= 3×7－2×9－2 = 1
②高副低代
用附加杆 DB 和 GK 及转动副 B 和 D 、G 和 K 来代替两高副，代 换后的机构为仅含低副的机构。此 时，n = 9, pl = 13, ph = 0
F = 3n - 2 pl - ph = 3×9－2×13－0 = 1
该机构由两个Ⅱ级杆组和一个Ⅲ杆
4
ω1 2
5 3
4
ω1 2
3
4 6
ω1 2
5 3
4
ω1 2
5 3
4
ω1 2
5 3
整理ppt
解：
机构的自由度，
n = 4, pl = 6, ph = 0 F = 3n - 2 pl - ph
= 3×4－2×6－0 =0
F＜机构原动件数
不能运动。
修改：
增加机构自由度的 方法是：在机构的 适当位置添加一个 活动构件和一个低 副或者用一个高副 代替原来机构中的 一个低副。 10
机械原理典型例题（第二章） ——结构分析
2011.9
整理ppt
1
例1：试绘制图示偏心回转油泵机构的运动简图。图中偏心轮
1 绕固定轴心A转动，外环2上的叶片在可绕轴心 C 转动的圆 柱 3 中滑动。当偏心轮连续转动时，将低压油由右端吸入，
高压油从左端排出。
解：
选取合适的比例尺绘 制运动简图；
C
B A
机构的运动传递没有影响，故引 入了虚约束。
将机构中的虚约束部分去掉不计，
C处为复合铰链，
n = 5, pl = 7, ph =0 F = 3n - 2pl - ph
= 3×5－2×7－0
=1
整理ppt
3
例3: 计算图示机构的自由度。
解：
D 点是三构件相铰接的复
合铰链， 凸轮从动件的滚子G引入
计算机构自由度
n = 3, pl = 4, ph =0 F = 3n - 2 pl - ph
= 3×3－2×4－0
=1
结论：此机构为曲柄
滑块机构，需要一个
原动件。
整理ppt
2
例2：计算图示精压机构的自由度
解：
该机构中存在结构对称部分，从 运动传递的独立性来看，有机构
ABCDE 就可以了，其余部分对
任何相对运动。
A.可以 B.不能 4）在机构中主动件数目 B
运动。
C.不一定 机构自由度数目时，该机构具有确定的
A.小于 B.等于 C.大于
5）平面机构中运动副引入的约束的数目最少为 B 个。
A.一个
B.两个
C.三个整理ppt
12
1.选择题：
6）平面机构中自由度数目最多为 A 个。 A.一个 B.两个 C.三个
6 F
5
B
4
7
2 3
A
E
O1
8
2
39
C
A
G
E
13
10
D
11
H 12
6 F 5
B
O1
D 11 H
12
整理ppt
解：
ABCD四个滚子为 局部自由度；
8
9 连杆4、7、10、
C 3 13为虚约束；
G
机构自由度F
n=5, Pl=5, Ph=4 F=3n-2Pl-Ph =3×5-2×5-4
=1
6
例6：计算图示机构的自由度，作出仅含低副的低代机构。来自虚约束。F A
I处有一个高副虚约束。
机构ABCDEF为平行四边形 机构，构件EF及引入的约束 为虚约束。
机构自由度F
n=6, Pl=7, Ph=2
F=3n-2Pl- Ph =3×6-2×7-2
整理ppt =2
5
例5：图示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图， 计算其自由度。凸轮1为原动件，当其转动时，分别推动装于 四个活塞上的ABCD处的滚子，使活塞在相应的汽缸内往复运 动。连杆长度AB=BC=CD=AD。
① 以构件1、2为原动件：
6-5为Ⅱ级杆组；3-4为Ⅱ级杆组
机构为Ⅱ级机构。
2 1
以构件2、6为原动件：
7
1-3-4-5为Ⅲ级杆组，机构为Ⅲ
2
级机构。
6
以构件1、6为原动件：
不同的原动件，组成机构的杆 组与级别不相同。
4-5为Ⅱ级杆组；2-3为Ⅱ级杆组
机构为Ⅱ级机构。
整理ppt
9
例9：图示牛头刨机构设计方案图。设计者的意图是动力由曲 柄1输入，通过滑块2使摆动导杆3做往复摆动，并带动滑枕4 往返移动以达到刨削的目的。试分析此方案有无结构组成原理 上的错误，若有，请说明原因并修改。（作业：补充修改方案）
基本概念题
整理ppt
11
1.选择题：
1）当机构的自由度F>0，且 B 原动件数，则该机构即具有确定的 相对运动。
A.小于
B.等于 C.大于 D.大于或等于
2）有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件
将他们串成一个平面机构，则其自由度等于 B 。
A.0 B.1 C.2
3）机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间 B 产生
7）平面机构中若引入一个高副将带入 A 个约束。 A.一个 B.两个 C.三个
8）平面机构中若引入一个低副将带入 B 个约束。 A.一个 B.两个 C.三个
n = 9, pl = 13, ph = 0
F = 3n - 2pl - ph
整理ppt = 3×9－2×13 = 1
7
例7: 计算图示机构的自由度，作出仅含低副的替代机构，并 进行机构组成分析，确定杆组和机构的级别。
解：
①计算机构的自由度 F 处为复合铰链，
G 处为局部自由度，则
n = 7, pl = 9, ph = 2 F = 3n - 2 pl - ph
一个局部自由度，凸轮与 大齿轮固结为同一构件。
n = 9, pl = 12, ph = 2 F = 3n - 2pl - ph
= 3×9－2×12－2 =1
整理ppt
4
例4：图示机构中，AB∥=EF ∥=CD，试计算机构自由度。
G H
C D
I
解：
C处为复合铰链， m=3；
E
B G处为局部自由度；有一个
组与原动件组成，故机构为Ⅲ级机
构。
整理ppt
8
例8: 计算图示机构的自由度，并进行机构组成分析， 确定杆组和机构的级别。
解：
A
2
计算机构的自由度
1 1
3 33
7
4
44
5
66
55
A处为复合铰链，则
n = 6, pl = 8, ph = 0 F = 3n - 2 pl - ph
= 3×6－2×8－0 =2 机构的组成
解：
计算机构的自由度
C 处为复合铰链，
H处为局部自由度，
F 和 G 处的移动副一个算作虚约束
n = 8, pl = 11, ph = 1 F = 3n - 2pl - ph
= 3×8－2×11－1 = 1
高副低代
滚子和移动凸轮在高副接触点 K 处 的曲率中心分别为 H 和 O 点，则用 附加杆 HO 和转动副 H 和 0 来代替 高副 K，代换后的机构为仅含低副 的机构。此时，