机械原理机构的结构分析复习题.doc

第2章机构得结构分析
1．判断题
（1）机构能够运动得基本条件就是其自由度必须大于零。 （错误 ）
（2）在平面机构中，一个高副引入两个约束。 （错误 ）
（3）移动副与转动副所引入得约束数目相等。 （正确 ）
（4）一切自由度不为一得机构都不可能有确定得运动。 （错误 ）
（5）一个作平面运动得自由构件有六个自由度。 （错误 ）
2．选择题
(1) 两构件构成运动副得主要特征就是（ D ）。
A．两构件以点线面相接触 B．两构件能作相对运动
C．两构件相连接 D．两构件既连接又能作一定得相对运动
(2) 机构得运动简图与（ D ）无关。
A．构件数目 B．运动副得类型
C．运动副得相对位置 D．构件与运动副得结构
(3) 有一构件得实际长度，画在机构运动简图中得长度为20mm，则画此机构运动简图时所取得长度比例尺就是（ D ）。
A．25 B．25mm/m C．1:25 D．0．025m/mm
(4) 用一个平面低副连接两个做平面运动得构件所形成得运动链共有（B）个自由度。
A．3 B．4 C．5 D．6
(5) 在机构中，某些不影响机构运动传递得重复部分所带入得约束为（A）。
A．虚约束 B．局部自由度 C．复合铰链 D．真约束
(6) 机构具有确定运动得条件就是（ D ）。
A．机构得自由度 B．机构得构件数
C．原动件数＞1 D．机构得自由度＞0, 并且原动件数
(7) 如图2-34所示得三种机构运动简图中，运动不确定就是( C )。
A．（a）与（b） B．（b）与（c） C．（a）与（c） D．（a）、（b）与（c）
(a)
(b)
(c)

图2-34

(8) Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。
A．三个构件与六个低副 B．四个构件与六个低副
C．二个构件与三个低副 D．机架与原动件
(9) 有两个平面机构得自由度都等于１，现用一个有两铰链得运动构件将它们串成一个平面机构，这时自由度等于（ B ）。
A．0 B．1 C．2 D．3
(10) 内燃机中得连杆属于（ C ）。
A．机器 B．机构 C．构件 D．零件
3．简答题
（1）何谓构件？何谓运动副及运动副元素？运动副就是如何进行分类得？
解答：构件就是机器中每一个独立运动得单元体，就是组成机构得基本要素之一。
运动副就是由两个构件直接接触而组成得可动连接，就是组成机构得基本要素之一。
运动副元素就是两构件能够参加接触而构成运动副得表面，如点线面等。
运动副分类：
a) 按两构件接触情况分为低副与高副；
b) 按两构件相对运动情况分为平面运动副与空间运动副；
c) 按两构件产生得相对运动分为转动副、移动副、螺旋副、球面副等；
d) 按引入约束得数目分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副等；
e) 按运动副始终保持接触得方式分为形封闭运动副与力封闭运动副。
（2）机构运动简图有何用途？它能表示出原机构哪些方面得特征？
解答：方便了解机械得组成与对机械进行运动与动力分析，并表达了机械得简单结构及运动传递情况。
机构运动简图能表示出原机构得组成形式，包括构件情况与运动副情况。
（3）何谓机构运动简图？它与机构示意图得区别就是什么？
解答：根据机构得运动尺寸，按一定得比例尺定出各运动副得位置，用规定得运动副及常用机构运动简图得代表符号与一般构件得表示方法将机构得运动传递情况表示出来得简化图形称为机构运动简图。
只就是为了表明机构得运动状态或各构件得相互关系，也可以不按严格得比例来绘制简图，通常把这样得简图称为机构示意图。
（4）机构具有确定运动得条件就是什么？当机构得原动件数少于或多于机构得自由度时，机构得运动将发生什么情况？
解答：机构具有确定运动得条件就是机构得原动件数目等于机构得自由度数目。
当机构得原动件数少于机构得自由度时，机构得运动不确定；当机构得原动件数多于机构得自由度时，机构不能正常运转，严重时将损坏机构中最薄弱得环节。
（5）在计算平面机构得自由度时，何为复合铰链、局部自由度与虚约束？在计算自由度时如何处理？
解答：复合铰链指两个以上得构件在同一处以转动副相连接，在计算自由度时，若存在由m个构件组成得复合铰链，则有（m-1）个转动副；
局部自由度就是指在有些机构中，某些构件所产生得并不影响其她构件运动得局部运动，得自由度为局部自由度。在计算整个机构得自由度时，应从机构自由度得计算公式中将局部自由度去除不计。
虚约束就是指在机构中，对机构得运动起重复约束作用得约束称为虚约束。在计算机构得自由度时，应从机构得约束数中减去虚约束数。
（6）既然虚约束对于机构得运动实际上不起约束作用，那么在实际机构中为什么又常常存在虚约束?
解答：在实际机构中又常常引入虚约束为了用来改善机构得受力状况：使机构受力状态更合理、使机构平衡、 考虑机构在特殊位置得运动等。
（7）在图2-21所示得机构中，在铰链、、处，被连接得两构件上连接点得轨迹都就是重合得，那么能说该机构有三个虚约束吗？为什么？
解答：不能。因为对于铰链、、处，被连接得两构件上连接点得轨迹重合都就是由其它两处制约而形成得，所以只能算作一个虚约束。
（8）请说出自己身上腿部得髋关节、膝关节与踝关节分别可视为何种运动副？
解答：髋关节与踝关节可视为球面副，膝关节可视为球销副。
（9）何谓机构得组成原理？何谓基本杆组？它具有什么特性？
解答：机构得组成原理：任何机构都可以瞧作就是有若干个基本杆组依次连接于原动件与机架上而构成。
基本杆组：不能再拆分得最简单得自由度为零得构件组，特性为不可再分、自由度为零。
（10）如何确定基本杆组得级别及机构得级别？
解答：基本杆组得级别：杆组中包含有最多运动副得构件得运动副数。
机构得级别：机构中最高级别基本杆组得级别。
4．计算题
（1）图2-35所示为一简易冲床得初拟设计方案。设计者得思路就是：动力由齿轮输入，使轴连续回转，而固定在轴上得凸轮2与杠杆3组成得凸轮机构，将使冲头4上下运动以达到冲压得目得。试绘出其机构运动简图，分析其就是否能实现设计意图，并提出修改方案。
4
3
5
1
2
A
图 2-35

