机械设计基础
习题参考答案
第2章平面机构的自由度和速度分析
2-1画运动简图。
4
3
5
2
1
2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮 1输入，使轴 A连
续回转；而固装在轴 A上的凸轮 2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头 4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
3
4
2
1
5
解答：原机构自由度
运动产生干涉
F=33-24-1=0，不合理，改为以下几种结构均可：
2-3 试计算图 2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
K
L
F
J
C
D
M
E
D
B
F
A
A
C
I
E
B
a)
b)
解答：a)
n=7;Pl=9;Ph=2，F=3
7-2
9-2=1
L处存在局部自由度，
D处存在虚约束
b)
n=5;Pl=6;Ph=2，F=3
5-2
6-2=1
E、B处存在局部自由度，
F、C处存在虚约束
2-4试计算图
2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
C
A
C
B
B
D
A
D
(a)
(b)
解答：a)
n=4;Pl=5;Ph=1，F=3
4-2
5-1=1
A处存在复合铰链
b)
n=6;Pl=7;Ph=3，F=3
6-2
7-3=1
B、C、D处存在复合铰链
2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
B
A
C
D
E
解答：a)
n=7;Pl
h
7-2
10=1C处存在复合铰链。
=10;P=0，F=3
b)
n=7;Pl=10;Ph=0，F=3
7-2
10=1
E
B
C
D
A
c)
n=3;Pl=3;Ph=2，F=3
3-2
3-2=1D处存在局部自由度。
d)
n=4;Pl=5;Ph=1，F=3
4-2
5-1=1
H
E
G
C
D
F
A
I
B
C
H
G
E
D
B
A
J
F
G
e) n=6;Pl=8;Ph=1，F=36-2 8-1=1 B处存在局部自由度， G、G处存在虚约束。
f) n=9;Pl=12;Ph=2，F=39-2 12-2=1 C处存在局部自由度， I处存在复合铰链。
2-6计算自由度
F=3*9-2*12=3
F=3*4-2*4-2=2
2-7判断是否具有确定运动。
F=3*5-2*7=1，有确定运动
F=3*5-2*7=1，有两个主动见，无确定运动
第3章 平面连杆机构
3-2举出至少 3个基本型式的平面四杆机构应用实例，并画出机构运动简图。
解：此题须画出机构简图，标出各铰链点及原动件，具体答案根据实际情况。
3-3
题
3-3
图所示铰链四杆机构中，已知
BC=100mm，
CD=70mm，
AD=60mm
，AD
为机架。试
问：（
1）若此机构为曲柄摇杆机构，且
AB
为曲柄，求
AB
的最大值；
C
（2）若此机构为双曲柄机构，求 AB最小值；（3）若此机构为双摇杆机
B
构，求AB的取值范围。
（1）AB≤30mm
A
D
2）AB≥90mm
3）AB∈(30,90)∪(110,230)
解：（1）根据题意： AB为最短杆，且满足杆长之和条件，即：
AB+BC≤CD+AD，得：AB≤30mm，AB杆最大值为 30mm。
（2）若此机构为双曲柄机构，那么
AD
一定为最短杆，即：
AD+BC
≤CD+AB
，得：
AB≥90mm，AB
杆最小值为
90mm。
（3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件，
分三种情况讨论，其一：
AB
是最短杆，则有：
AB+BC
＞CD+AD
，
得：60＞AB＞30；其二：
AB
不是最短杆也不是最长杆，则
AD
为最短杆，有： AD+ BC＞
AB+CD，得：90＞AB＞60；其三：AB是最长杆，则有：
AD+AB＞BC+CD，得：AB＞110，又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证：
AB＜BC+CD+AD=230，即230＞AB＞110。
综上所述，AB的取值范围为：AB∈(30,90)∪(110,230)。
3-4解：传动角rminr141.65，rmax
180
r2180
108.6371.37，
传动角