蒙诺索夫、法国人蒙日，G.和J.V.彭赛列等几何学家和力学家的著作奠定了机构综合理论的基础。19世纪后半期，逐步形成了以德国人勒洛，F.和L.巴默斯特尔为代表的建立在运动几何学基础上的几何学派﹐和以俄国的切比雪夫为代表的建立在函数逼近论基础上的代数学派。电子计算机和计算数学的发展，为机构综合提供了先进的工具和方法，使解决复杂的机构综合问题成为可能。20世纪70年代，机构优化综合获得迅速发展。 结构综合包括型综合和数综合。型综合用于解决在一定数目的构件和运动副的条件下可以组成多少种型式机构的问题。数综合用于研究在满足一定的机构自由度前提下，机构将由几个构件和运动副组成的问题。结构综合的最终目的是要解决机构选型问题。但迄今为止，机构选型还没有形成一种比较普遍适用和系统化的原则和方法，尚需

机械原理习题集答案

机械原理习题集答案Newly compiled on November 23, 2020

平面机构的结构分析 1、如图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（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图并提出修改方案。 解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 图 b ） 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。 图 c1） 图 c2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 图a ） 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F

图 b ） 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。 3－1 解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2 解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度 3－3 解3－3：9=n ，12=l p ，2=h p ，123=--=h l p p n F 4、试计算图示精压机的自由度 解：10=n ，15=l p ，0=h p 解：11=n ，17=l p ，0=h p （其中E 、D 及H 均为复合铰链） （其中C 、F 、K 均为复合铰链） 5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。 解1）计算此机构的自由度 2）取构件AB 为原动件时 机构的基本杆组图为