发布时间 : 星期五 文章机械原理（西工大第七版）习题册答案1 - 7章更新完毕开始阅读189ed65d0408763231126edb6f1aff00bed570ed
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题2-1 图a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组成的凸轮机构使冲头4
432545632(a)1(b)1435254326上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修
6(c)1(d)1题2-1讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一
改方案。
个构件（相当于增加3个
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(图2-1a)
自由度）和1个低副（相
2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构
当于引入2个约束），如图
的自由度。尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和
2-1（b）（c）所示，这样
凸轮2是固装在轴A上，只能作为一个活动件，故
就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个
n?3 pl?3 ph?1
低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。
F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0
原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即
题2-2 图a所示为一小型压力机。图上，齿轮1与偏
不能实现设计意图。
心轮1’为同一构件，绕固定轴心O连续转动。在齿轮5
分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组
上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而
成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。
使摆杆4绕C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮1’、连
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活
杆2、滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉
动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。试绘制
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图
其机构运动简图，并计算自由度。
2-1b)。
解：分析机构的组成：
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图
此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆
2-1c)。
3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平
成。偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆
面高副(图2-1d)。
4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8
-可编辑修改-
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均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5
与滚子6组成高副。故 解法一：n?7 pl?9 ph?2
向从阀5中排出，从而形成真空。由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构
的运动简图，并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图题2-3所
示)
F?3n?2pl?ph?3?7?2?9?2?1
解法二：n?8 pl?10 ph?2 局部自由度
F??1
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?8?2?10?2?1?1
４Ｃ２３Ａ１题2-3
题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1按图示方向连续转动时，可将设备中的空气按图示空气流动方
题2-4Ｂ
2) n?3 pl?4 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?0?1
题2-4 使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算
其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-4所示) 2)
n?7 pl?10
ph?0
-可编辑修改-
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F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?1
题2-6 试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连杆组合机构（图中在D处为铰接在一起的两个滑块）；图c为一精压机机构。并问在图d所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？
题2-5 图a所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能保持人行走的稳定性。若
以颈骨1为机架， 试绘制其机构运动简图和计算其
自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构运动简图。 解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图如虚线所
示。(如图2-5所示) 2) n?5 pl?7 ph?0
题2-5F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1 -可编辑修改-
为什么？
解： a) n?4 pl?5
ph?1
F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1
b) 解法一：n?5 pl?6 ph?2
F?3n?2pl?ph?3?5?2?6?2?1
解法二：n?7 pl?8 ph?2 虚约束
p??0 局部自由度 F??2
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F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?塞和机架组成。凸轮与2?1
c) 解法一：n?5 pl?7 ph?0
1OA23E(b)F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
解法二：n?11 pl?17 ph?0
4个滚子组成高副，4
个连杆、4个滚子和4个活塞分别在A、B、C、D处组成三副复合铰链。4个活塞与4个缸（机架）均组成移动
副。 解法一：
??3n??2?10?0?3?6?2 虚约束p??2pl??ph局部自由度 F??0
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?11?(2?17?0?2)?0?1
d) n?6 pl?7 ph?3
n?13 pl?17
ph?4
虚约束： 因为
F?3n?2pl?ph?3?6?2?7?3?1
齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。 齿条7与齿轮5的啮合为高副（因中心距未被约束，
故应为双侧接触）将提供2个约束。
题2-7试绘制图a所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。并计算其机构的自由度（图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子，使活塞在相应得气缸内往复运动。图上
AB=BC=CD=AD）。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-7(b)所
示)
2) 此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活
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AB?BC?CD?AD，4和5，6和7、8和9为不影
响机构传递运动的重复部分，与连杆10、11、12、13所
带入的约束为虚约束。机构可简化为图2-7（b） 重复部分中的构件数n??10 低副数pl??17 高
??3 局部自由度F???3 副数ph??3n??2?17?3?3?10?3?4 p??2pl??ph局部自由度 F??4
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?13?(2?17?4?4)?
解法二：如图2-7（b） 局部自由度 F??1