解答：机构运动简图如解图2-35a所示，因其活动构件数，，，所以得机构自由度为
，故该设计者得设计意图不能实现。修改方案如解图2-35b所示。

解图2-35a
解图2-35b

（2）在图2-36所示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。试绘制该机构得运动简图，并计算其自由度。
图2-36
4
3
C
B
2
A
1

解答：
绘制该机构得机构运动简图：题解图2-36a）曲柄摇块机构；题解图2-36b）摆动导杆块机构。
A
B
C
1
2
3
4
解图2-36a 曲柄摇块机构
A
B
C
1
2
3
4
解图2-36b 摆动导杆机构

解题分析：偏心轮2绕固定铰链点A转动，其几何中心B与A点之间距离AB为偏心距，亦为曲柄长度。摆轮4绕其固定中心C摆动，滑块在摆轮4得滑槽中移动，故此机构瞧成4为摇块、3为导杆得曲柄摇块机构，也可瞧成4为摆动导杆、3为滑块得摆动导杆机构。
 计算该机构得自由度：
（3）图2-37所示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心转动时，构件2绕活动中心摆动，同时带动刀架3上下移动。点为偏心轮得几何中心，构件4为机架。试绘制该机构得机构运动简图，并计算其自由度。
4
B
C
A
1
2
3
图-37

解答：
绘制该机构得机构运动简图：题解图2-37（曲柄滑块机构）。解题分析：偏心轮1得回转中心A与其几何中心B点之间距离为偏心距，故AB为曲柄。构件2(连杆)绕活动中心C摆动，并带动刀架3（滑块）在机架4得滑槽中上下移动。故该机构为曲柄滑块机构（连杆包括在加大了结构尺寸得滑块内）。
解图2-37

计算该机构得自由度：
（4）试计算如图2-38所示得各机构自由度，并明确指出复合铰链、局部自由度与虚约束。
(a)
（b）

（C）
（d）

（f）
图2-38
(e)

解答：
(a)
在C处存在复合铰链；在F处有局部自由度；在J或I处有虚约束。
(b) ，滚子为局部自由度；对称处瞧做虚约束。
(c) ，滚子为局部自由度；有1处虚约束。
(d) ，在1处存在复合铰链；没有局部自由度；没有虚约束。
(e)
存在1处复合铰链；1处有局部自由度；1处有虚约束。
(f）在3处存在二副复合铰链；没有有局部自由度；没有虚约束。
(5) 如图2-39所示牛头刨床设计方案草图。设计思路为：动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆3作往复摆动，并带动滑枕4作往复移动 ，以达到刨削加工目得。 试问图示得构件组合就是否能达到此目得？ 如果不能，该如何修改？（试提出四种修改方案）。
1
2
3
4
图2-39

解答：此方案有组成原理上得错误，因为它得自由度为零，不能运动。，修改方案如解图2-39a,b,c,d。

解图2-39b
解图2-39a

解图2-39d
解图2-39c