平面机构自由度及平面连杆机构习题.doc

机械设计基础
第三章 平面机构运动简图及自由度

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一、填空题
1.从机构结构观点来看，任何机构是由_________、_________、__________三部分组成。
2.构件的自由度是指　 　　　　　　　　。
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 个自由度。
4.机构中的运动副是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
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　　　　　　　　　　　　　　。
7.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　　。
8.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 。
9.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。
10.机构中的复合铰链是指　　 　 　 　；局部自由度是　　　　　　　　　　　指　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　；虚约束是指　 　 　 　 　 　 　 　 　。
11.机构运动简图是　　　　　　　　　　　　　　的简单图形。
二、选择题
1.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　　　　　　　。
A. 0 B. 1 C. 2
2.原动件的自由度应为　　　　　　　。
A. -1 B. +1 C. 0
3.基本杆组的自由度应为　　　　　　　。
A. -1 B. +1 C. 0 。
4.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。
5.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。
6.构件运动确定的条件是　　。
A. 自由度大于1 B. 自由度大于零 C. 自由度等于原动件数。

三、分析与计算
1.图示为一机构的初拟设计方案。试：
(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，请修改并在右侧用简图表示。

2.试计算下列图示机构的自由度。(若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出。)

1、  2、

3、

6.如图所示为一缝纫机下针机构， 试绘制其机构运动简图。

缝纫机下针机构

机械设计基础
第四章 平面连杆机构

一、填空：
1.平面连杆机构由一些刚性构件用__ __副和__ _副相互联接而组成。
2. 在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的构件称为_______，只能来回摇摆某一角度的构件称为_______，直接与连架杆相联接，借以传动和动力的构件称为_______。
3. 图1-1为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件：
（1）____________________________。
（2）以_______为机架，则_______为曲柄。

4.在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得　　　　　　机构。
5.在四杆机构中LAB=40mm，lBC=40mm，lCD=60mm，AD为机架，该机构是　　　　　　　　　。
6.铰链四杆机构有曲柄的条件是　 　 　 　 　 　　　　　　　　　　　，双摇杆机构存在的条件是 　 　 　 　 　 　 　 　 　　　　　　　　　　　　　　　。(用文字说明)
7.铰链四杆机构演化成其它型式的四杆机构(1) 　 　　　　，2) ，3). 　　　　　 　等三种方法。
二、选择题：
1．绞链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构                                       
A.有曲柄存在                    B.不存在曲柄
C. 有时有曲柄，有时没曲柄        D. 以上答案均不对
2．曲柄滑决机构是由         演化而来的。                    
A. 曲柄摇杆机构                 B.双曲柄机构
C.双摇杆机构                   D. 以上答案均不对
3．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于
其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫做        。
A.曲柄摇杆机构                 B.双曲柄机构
C.双摇杆机构                   D. 以上答案均不对
4．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆
的长度之和，最短杆为连杆，这个机构叫做          。      
A.曲柄摇杆机构                 B.双曲柄机构
C.双摇杆机构                   D. 以上答案均不对

三、判别图示铰链四杆机构属哪种基本形式？

四、计算题
1. 图示为一铰链四杆机构，已知各杆长度：LAB=10cm，LBC=25cm,LCD=20cm,LAD=30cm。当分别固定构件1、2、3、4为机架时，它们各属于哪一类机构？

解： (1) 若能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足“杆长之和的条件”，
即：b+a ≤ c+d 50+a ≤ 35+30
且AB应为最短杆，即：0< a ≤ 30mm
所以 0 < a ≤15m

(2) 若能成为双曲柄机构，则应满足“杆长之和的条件”， 且AD必须为最短杆。这时，应考虑两种情况
① a≤50 mm时，BC为最长杆，应满足
b+d ≤ a+c
即：50+30≤a+35 a≥45 mm
∴ 45mm≤a≤50mm (1)
② a＞50mm时，AB为最长杆， 应满足 a+d ≤ b+c
即：a+30 ≤ 50+35 a ≤ 55 mm
∴ 50 mm＜ a ≤55mm (2)
将两种情况下得出的结果综合起来，即得a的取值范围为
45 mm ≤ a ≤ 55 mm

(3) 若能成为双摇杆机构，则应该不满足“杆长之和的条件”。这时，需按下述三种情况加以讨论：
若 ① a＜30mm时，AB为最短杆，BC为最长杆，则应有
15mm ＜ a ＜30mm (a)
② 50 mm＞a≥30 mm时，AD为最短杆，BC为最长杆，则应有
d+b＞a+c 即 30+50＞a+35
得 a＜45mm
∴ 30mm≤a＜45mm (b)

③ a＞50mm时，AB为最长杆，AD为最短杆，则应有
a+d＞b+c a+30＞50+35
∴ a＞55mm
另外，还应考虑到BC与CD杆延长成一直线时，需满足三角形的边长关系(一边小于另两边之和)， 即
a＜b+c+d = 50+35+30
∴ 0 <a＜115mm
即 55 mm＜a＜115 mm (c)
将不等式(a)和(b)加以综合，并考虑到式(c)，得出a的取值范围应为
15 mm＜a＜45mm 55 mm＜a＜115mm

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