【正文】 圖？ 不能 3) 提出修改方案（圖c）b) μl= 300 mm/mmc)6 計(jì)算圖6所示平面機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束，在進(jìn)行高副低代后，分析機(jī)構(gòu)級(jí)別。解 1) 選取適當(dāng)比例尺μl，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(見(jiàn)圖b)2) 分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖n= 3 pL= 4 pH= 1 p39。而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。= 0 F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′= 35－(27＋0－0)－0 ＝ 1 機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目＝ 1 機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)？ 有確定運(yùn)動(dòng) 2 圖a)所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。b) μl= 1 mm/mm53(4)2167解：1) 選取適當(dāng)比例尺μl，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(見(jiàn)圖b)2) 分析機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)n= 5 pL= 7 pH= 0 p39。當(dāng)圓盤4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿5使沖頭6實(shí)現(xiàn)沖壓運(yùn)動(dòng)。解 虛約束p’=1(EF桿帶入一個(gè)虛約束)，則n=7，pl=10，ph=0，F(xiàn)’=1；于是由式（）得F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 37– (2101) – 0 –0=2圖8圖a所示為一具有急回作用的沖床。已知lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。= 0 F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′= 33－(24＋0－0)－0 = 1 機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目＝ 1 ，機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)？有確定運(yùn)動(dòng)。解：1) 選取適當(dāng)比例尺μl，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(見(jiàn)圖b)2) 分析機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)n= 3 pL= 4 pH= 0 p39。= 0 觀察方向F= 3n－(2pl＋ph－p′)－F′ = 33－(24＋0－0)－0 = 1 畫(huà)出機(jī)構(gòu)示意圖：4321試?yán)L出圖a)所示偏心回轉(zhuǎn)油泵機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(各部分尺寸由圖中直接量取)。解： 自由度計(jì)算： n= 3 pL= 4 pH= 0 p39。= 0 F39。圖中水管4直通水下，當(dāng)使用者來(lái)回?cái)[動(dòng)手柄2時(shí)，活塞3將上下移動(dòng)，從而汲出井水。解 n=5，pl=7（B處為復(fù)合鉸鏈），ph=0，則F=3n – 2pl – ph = 35 – 27 –0=1試畫(huà)出圖示平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖，并計(jì)算自由度（步驟：1）列出完整公式，2）帶入數(shù)據(jù)，3）寫(xiě)出結(jié)果）。直接由圖2知，n=14，pl=22（其中C，C”，C’均為復(fù)合鉸鏈），ph=0，p’=3，F(xiàn)’=0，由式（）得F=3n –（2pl + ph – p’）– F’ = 314 – (222+0 – 3) – 0=1這里重復(fù)部分所引入的虛約束數(shù)目p’可根據(jù)該重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)目n’、低副數(shù)目pl’和高副數(shù)目ph’來(lái)確定，即P’=2pl’ + ph’ – 3n’ =215 – 0 – 39=3計(jì)算機(jī)構(gòu)中的虛約束的數(shù)目在實(shí)際工程中是很有意義的，但就計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度而言，此類型題用前一種解法顯得更省事。解 由圖2可知，該機(jī)構(gòu)存在重復(fù)結(jié)構(gòu)部分，故存在虛約束。三、計(jì)算題1. 試計(jì)算圖1所示凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。虛約束是在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運(yùn)動(dòng)作用的約束。2. 何謂復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束？在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)如何處理？答：復(fù)合鉸鏈?zhǔn)侨齻€(gè)或更多個(gè)構(gòu)件組成兩個(gè)或更多個(gè)共軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副。12．機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是 機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于自由度數(shù) 。10．在平面機(jī)構(gòu)中，平面低副提供 2 個(gè)約束，平面高副提供 1 個(gè)約束。8．把兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對(duì)可動(dòng)的系統(tǒng)稱為是運(yùn)動(dòng)鏈，若 運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首末封閉的系統(tǒng) 稱為閉鏈，若 運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng) 稱為開(kāi)鏈。6． 