第二章 机构的结构分析
题2-11解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(图2-11a)
2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A上，只能作为一个活动件，故 n?3 pl?3 ph?1
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，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。 (2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
432545632(a)1(b)14352654326(c)1(d)1题2-11
讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。
题2-12解：分析机构的组成：
此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8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
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
题2-13解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图题2-3所示) 2) n?3 pl?4 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?0?1
题2-14
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
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
弯曲90o 时的机构运动简图
题2-15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
F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?1题2-16解： a) n?4 pl?5 ph?1
F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1 A处为复合铰链
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
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?2?1 2、4处存在局部自由
度
c) 解法一：n?5 pl?7 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
解法二：n?11 pl?17 ph?0
??3n??2?10?0?3?6?2 局部自由度 F??0 虚约束p??2pl??phF?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?11?(2?17?0?2)?0?1 C、F、K 处存在复
合铰链
d) n?6 pl?7 ph?3
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2-18解：1)未刹车时，刹车机构的自由度
n?6 pl?8 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?6?2?8?0?2
2)闸瓦G、J之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度
n?5 pl?7 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
3)闸瓦G、J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度
n?4 pl?6 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?4?2?6?0?0
题2-20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个活塞和机架组成。凸轮与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：
n?13 pl?17 ph?4虚约束：
因为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）
??3 局部自由度F???3 重复部分中的构件数n??10 低副数pl??17 高副数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)?4?1
解法二：如图2-7（b） 局部自由度 F??1
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?3?(2?3?1?0)?1?1
题2-21解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-11所示) 2) E处为销槽副，销槽两接触点公法线重合，只能算作一个高副。
n?4 pl?5 ph?1
F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1题2-23解：1)计算此机构的自由度