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第1章 平面机构的结构分析 131.3 试题精选和答题技巧 图1-1例1-1 如例1-1(a)图所示是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，以达到刨削的目的。试问图示的构件组合是否能达到此目的？ 如果不能，该如何修改？ 解题要点： （1）增加一个低副和一个活动构件； （2）用一个高副代替低副。 解：首先计算图1-1方案草图的自由度。 n=4，=6，=0说明如果按此方案设计不能成为机构，是不能运动的。必须做修改，以达到设计目的。 (a)修改方案见例1-1图(b)(i) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i) 例1-1图 例 1-2 如例1-2(a)图所示，已知： DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。 例1-2(a)图 解题要点： 这是同时具有复合铰链、局部自由度和虚约束的典型例题。计算自由度时要注意D、E为复合铰链；滚子绕自身几何中心B的转动自由度为局部自由度；由于DFHIGE的特殊几何关系，构件FG的存在只是为了改善平行四边形DHIE的受力状况等目的，对整个机构的受力不起约束作用，故FG杆及其两端的转动副所引入的约束为虚约束。在计算机构自由度时，除去FQ杆及其带入的约束、除去滚子引入的局部自由度并将其与杆2固连，得如例1-2(b)图所示。 例1-2(b)图 解：根据例1-2(b)图计算机构的自由度： n=8，=11，=1=1例1-3 计算例1-3(a)图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。 例1-3图 解题要点： 滚子B带来一个局部自由度，应除去滚子引入的局部自由度，即将其与构件2固连；H、I之一引入一个虚约束，计算自由度时只算一个低副。 解：根据例1-3图计算机构的自由度： n=6，=8，=1=1例 1-4 如例1-4图所示, 已知HG=IJ，且相互平行；GL=JK，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。 例1-4 图 解题要点： 滚子C带来一个局部自由度，应除去滚子引入的局部自由度，即将其与构件2固连；虚线框部分可以看成虚约束，计算自由度时应不予考虑；G为复合铰链。 解：根据例1-4图计算机构的自由度： n=8,，=11，=1=1例 1-5计算如例1-5图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出）。 解题要点：注意C为复合铰链。 解：根据例1-5图计算机构的自由度： n=7，=10， =0， =1 例1-5图 例1-6图例 1-6计算如例1-6图所示机构的自由度 。(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出）。 解题要点： C为复合铰链；G、I之一为虚约束；滚子B带来一个局部自由度，应除去滚子引入的局部自由度，即将其与构件2固连。 解：根据例1-6图计算机构的自由度： n=7，=9，=0 例 1-7计算如例1-7图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。 例1-7图 解题要点： D为复合铰链；HI或滑块9之一为虚约束；滚子B带来一个局部自由度，应除去滚子引入的局部自由度，即将其与构件2固连。 解：根据例1-7图计算机构的自由度：n=8，=11，=1例 1-8 计算如例1-8图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。 例1-8图 解题要点： G为复合铰链；CD为虚约束；滚子B带来一个局部自由度，应除去滚子引入的局部自由度，即将其与构件2固连。 解：根据例1-8图计算机构的自由度： n=12，=17，=1 例 1-9 计算如例1-9图所示，已知ADBECF ，并且AD=BE=CF；LN=MN=NO , 构件1、2为齿轮，且齿轮2与凸轮固联。试计算其自由度（若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出）。 例1-9图 解题要点： F、I为复合铰链；BE，MN或滑块15之一为虚约束，G、H之一，J、K之一为虚约束；滚子带来一个局部自由度，应除去滚子引入的局部自由度，即将其与构件3固连。 解：根据例1-9图计算机构的自由度：n=13，=18，=2 例1-10(a)图例1-10 计算例1-10(a)图所示机构的自由度，分别以构件2、4、8为原动件确定机构的杆组及机构的级别。 解题要点： 正确区分或级杆组。 解：计算机构的自由度： n=7，=10，=0 以2为原动件：如例1-10(b)图， 3、4构件可以组成RRP级杆组；5、6构件可以组成RRR级杆组；7、8构件可以组成RRP级杆组。该机构的基本杆组最高级为级，所以以2为原动件时机构为级机构。 例1-10(b)图 以4为原动件：如例1-10(c)图， 2、3构件可以组成RRR级杆组；5、6构件可以组成RRR级杆组；7、8构件可以组成RRP级杆组。该机构的基本杆组最高级为级，所以以4为原动件时机构为级机构。 例1-10(c)图 以8为原动件：如例1-10(d)图，6、7构件可以组成RRR级杆组；2、3、4、5构件可以组成级杆组；该机构的基本杆组最高级为级，所以以8为原动件时机构为级机构。 例1-10(d)例1-11 计算例1-11(a)图所示机构的自由度。并确定机构的杆组及机构的级别。 解题要点： 正确区分或级杆组。 解：如例1-11图所示，计算机构的自由度： n=9，=13，=0 图1-11 例1-11(a)图 例1-11(b)图 如例1-11(b)图所示，2、3构件可以组成RRR级杆组；4、5、6、7构件可以组成级杆组；8、9构件可以组成RRR级杆组；该机构的基本杆组最高级为级，所以机构为级机构。
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