兩 個(gè)構(gòu)件 相互 接觸形成的 具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一種 聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。4. 點(diǎn)或線 接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，如 齒輪副 、 凸輪副 等。平面機(jī)構(gòu)中約束數(shù)與自由度數(shù)的關(guān)系是_約束數(shù)+自由度數(shù)=3_。一、填空題1. 平面運(yùn)動(dòng)副的最大約束數(shù)為_(kāi)___2_____，最小約束數(shù)為_(kāi)____1_____。2. 平面機(jī)構(gòu)中若引入一個(gè)高副將帶入_____1____個(gè)約束，而引入一個(gè)低副將帶入_____2____個(gè)約束。3. 在機(jī)器中，零件是 最小制造 的單元，構(gòu)件是 最小運(yùn)動(dòng) 的單元。5．機(jī)器中的構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由 多個(gè)零件 裝配成的剛性結(jié)構(gòu)。7． 面 接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，如 轉(zhuǎn)動(dòng)副 、 移動(dòng)副 等。9．平面機(jī)構(gòu)是指組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件均在 同一平面內(nèi) 運(yùn)動(dòng)。11．機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目 稱為機(jī)構(gòu)的自由度。二、簡(jiǎn)答題1. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？答：；；。在有些機(jī)構(gòu)中, 其某些構(gòu)件所能產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng), 我們把這些構(gòu)件所能產(chǎn)生的這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí), K個(gè)構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有（K1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，同時(shí)應(yīng)將機(jī)構(gòu)中的局部自由度、虛約束除去不計(jì)。解 由圖1a可知，F(xiàn)=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 35 – (27+0 – 0) –0=1由圖1b可知，F(xiàn)=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 34 – (26+0 – 0) –0=0由圖1c可知，F(xiàn)=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 33 – (24+0 – 0) –0=1 a b c圖15. 試計(jì)算圖2所示的壓床機(jī)構(gòu)的自由度。實(shí)際上，從傳遞運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性來(lái)看，有機(jī)構(gòu)ABCDE就可以了，而其余部分為重復(fù)部分，則引入了虛約束。10 試計(jì)算圖10所示機(jī)構(gòu)的自由度。其中：圖a) 唧筒機(jī)構(gòu)――用于水井的半自動(dòng)汲水機(jī)構(gòu)。解： 自由度計(jì)算： n= 3 pL= 4 pH= 0 p39。= 0 F= 3n –（2pl + ph – p’）– F’ = 33 – (24+0 – 0) –0 = 1 畫(huà)出機(jī)構(gòu)示意圖：3241圖b) 縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu) 原動(dòng)件1繞鉸鏈A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，使得滑塊2沿滑槽滑動(dòng)，同時(shí)針桿作上下移動(dòng)，完成縫線動(dòng)作。= 0 F39。圖中偏心輪1繞固定軸心A轉(zhuǎn)動(dòng)，外環(huán)2上的葉片a在可繞軸心c轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱3中滑動(dòng)，將低壓油從右湍吸入，高壓油從左端排出。= 0 F39。想一想：ACB1324通過(guò)對(duì)本油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，你對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的作用和優(yōu)點(diǎn)有何進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)?b) μl= 1 mm/mm8 在圖8所示的運(yùn)動(dòng)鏈中，標(biāo)上圓弧箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。試求出該運(yùn)動(dòng)鏈的自由度數(shù)目。圖中繞固定軸心A轉(zhuǎn)動(dòng)的菱形盤1為原動(dòng)件，其與滑塊2在B點(diǎn)鉸接，通過(guò)滑塊2推動(dòng)撥叉3繞固定軸心C轉(zhuǎn)動(dòng)，而撥叉3與圓盤4為同一構(gòu)件。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算自由度。= 0 F39。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（各尺寸由圖上量?。?，分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。= 0 F39。解 G處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F’=1；而虛約束p’=0，則n=10，pl=13（D處為復(fù)合鉸鏈），ph=2，于是由式（）得F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 310 – (213+2 – 0) –1=1Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)圖67 求圖7所示機(jī)構(gòu)的自由度，并在圖中標(biāo)明構(gòu)件號(hào)，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目及其所在位置，最后分析機(jī)構(gòu)為幾級(jí)機(jī)構(gòu)。