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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。

解：

B

解：

大腿6

4

F

E

2

3小腿

(b)

BC

D

B

解：

H

CD

B

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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。

B

C

A

E

C

D

C

B

D

B

D

E

A

(c)

(a)

(b)

(e)

(f)

H

(g)

解：

(a) C处为复合铰链。n 7,ph=0，pl=10。

自由度 FW 3n 2pl ph 3 7 2 10 0 1。

(b) B处为局部自由度，应消除。n 3， ph=2，pl=2

自由度 FW 3n 2pl ph 3 3 2 3 1 2 1。 (c) B、D处为局部自由度，应消除。n 3， ph=2，pl=2。

自由度 FW 3n 2pl ph 3 3 2 3 1 2 1。

(d) CH或DG、J处为虚约束，B处为局部自由度，应消除。n 6，ph=1，pl=8。

自由度 FW 3n 2pl ph 3 6 2 8 1 1。

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(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n 4，ph=2，pl=4。

自由度 FW 3n 2pl ph 3 4 2 4 2 2。 (f) 其中，n 8，ph=0，pl=11。

自由度 FW 3n 2pl ph 3 8 2 11 0 2。 (g) ① 当未刹车时，n 6，ph=0，pl=8，刹车机构自由度为 FW 3n 2pl ph 3 6 2 8 0 2

② 当闸瓦之一刹紧车轮时，n 5，ph=0，pl=7，刹车机构自由度为 FW 3n 2pl ph 3 5 2 7 0 1

③ 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，n 4，ph=0，pl=6，刹车机构自由度为

FW 3n 2pl ph 3 4 2 6 0 2

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。 （b）该机构的自由度不难求出为3，即机构要想运动就需要3个原动件，在一个原动件的作用下，无法使机构具有确定的运动，就要设法消除两个自由度。 解： （a）机构自由度 FW 3n 2pl ph 3 3 2 4 1 0。

该机构不能运动。 修改措施：

（1）在构件2、3之间加一连杆及一个转动副（图a-1所示）； （2）在构件2、3之间加一滑块及一个移动副（图a-2所示）；

（3）在构件2、3之间加一局部自由度滚子及一个平面高副（图a-3所示）。 （4）在构件2、4之间加一滑块及一个移动副（图a-4所示）

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修改措施还可以提出几种，如杠杆2可利用凸轮轮廓与推杆3接触推动3杆等。

（b）机构自由度 FW 3n 2pl ph 3 5 2 6 0 3。在滑块的输入下机构无法具有确定的运动。 修改措施

（1）构件3、4、5改为一个构件，并消除连接处的转动副（图b-1所示）； （2）构件2、3、4改为一个构件，并消除连接处的转动副（图b-2所示）；

（3）将构件4、5和构件2、3分别改为一个构件，并消除连接处的转动副（图 b-3所示）。

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第三章 平面机构的运动分析

3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。 解：瞬心的位置直接在题图上标出。

B(P24)P12

P14

A(a)

C

P23

3

P34(P13)D

(P

(b)(P24)

(c)

13

4

34

图3-1

3-2 在图示四杆机构中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm， 2=10rad/s，试用瞬心法求：

(1)当 =45°时，点C

的速度vC；

(2)当 =165°时，构件3的BC线上(或其延长线上)速度最小的一点E的位置及其速度大小；

(3)当vC=0时， 角之值(有两个解)。

C

P13

(a)

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解：以选定的比例尺 l 0.005m/mm作机构运动简图如图3-2所示。 （1）定瞬心P13的位置，求vc。

3 1lAPlDP 6.07rad/s

13

13

vc lCD3 0.547m/s

（2）如图（b）所示，定出构件2的BC线上速度最小的一点E位置及速度的大小。 因为BC线上速度最小之点必与P24点的距离最近，故从P24点引BC线的垂线交于点E，由图可知

2 1lAB/lBP 7.31rad/s

24

vE 2lEP24 0.189m/s

（3）定出vc 0的两个位置见图（c）所示，量出 1 160.42 ， 2 313.43 。

第五章 机械效率

5-6 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出，试问a角应满足什么条件?经分析你可得出什么结论

?

题5-6图 题5-6解图

解：设矿石的重量为Q，矿石与鄂板间的摩擦因数为f，则摩擦角为 arctanf

矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，由力平衡条件知：

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2FRsin Q 0

2

即 FR Q 2sin

2

F

R0 sin sin

2FR 2

当 0时，即 0，矿石将被挤出，即自锁条件为 2 。

2

第六章 平面连杆机构

6—3 在图示铰链四杆机构中，各杆长度分别为lAB=28mm， lAD=72mm。lBC=52mm，lCD=50mm， (1) 若取AD为机架，求该机构的极位夹角 ，杆CD的最大摆角 和最小传动角 min；

(2) 若取AB为机架，该机构将演化成何种类型的机构?为什么?请说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副?

2

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