汽车机械基础习题册（第4版） 项目1-答案

PAGEPAGE1项目1汽车常用机构认知一、填空题1．机构的自由度2．33．直接接触、连接4．点、线、面5．低副、高副6．面、点或线7．回转、移动8．两个9．一个10．311．原动件、从动件12.两倍粗实线、小方块13．F

=

3n

−

2PL−

PH14．大于零、原动件15．曲柄、摇杆、连杆16．曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构17．移动18．小于、等于19．双摇杆机构20．双摇杆机构21．急回22．压力、传动、传力23．摇杆、曲柄24．惯性25．曲柄摇杆机构26．双曲柄机构27．正平行、反平行28．双摇杆机构、等腰梯形机构29．曲柄摇杆机构30．没有31.连杆、活塞、曲柄滑块32．凸轮、从动件、机架33．盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮34．高35．凸轮曲线轮廓或凹槽36．越小37．凸轮38．凸轮轴上置、凸轮轴中置、凸轮轴下置39．间歇40．棘轮二、单项选择题1．A2．B3．A4．C5．A6．A7．B8．B9．C10．A11．A12．A13．B14.A15．C16．B17．B18．B19．B20．A21．D22．A23．B24.C25．A26．B27．A28．C29．A30．C三、判断题1．√2．√3．√4．×5．×6．×7．√8．√9．√10．×11．×12．×13．√14．×15．√16．√17．×18．√19．√20．√21．√22．×23．×24．√25．√26．√27．×28．√29．√30．×四、简答题1．【参考答案】答：（1）在机构中，使两构件直接接触，并能产生一定相对运动的连接，称为运动副。（2）按照两构件间的接触特性，通常把平面运动副分为低副和高副。低副根据两构件间允许的相对运动形式不同，又可分为回转副和移动副。（3）由于低副中两构件之间的接触为面接触，因此，承受相同载荷时，压强较低，不易磨损，使用寿命较长，故传力性能较好。所以，机构中广泛采用低副。2．【参考答案】答：两构件组成运动副后，就限制了两构件间的某些相对运动，这种限制称为约束。构件受到约束后自由度便随之减少，运动副引入的约束数等于构件失去的自由度数。3．【参考答案】答：（1）机构是多个构件的实体组合，且各构件之间具有确定的相对运动。（2）机构中的构件按其运动性质不同可分为机架、原动件和从动件三类。4．【参考答案】答：（1）机构相对于其机架所具有的独立运动数目，称为机构的自由度。（2）计算机构自由度的注意事项包括：复合铰链、局部自由度和虚约束。5．【参考答案】答：（1）机构自由度的计算公式：F

