机构运动简图与自由度习题及答案.doc

一、填空题
1. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。
2. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2PL-PH）。
3. 从机构结构观点来看，任何机构是由_原动件_、__机架_、_从动件三部分组成。
4. 构件的自由度是指　构件所具有的独立运动的数目
5. 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，而保留 2 个自由度。
6. 机构中的运动副是指　使两构件直接接触并产生一定相对运动的连接　
7. 机构具有确定的相对运动条件是原动件数　等于机构的自由度。
8. 在平面机构中若引入一个高副将引入_1_个约束，而引入一个低副将引入_2_个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是　F=3n-2PL-PH。
9. 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　2　，至少为　1　。
10. 在平面机构中，具有两个约束的运动副是　低　副，具有一个约束的运动副是　高 副 。
11. 计算平面机构自由度的公式为Ｆ= F=3n-2PL-PH　，应用此公式时应注意判断：A.　复合　铰链，B.局部自由度，C.虚约束。
12. 机构中的复合铰链是指　　 　 　 　；局部自由度是指　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　；虚约束是指　 　 　 　 　 　 　 　 　。
13. 机构运动简图是　　　　　　　　　　　　　　的简单图形。
14. 机构中，若两构件之间既相互直接接触，又具有一定的相对运动，形成一种可动连接称为 运动副，通过面接触而形成的联接称为 低副  ，通过点或线接触而形成的联接称为高副 。
15. 构成机构的要素是 零件 和 构件 ；构件是机构中的 运动 单元体。
16. 运动副是指能使两构件之间既能保持_直接_接触，而又能产生一定的形式相对运动的_联接__。
17. 图示机构要有确定运动需要有__1_个原动件。

18.平面运动副可分为 低副 和 高副 ，低副又可分为 转动副 和 移动副 。
19.运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为 低副和 高副 。
20.平面运动副的最大约束数为 2 。
21、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目 等于 主动件数目。
22、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的 工作情况和 受力情况 。
23、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为 高副 。
24. 两构件通过 点 或 线 接触组成的运动副称为高副。
25. 机构具有确定运动的条件是：_____原动件数等于自由度数_________。
26. 运动副是指能使两构件之间既能保持_____直接接触 ___接触，而又能产生一定的形式相对运动的___联接____。
二、选择题
1.图示机构中有____1___虚约束。

2.图示机构要有确定运动，需要有__1__原动件。
3.一个低副引入的约束数为 B 。
A. 1个约束 B. 2个约束 C. 3个约束 D. 4个约束
4.高副是指两构件之间是 D
A. 移动副接触 B. 转动副接触 C.面接触 D.点、线接触
5.用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副所绘制的机构简图称为 A
A .机构运动简图 ； B .机构示意图； C、.运动线图。
6.复合铰链的转动副数等于（ ）。
A．主动件数 B．构件数－1 C．构件数 D．活动构件数－1
7. 在平面机构中，每增加一个低副将引入（ ）。
A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束
8. 机构具有确定相对运动的条件是（ ）。
A．机构自由度数等于主动件数 B．机构自由度数大于主动件数
C．机构自由度数小于主动件数 D．机构自由度数大于等于主动件数
9. 某平面机构有5个低副，1个高副，机构自由度为1，则该机构具有（ ）个活动构件。
A．3 B．4 C．5 D．6
10. 图示机构中有（ A ）虚约束。
A 1个 B 2个 C 3个 D 没有

11. 图示机构要有确定运动，需要有（A ）原动件。
A 1个 B 2个 C 3个 D 没有

12. 图示机构要有确定运动，需要有___1__个原动件。
（A）0 (B)1 (C)2 (D)3

13. 图示机构中有___1__个虚约束。
（A）0 (B) 1 (C)2 (D)3

14. 复合铰链的转动副数等于（ ）。
A．主动件数 B．构件数－1 C．构件数 D．活动构件数－1
15. 在平面机构中，每增加一个低副将引入（ ）。
A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束
16. 机构具有确定相对运动的条件是（ ）。
A．机构自由度数等于主动件数 B．机构自由度数大于主动件数
C．机构自由度数小于主动件数 D．机构自由度数大于等于主动件数
17. 某平面机构有5个低副，1个高副，机构自由度为1，则该机构具有（ ）个活动构件。
A．3 B．4 C．5 D．6
三、判断题
1.在一平面内，构件存在三个自由度。       （√）
2.机构中，一个低副约束构件的两个自由度。     （√）
3.每个作平面运动的独立构件均有2个自由度。 （ × ）
4.运动副是联接，联接也是运动副。 （ × ）
5.平面低副机构中，每个转动副和移动副所引入的约束个数是相同的。（√）
6．一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。 （×）
7．一个高副可约束构件的两个自由度。 （×）
8．在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。 （×）
9．销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。 （√）
10.两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。 （√）
11.局部自由度是与机构运动无关的自由度。 （√）
12.虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除去。 （√）
13. 机构运动简图只表示构件和运动副，所以作图的时候不考虑构件的尺寸和形状。 （×）
14.所有构件一定都是由两个以上零件组成的。 （×）
15. 运动副是联接，联接也是运动副。              （×）
16.根据曲柄存在的条件已判定铰接四杆机构中存在曲柄，则此机构是不会成为双摇杆机构的。 （×）
17. 在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就有曲柄。（×）
四、简答题
1.何为构件的自由度？一个构件若无任何限制有几个自由度？
2.为什么机构失去自由度与它受到的约束数相等？
3.何为虚约束？何为局部自由度？为什么计算机构自由度时应除去不计？
4.构件系统成其为机构的必要和充分条件是什么？ 
5.机构运动简图与机构示意图有何不同？试简述之。
6.转动副和移动副的运动特点有何区别和联系？
7.机构具有确定的相对运动的条件是什么？

