机械原理题目: 请分析图中机构自由度如何确定，并判断该机构是否具有确定的运动？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-01-12 17:51 标签： 卡方检验自由度确定
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二0一 一年上学期《机械原理》期中考试试卷
5、 机构中的虚约束，如果制造、安装精度达不到时会成为真实约束。
) 6、当机构的自由度F ＞0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。
7、在平面机构中一个低副引入一个约束。
) 8、具有局部自由度和虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当去除局部自由度和虚约束。在机构的结构设计中应尽量避免采用虚。
一、选择（每题2分，共20分） 1、一种相同的机构___组成不同的机器。
A 、可以B 、不能C 、不一定
2、平面机构中若引入一个低副将带入___个约束 A 、1 B、2 C、3
3、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间___产生任何相对运动。 A 、不能 B 、可以 C 、不一定 4、基本杆组的自由度应为___。 A 、-1 B、0 C、1 D、2
5、平面机构中若引入一个高副将带入___个约束。 A 、1 B、2 C、3
6、机构运动确定的条件是___。 A 、F=1 B、F ＞1 C、F=原动件数 7、平面机构中自由度数目最少为___个。 A 、1 B、2 C、3
8、杆组是自由度等于___的运动链。 A 、原动件数 B 、1 C、0
9、在机构中, 某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为___。 A 、虚约束 B 、局部自由度 C 、复合铰链
10、有M 个构件构成的复合铰链应包括___个转动副。
A 、M B、M/2 C、M-1 D、M+1 二、判断题（每题2分，共20分）
1、平面机构的级别取决于机构能够分解出的基本杆组的级别。
2、任何机构的从动件系统的自由度都等于0。
3、机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。
4、平面机构高副低代的条件是代替机构与原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。(
9、高副低代是为了对含有高副的平面机构进行分析和研究。
10、任何机构都是由机架加原动件，再加自由度为零的基本杆组组成的。
三、计算图示机构的自由度，并判断是否是机构的。(10分)
四、图示四杆机构，作图比例尺μl =
，ω1=20rad s ，求全部瞬心并用瞬心法求 E 点的速度大小及方向。（10分）
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寻找更多 ""机构自由度的计算例子
机构自由度的计算是机构的结构分析的重要内容。任何一个机构设计好以后，需要做的第一件事情就是计算机构的自由度。
&& 机构自由度的计算公式是
公式本身简单，只需要数出活动构件的数目n，低副的数目pl，高副的数目ph,则自由度就很容易计算了。
使用该公式有一个前提，就是要先判断出一些特殊情况：复合铰链，局部自由度和虚约束，在把这些情况都弄清楚后，再用上述公式计算，才可以得到正确的结果。
下面举一个例子，说明机构自由度的计算方法。计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定运动。如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请直接在题图中标出。
拿到该机构以后，第一步就是找到凸轮M，发现推杆DB尖端有一个滚子，此滚子就是局部自由度。局部自由度几乎永远出现在滚子推杆的凸轮机构中。对于该局部自由度，处理方法是把该滚子B与BD杆焊接在一起，成为一个整体。
接着考察虚约束。虚约束中最常见的就是某一个构件和机架之间有导路重合或者平行的移动副。这里FH构件就在F,G,H三个地方有三个移动副与机架相联，而这三个移动副导路重合。此时只有一个起作用，其它的就是虚约束。对于虚约束，只保留其中一个，其它的全部拿掉。
最后考虑复合铰链。复合铰链出现在转动副的地方，如果在转动副处有2个以上的构件相联，则该铰链就是复合铰链。从上图可以看出，J点有三个构件IJ,KJ,JL相连，所以J是复合铰链。对于复合铰链，在计算转动副的数目时，在此处留心即可，注意这里的转动副数目等于相连的构件数目减1.
综上所述，把局部自由度，虚约束，复合铰链表示出来的结果见下图
这样，把滚子B和BD焊接在一起，从而去掉局部自由度；而去掉G，H这两个虚约束；J点有两个转动副。
&& 下面进入公式的计算。
活动构件：齿轮A，齿轮M，连杆IJ,连杆KJ，连杆JL，滑块L，连杆BD(焊接了滚子B)，连杆DE，连杆FH。共计9个。
&& 低副：A, M, I, K, J(2)，L(2),
C, D, E, F.