=

3n

−

2PL

−

PH

。（2）F：机构自由度；n：活动构件数，PL：低副数，PH：高副数。6．【参考答案】答：曲柄滑块机构的运动简图7．【参考答案】答：（1）铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构3种基本类型。（2）实例：曲柄摇杆机构--汽车刮水器；双曲柄机构--机车车轮联动机构、车门启闭机构；双摇杆机构--汽车前轮转向机构。8．【参考答案】答：（1）AB为从动件，作往复摆动；CD为原动件，作整周转动。（2）该机构属于曲柄摇杆机构。（3）曲柄CD通过连杆BC带动摇杆AB作往复摆动，进而带动刮水器片（AB延长线）作往复摆动，清除玻璃雨滴和污渍。9．【参考答案】答：（1）平面四杆机构中回程比推程的平均速度快的运动特性，称为急回特性。（2）当q＞0°时，K＞1，机构具有急回特性。10．【参考答案】答：（1）曲柄通过连杆作用于摇杆上C点的力F与受力点C的绝对速度vc之间所夹的锐角α称为压力角。压力角的余角，即连杆与从动件间所夹的锐角称为传动角，用γ表示。（2）压力角越小，传动角越大，机构的传力效果越好。11．【参考答案】答：（1）在曲柄摇杆机构中，若摇杆为原动件，曲柄为从动件，则当摇杆处于两极限位置时，从动曲柄与连杆共线，主动摇杆通过连杆传给从动曲柄的作用力通过曲柄的转动中心。此时，曲柄的压力角α=90°，传动角γ=0°，无法推动曲柄转动，机构的这个位置称为死点位置。（2）单缸发动机有死点位置，产生不确定运动现象；飞机起落架有死点位置，可使飞机着陆可靠。（3）通常利用构件的惯性作用，使机构通过死点，缝纫机就是借助带轮的惯性使机构通过死点位置的；单缸发动机的曲轴在运动过程中，是依靠具有较大质量的飞轮的惯性，顺利通过死点位置（活塞处于上、下止点），并使从动曲柄转向不变的。12．【参考答案】答：铰链四杆机构的3种基本类型的判别方法：①当最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和时，可得到如下结论。a．若最短杆为连架杆，该机构一定是曲柄摇杆机构。b．若最短杆为机架，该机构一定是双曲柄机构。c．若最短杆为连杆，该机构一定是双摇杆机构。②当最短杆与最长杆的长度之和大于其他两杆的长度之和时，无论以哪一个构件为机架，都无曲柄，机构只能是双摇杆机构。③当构件的长度具有特殊的关系，如不相邻的杆的长度两两分别相等时，该机构无论以哪个构件为机架，都是双曲柄机构（正平行双曲柄机构或反平行双曲柄机构）。13．【参考答案】答：（a）最短杆40与最长杆120之和与其他两杆之和的关系为：40+120＜100+70，又因为最短杆为连架杆，所以此四杆机构为曲柄摇杆机构。（b）最短杆40与最长杆120之和与其他两杆之和的关系为：40+120＜100+70，又因为最短杆为机架，所以此四杆机构为双曲柄机构。（c）最短杆40与最长杆120之和与其他两杆之和的关系为：40+120＜100+70，又因为最短杆为连杆，所以此四杆机构为双摇杆机构。14．【参考答案】答：（1）曲柄滑块机构和曲柄摇块机构是铰链四杆机构的演化形式。（2）内燃机机构是曲柄滑块机构的应用，自卸车翻斗机构是曲柄摇块机构的应用。15．【参考答案】答：（1）凸轮机构的主要优点是结构简单、工作可靠、设计方便，只要做出适当的凸轮曲线轮廓，就可以使从动件实现预定的复杂运动。其缺点是凸轮曲线轮廓加工较为困难，对凸轮曲线轮廓精度要求高时，需用数控机床进行加工。而且，凸轮副是接触形式为点接触或线接触的高副，接触应力较大，易磨损。（2）内燃机配气机构采用的是凸轮机构。16．【参考答案】答：（1）凸轮的形状有盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三种类型。（2）盘形凸轮是凸轮的最基本形式。它是一个绕固定轴线转动并具有变化向径的盘形构件，结构简单，应用最广。17．【参考答案】答：（1）尖顶从动件结构最简单，能与任何复杂的凸轮轮廓保持接触，故可使从动件实现任意的运动规律。但尖顶易磨损，仅适用于传力不大、低速及要求传动灵敏的场合，如仪表、记录仪等。（2）曲面从动件以曲面与凸轮轮廓接触。这种从动杆在生产中应用较多。（3）滚子从动件的端部铰接一个滚子，并以滚子与凸轮轮廓接触。由于滚子与凸轮轮廓是线接触，又是滚动摩擦，磨损较小且均匀，所以，它可用于传递较大的力，故应用最广泛。（4）平底从动件以平底与凸轮轮廓接触。由于平底与凸轮之间容易形成楔形油膜，因此利于润滑和减少磨损。不计摩擦时，凸轮给从动件的作用力始终垂直于平底，传动效率较高，故常用于高速凸轮机构中。平底从动件不能与具有内凹或凹槽轮廓的凸轮相接触。18．【参考答案】答：（a）图有3个运动副（移动副、回转副、高副--点接触），（b）图有4个运动副（移动副、回转副（2个）、高副--线接触），（c）图有3个运动副（移动副、回转副、高副--线接触）。19．【参考答案】答：棘轮机构的工作原理：当摇杆逆时针摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，推动棘轮转过一定角度，而制动棘爪，则在棘轮的齿上滑过；当摇杆顺时针摆动时，驱动棘爪在棘轮的齿上滑过，而制动棘爪，将阻止棘轮作顺时针转动，故棘轮静止不动。因此，摇杆作连续的往复摆动时，棘轮作单向间歇转动。20．【参考答案】答：（a）F

=

3n

−

2PL

−

PH

=

3×8−

2×11

−

1×1=

1（b）F

=

3n

−

2PL

−

PH

=

3×9−

2×12

−

1×2=

1五、扩展思考题1.【参考答案】答：通常利用飞轮或构件自身的惯性作用越过死点位置。图1-6所示的曲柄连杆机构是利用飞轮的惯性通过死点位置的。2.【参考答案】答：发动机工作时，曲轴通过定时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮的上升段顶起挺柱时，经推杆和气门间隙调整螺钉推动摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧使气门开启。当凸轮的下降段与挺柱接触时，气门在气门弹簧力的作用下逐渐关闭。四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2:1。3.【参考答案】答：单缸内燃机曲柄滑块机构在做功时气体推动活塞（滑块）运动，活塞推动连杆带动曲轴旋转。活塞与气缸体组成移动副；活塞与连杆，连杆与曲轴，曲轴与壳体之间组成回转副。运动经小齿轮传到大齿轮，它们之间是线接触，组成高副；小齿轮与机架组成回转副；齿轮与凸轮连在一起为同一构件，凸轮与推杆之间是点或线接触，组成高副；推杆与机架组成移动副。4.【参考答案】答：卷轴机构的核心元件是一个重力摆锤。当汽车突然停止时，惯性会导致摆锤向前摆动。摆锤另一端的棘爪会抓住固定在卷轴上的一个带齿棘轮。由于棘爪卡住了其中一个轮齿，因而齿轮便无法逆时针旋转，从而使与之相连的卷轴也无法旋