解 由圖1可知，B,E兩處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F’=2；而虛約束p’=0，則n=7，pl=8（C,F處雖各有兩處接觸，但都各算一個(gè)移動(dòng)副），ph=2，于是由式（）得F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 37 – (28+2 – 0) –2=1這里應(yīng)注意：該機(jī)構(gòu)在D處雖存在軌跡重合的問(wèn)題，但由于D處相鉸接的雙滑塊為一個(gè)Ⅱ級(jí)桿組，未引入約束，故機(jī)構(gòu)不存在虛約束。圖911 試計(jì)算圖11所示機(jī)構(gòu)的自由度，若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束時(shí)，應(yīng)予以指出，并進(jìn)行高副低代，確定該機(jī)構(gòu)的級(jí)別。解 E處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F’=1；而虛約束p’=0，則n=6，pl=7，ph=1，于是由式（）得F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 36 – (27+1 – 0) –1=2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)確定，為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。2）計(jì)算自由度，并判斷機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)：在圖中指明：復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束n= 10 pL= 14 pH= 1 p39。= 1 F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=310－(214＋1－1)－1= 1 機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目＝ 1 機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)？ 有確定運(yùn)動(dòng) 編號(hào)暫略復(fù)合鉸鏈虛約束局部自由度14 傳動(dòng)順序用數(shù)字3…在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號(hào)。= 1 F39。3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級(jí)別：（從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的方向開(kāi)始拆分） I 級(jí)桿組 Ⅱ 級(jí)桿組 Ⅱ 級(jí)桿組 Ⅱ 級(jí)桿組 Ⅱ 級(jí)桿組3247689復(fù)合鉸鏈598564723可見(jiàn)，該機(jī)構(gòu)為 Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu)。3212）計(jì)算自由度，并判斷有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)：4請(qǐng)?jiān)趫D中指明：復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束 56復(fù)合鉸鏈n= 7 pL= 10 pH= 0 7p39。= 0 F= 3n –（2pl + ph – p’）– F = 37 – (210+0 – 0) –0 = 1 機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目＝ 1 機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)？ 有 3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級(jí)別：（從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的方向開(kāi)始拆分） 421356 Ⅱ 級(jí)桿組 Ⅱ 級(jí)桿組I級(jí)桿組 Ⅱ 級(jí)桿組可見(jiàn)，該機(jī)構(gòu)為 Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu)。2．若　　瞬心的絕對(duì)速度為零 ，則該瞬心稱為絕對(duì)瞬心；若　　瞬心的絕對(duì)速度不為零 ，則該瞬心稱為相對(duì)瞬心。當(dāng)兩構(gòu)件組成高副時(shí)，兩個(gè)高副元素作純滾動(dòng)，則其瞬心就在　　接觸點(diǎn)處　　；若兩個(gè)高副元素間有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，則其瞬心在　 過(guò)接觸點(diǎn)兩高副元素的公法線上　　。5．3個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件間共有 3 　個(gè)速度瞬心，這幾個(gè)瞬心必定位于　 一條直線 上。7．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)共有　6　個(gè)速度瞬心，其中　3　 個(gè)是絕對(duì)瞬心。加速度比例尺μa表示圖上每單位長(zhǎng)度所代表的加速度大小 ，單位為 (m/s2)/mm。10．在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)導(dǎo)桿和滑塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為　平　動(dòng)，牽連運(yùn)動(dòng)為　轉(zhuǎn)　動(dòng)時(shí)（以上兩空格填轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)），兩構(gòu)件的重合點(diǎn)之間將有哥氏加速度。之后的方向 　　。ABC4321ABCD41231234BCAP12P23（P24）P34P14→∞P13→∞1234BCDAP23（P13）P14（P24）P34P12 3－3 在圖a所示的四桿機(jī)構(gòu)中，lAB=60mm,lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，試用瞬心法求：1234ABCDφω2a)1）當(dāng)φ＝165176。時(shí)，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點(diǎn)E的位置及速度的大??；3）當(dāng)vC＝0時(shí)，φ角之值（有兩個(gè)解）；解：1）以選定的比例尺μl作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖b）。ω2P12P23P34P14P13EvC=ω3μl= =≈174=418(mm/s)3）定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點(diǎn)E的位置：E點(diǎn)位置如圖所示。 φ2≈27176。解：，方向?yàn)槟鏁r(shí)針，方向