共计12个.{注意，这里L处一个转动副，1个移动副，不能算成复合铰链，所谓铰链是指转动副，复合意味着着多个转动副}
高副：齿轮A和齿轮B之间1个，B和凸轮之间1个，共计2个。
&& 由于该机构有一个原动件，原动件的数目 =
自由度的数目，所以该机构有确定的运动。
&& 下面再看一个例子。
同样，先判断局部自由度。它总是出现自凸轮机构处，如果从动件有滚子，那么滚子就是局部自由度。所以这里B处是局部自由度。
&& 接着判断虚约束。同样先看导路重合的移动副。这里H, I
处时杆件HJ与机架之间的两个移动副，其中一个是虚约束。
除此以外，关注在凸轮边上的一个式子，这个式子给出了与铰链K连接的几条线段的几何关系。机构运动简图本来只应该有图形的，如果出现了一些异常的等式，一定要高度警惕，这几乎就意味着一种特殊虚约束的出现。从这个等式可以发现，即便没有LK，滑块M的运动不会改变。所以，连杆LK以及转动副L和K都是虚约束，要拿掉。
最后关注复合铰链。它总是出现在杆件云集的转动副处。从图中可以看出，铰链E点连接3根杆件，所以它是复合铰链。
综上所述，标识局部自由度，复合铰链，虚约束后的机构运动简图如下。
这样，把滚子B和BD焊接在一起，从而处理了局部自由度；去掉移动副H，去掉LK及铰链L和铰链K，从而消除虚约束；至于E点，注意计算的时候是2个转动副。
&& 下面开始使用公式计算自由度。
&& 活动构件：凸轮A，连杆BD（焊接了滚子B）,连杆EC,
连杆EF，连杆EG，连杆HJ，连杆JM，滑块M。共计8个。
低副：A,C,D,E(2),F,G,I,J,M(2).共计算11个。
&& 高副：滚子B与凸轮A之间1个。
&& 再看最后一个例子。
显然，B处---局部自由度；G,H中有一个是虚约束，而D处是复合铰链。标志如下图。
把滚子B和BC杆焊接在一起，则此处BD和BC是一个铰链连接，有一个转动副；去掉H处的移动副以消除虚约束；D点有2个转动副。
&& 活动构件：凸轮A&
连杆CB& 连杆BD&&
连杆DE& 连杆 DF&
连杆GH& 。共计6个。
&& 低副： A&
C& B& D(2)&
&& 高副： 凸轮A和滚子B之间1个。
&& 另外，一般机构自由度计算的结果都会是1，有时候是2.
而出现3以上的数字情况不多见。如果计算的结果是自由度为2以上的数字，一般要仔细检查，看是否有遗漏或者误判。
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机械原理自测题库计算题及答案
导读：机械原理自测题库――分析计算题（共88题），1、试计算图示机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，2、计算图示机构自由度，3、计算图示机构自由度，4、在图示机构中试分析计算该机构的自由度数，5、计算图示机构的自由度，6、试计算图示机构的自由度，7、计算下列机构的自由度（有复合铰链、虚约束和局部自由度请指出），②分别计算其代替后的自由度，机械原理自测题库――分析计算题（共88题）1、试计
机械原理自测题库――分析计算题（共88题）
1、试计算图示机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出）。并判断该机构的运动是否确定（标有箭头的机构为原动件）。若其运动是确定的，要进行杆组分析，并显示出拆组过程，指出各级杆组的级别、数目以及机构的级别。
2、计算图示机构自由度，并判定该机构是否具有确定的运动（标有箭头的构件为原动件）。
3、计算图示机构自由度，并确定应给原动件的数目。
4、在图示机构中试分析计算该机构的自由度数，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，则在图上明确指出。
5、计算图示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。
6、试计算图示机构的自由度。(若有复合铰链、局部自由度或虚约束，
必须明确指出。)并指出杆组的数目与级别以及机构级别。
7、计算下列机构的自由度（有复合铰链、虚约束和局部自由度请指出）
8、图示的铰链四杆机构中,已知lAB=65mm，lCD=90mm，lAD=125mm，lBC=125mm,ω1=10rad/s,顺时针转动,试用瞬心法求:
1)当φ=15°时,点C的速度VC;
2)当φ=15°时,构件BC上(即BC线上或其延长线上)速度最小的一点E的位置及其速度值。
9、在图示的凸轮机构中，已知凸轮1以等角速度ω1=10rad/s转动。凸轮为一偏心圆，其半径R1=25mm，LAB=15mm，LAD=50mm，φ1=90°，试用瞬心法
求机构2的角速度ω2。
10、在图示机构中，已知长度LAB=LBC=20 mm ,LCD=40mm ,∠a=∠β=90°
W1=100(1/S),请用速度瞬心法求C点的速度的大小和方向
11、如图所示偏置曲柄滑块机构。若已知a=20° mm,b=40 mm ,e=10 mm ，试用作图法求出此机构的极位夹角θ、行程速比系数K、行程S，并标出图示位置的传动角。
12、试将图示机构
① 进行高副低代，绘出简图； ②分别计算其代替后的自由度
13、判断下列图示机构为何种铰链四杆机构？并简要说明理由（图中数字代表杆件长度）
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