第二章机构的结构分析
一、试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。

图a) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。

图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。

n= 3
p L = 4 p H= 0
p'= 0 F'= 0
F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′
= 3×3－（2×4＋0－0）－0
= 1
图b) 缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。

解：自由度计算：画出机构示意图：
n= 3
p L= 4 p H= 0
p'= 0 F'= 0
F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′= 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1
观察方向3
2
4
1
4
3
2
1
图c ）所示为一具有急回作用的冲床。

图中绕固定轴心A 转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B 点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C 转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。

当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。

试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

解：1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b)
2) 分析机构是否具有确定运动
n= 5 p L = 7 p H = 0 p '= 0 F '= 0
F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×5－(2×7＋0－0)－0 ＝ 1
机构原动件数目＝ 1 机构有无确定运动？ 有确定运动
想一想
1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗?
2 为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE 即可，为什还要引入机构ABC ？(可在学过第三章后再来想想)
b ) μl = 1 mm/mm
5
3 (4)
2
1 6
7
二、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，并提出修改方案。

解 1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b)
2) 分析是否能实现设计意图 n= 3
p L = 4 p H = 1
p '= 0 F '= 0
F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′ =3×5－(2×7＋0－0)－0 = 1
机构有无确定运动？ 有确定运动 能否实现设计意图？ 不能
3) 提出修改方案（图c ）
c )
b ) μl = 1 mm/mm
4 5
3
2
b 3’’ b
4
5 3
2
1’
1
4
3
2
1
1’
A
想一想：
1．通过本题．你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会? 2．计算机构自由度的目的是什么?
3．当机构的自由度小于1时，可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？
三、计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

n= 8 p L= 10 p H = 2
p'= 0 F'= 1
F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′
=3×8－(2×10＋2－0)－1= 1
n= 8 p L= 10 p H= 2
p'= 1 F'= 1
F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′
=3×8－(2×10＋2－1)－1= 2
复合铰链
局部自
由度
虚约束
局部自
由度复合铰链
n= 10 p
L
= 14 p H= 1
p'= 1 F'= 1
F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′
=3×10－(2×14＋1－1)－1= 1
复合铰链
虚约束
局部自由度。