第三章部分题解参考
3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋
转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？
习题3-5图
习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：
F?3n?2P5?P4 ?3?3?2?4?1 ?0其中：滚子为局部自由度
计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。 解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为：
F?3n?2P5?P4 ?3?4?2?5?1 ?1②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为：
F?3n?2P5?P4 ?3?3?2?3?2 ?13-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。
习题3-6(a)图 习题3-6(d)图
解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)
的两种形式。 自由度计算：
F?3n?2P5?P4?3?3?2?4?0?1
- 1 -
习题3-6(a)解图(a)
习题3-6(a)解图(b)
解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)
的两种形式。 自由度计算：
F?3n?2P5?P4?3?3?2?4?0?1
习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)
3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) F?3n?2P5?P4?3?7?2?10?0?1
A、B、C、D为复合铰链
原动件数目应为1
说明：该机构为精确直线机构。当满足BE=BC=CD=DE，
- 2 -
AB=AD，AF=CF条件时，E点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF
解(b) F?3n?2P5?P4?3?5?2?7?0?1
B为复合铰链，移动副E、F中有一个是虚约束 原动件数目应为1
说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其
剪切。剪切时剪刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相等，以防止较厚的被剪物体的压缩或拉伸。
解(c) 方法一：将△FHI看作一个构件
F?3n?2P5?P4?3?10?2?14?0?2
B、C为复合铰链
原动件数目应为2
方法二：将FI、FH、HI看作为三个独立的构件
F?3n?2P5?P4?3?12?2?17?0?2 B、C、F、H、I为复合铰链 原动件数目应为2 说明：该机构为剪板机机构，两个剪刀刀口安装在两个滑块
上，主动件分别为构件AB和DE。剪切时仅有一个主动件运动，用于控制两滑块的剪切运动。而另一个主动件则用于控制剪刀的开口度，以适应不同厚度的物体。
解(d) F?(3?1)n?(2?1)P5?(3-1)?3?(2?1)?5?1
原动件数目应为1
说明：该机构为全移动副机构（楔块机
构），其公共约束数为1，即所有构件均受到不能绕垂直于图面轴线转动的约束。
解(e) F?3n?2P5?P4?3?3?2?3?0?3
原动件数目应为3
说明：该机构为机械手机构，机械手头部装有弹簧夹手，以便夹取物体。三个构件分别
由三个独立的电动机驱动，以满足弹簧夹手的位姿要求。弹簧夹手与构件3在机构运动时无相对运动，故应为同一构件。
3-10 找出图3-42所示机构在图示位置时的所有瞬心。若已知构件1的角速度?1，试求图中
机构所示位置时构件3的速度或角速度（用表达式表示）。
解(a) v3?vP13??1lP13P14（←） 解(b) v3?vP13??1lP13P14（↓）
- 3 -
解(c) ∵ vP13??1lP13P14??3lP13P34（↑） 解(d) v3?vP13??1lP13P14（↑）
∴ ?3?lP13P14?1（?） lP13P34
第六章部分题解参考
6-9 试根据图6-52中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。
习题6-9图
解 (a) ∵ lmax?lmin?110?40?150＜?l其余?90?70?160
最短杆为机架
∴ 该机构为双曲柄机构
(b) ∵ lmax?lmin?120?45?165＜?l其余?100?70?170 最短杆邻边为机架
∴ 该机构为曲柄摇杆机构
(c) ∵ lmax?lmin?100?50?150＞?l其余?70?60?130
- 4 -
∴ 该机构为双摇杆机构
(d) ∵ lmax?lmin?100?50?150＜?l其余?90?70?160
最短杆对边为机架 ∴ 该机构为双摇杆机构
6-10 在图6-53所示的四杆机构中，若a?17，c?8，d?21。则b在什
么范围内时机构有曲柄存在？它是哪个构件？
解 分析：⑴根据曲柄存在条件②，若存在曲柄，则b不能小于c；若b=c，则不满足曲柄存
在条件①。所以b一定大于c。 ⑵若b＞c，则四杆中c为最短杆，若有曲柄，则一定是DC杆。 b＞d： lma?xlmi?nb?c≤?l其余?a?d
∴ b≤a?d?c?17?21?8?30 b＜d： lma?xlmi?nd?c≤?l其余?a?b ∴ b≥d?c?a?21?8?17?12
结论：12≤b≤30时机构有曲柄存在，DC杆为曲柄
6-13 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。AD在铅垂线上，要求踏板CD在水平位置上下各
摆动10°，且lCD=500mm，lAD=1000mm。试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。
解 lAB??lAB?0.01?7.8?0.078 m?78 mm
lBC??lBC?0.01?111.5?1.115 m?1115 mm
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机械设计基础课后习题答案