五、机构的自由度计算

1、在图所示机构中，构件AB,EF,CD相互平行且相等，试计算该机构的自由度（由复合铰链、局部自由度、虚约束的请指出）。
F = 3n-2PL-Ph
=3×6-2×7 -2
= 2
其中点C为复合铰链，点G为局部自由度，EF为虚约束

2、计算机构自由度，确定机构是否有确定的运动？计算机构自由度，确定机构是否有确定的运动？图中CE、DF、GH三杆平行且相等）

F = 3n-2PL-Ph
=3×7-2×9 -1
= 2
其中点E、H为复合铰链，点B为局部自由度，DF为虚约束
因为自由度数等于原动件数，所以机构有确定的运动；

3、计算机构的自由度，有复合铰链、局部自由度、虚约束的请指出。（其中FI与EH、DG平行且相等，杆DEF与GHI平行且相等）
F = 3n-2PL-Ph
=3×7-2×9 -2
= 1
其中点F、I为复合铰链，点C为局部自由度，EH为虚约束
因为自由度数等于原动件数，所以机构有确定的运动；

4、计算机构自由度，有复合铰链、局部自由度、虚约束的请指出，判断机构运动是否确定？
其中点E为复合铰链，点B为局部自由度，G或I为虚约束
F = 3n-2PL-Ph
=3×8-2×11 -1
= 1
机构自由度数等于原动件数，机构运动确定

5、计算图示构件组合的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。
A
B
C
D
E
G
H
I
F

解：1) F处为复合铰链，H（或I处）为虚约束，应除去。
2) 计算自由度
n＝6，PL＝8，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1。
6. 计算图示构件组合的自由度。要求指出复铰、虚约束和局部约束。
A
B
C
D
G
K
I
F
J
H
E
L

解：1）E处为复合铰链，L处为局部自由度，H（或I处）为虚约束，应除去。
2) 计算自由度
n＝9，PL＝12，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×9－2×12－1＝2。
7、计算图示构件组合的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。

解：1）F处为复合铰链，GD为虚约束，应除去。
2) 计算自由度
n＝6，PL＝8，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1。
A
B
C
D
E
G
F
H
I

8、计算图示构件组合的自由度。要求指出复铰、虚约束和局部约束。

A
B
C
D
E
F
G

解：1）C处为复合铰链，G处为局部自由度。
2）计算自由度
n＝7，PL＝9，PH＝1，F＝3×7－2×9－1＝2。
9.
F=3×5-2×7=1 10. F=3×7-2×9-1=2

11.F=3×5-2×7=1 12. F=3×9-2×12-1×2=1
13. 说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（10分）
解：机构具有确定相对运动的条件是：
机构的自由度数等于机构中（接受外界给定运动规律的）
原动件的个数。
n=3，PL=3，PH＝2
机构自由度 F＝3n－2PL－PH＝1 ，
因为W＝1＝F，所以机构的运动确定。

14. 说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（15分）
  解答:机构具有确定相对运动的条件是：机构的自由度数
等于机构中(接受外界给定运动规律的)原动件的个数。
机构中，n=7，PL=9，PH=1 F＝3n－2PL－PH=2＝W>0，
所以机构运动确定。
C、G处复合铰链，E处虚约束，F处局部自由度

15. 计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）
解答: C处为复合铰链,则
n=5, PL=7, PH=0
F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1

16. 计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

解答: F处为复合铰链,H(或I ) 处为虚约束,则
n=6, PL=8, PH=1
F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1

17. 计算图示构件组合的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。
A
B
C
D
E
G
H
I
F

解：1) F处为复合铰链，H（或I处）为虚约束，应除去。
2) 计算自由度
n＝6，PL＝8，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1。
18. 计算图示构件组合的自由度。要求指出复铰、虚约束和局部约束。
A
B
C
D
G
K
I
F
J
H
E
L

解：1）E处为复合铰链，L处为局部自由度，H（或I处）为虚约束，应除去。
2) 计算自由度
n＝9，PL＝12，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×9－2×12－1＝2。
19. A
B
C
D
E
G
F
H
I
计算图示构件组合的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。

解：1）F处为复合铰链，GD为虚约束，应除去。
2) 计算自由度
n＝6，PL＝8，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1。
20. A
B
C
D
E
F
G
计算图示构件组合的自由度。要求指出复铰、虚约束和局部约束。

解：1）C处为复合铰链，G处为局部自由度。
2）计算自由度
n＝7，PL＝9，PH＝1，F＝3×7－2×9－1＝2。