机械原理历年试卷及答案

机械原理历年试卷汇总及答案

第2章机构的结构分析

一、填空题：

1、机构可能出现的独立运动数目称为机构的o

2、在平面机构中假设引入办个高副将引入个约束，而引入匕个低副将引入

个约束，那么活动构件数〃、约束数与机构自由度厂的关系是。

3、机构具有确定运动的条件是：；假设机构自由度

40,而原动件数＜凡那么构件间的运动是；假设机构自由度广＞0,而

原动件数aF,那么各构件之间。

4、根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副分为、o

5、根据机构的组成原理，任何机构都可以看作是由假设干个依次联接到原动件

和机架上所组成的。

6、在平面机构中，具有两个约束的运副是—副，具有一个约束的运动副是—副。

7、两构件之间为接触的运动副称为低副，引入一个低副将带入个约束。

二、选择题

1、当机构中原动件数目机构自由度数目时，该机构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、某机构为in级机构，那么该机构应满足的充分必要条件是。

A.含有一个原动件组；B.至少含有一个根本杆组；

c至少含有一个II级杆组；D.至少含有一个最高级别为in级的杆组。

3、每四个构件之间的这种可动联接，称为o_

A.运动副；B.移动副；C.转动副；D.IWJ副。

4.根木杆组是自由度等于的运动链。

A.0；B.l；C.原动件数。

5、在图示4个分图中，图是m级杆组，其余都是个n级杆组的组合。

6、图示机构中有虚约束。

A1个B2个C3个D没有

7、图示机构要有确定的运动，需要有原动件。

A1个B2个C3个D没有

三、简答题：

1、机构组成原理是什么？

2、何谓运动副？按接触形式分有哪几种？其自由度、约束数如何？

3、机构中的虚约束一般出现在哪些场合？既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作

用，那么在实际机械中为什么又常常存在虚约束？

四、分析、计算题

1、计算以下图所示机构的自由度，假设有复合校链、局部自由度、虚约束，请指出。

(1)⑵

(BC//DE//GF,BC=DE=GF)

⑶(4)

⑸

〔6〕

2、计算图示机构的自由度，假设含复合校链、局部自由度、虚约束请明确指出，并说明原

动件数是否适宜。

3、计f

••数等于机构的

!本杆组［杆组);

二、选择题

1、B；2^D；3、A；4、A；5、A；6、A；7、A；

三、简答题：

1、任何机构都可以看成是由假设干个根本杆组依次连接丁原动件和机架上而构成的。

2、(1)运动副是两构件间组成的可动联接。(2)按接触形式分为高副和低副。(3)一个平

面高副有两个自由度、一个约束；一个平面低副(转动副或移动副)有一个自由度、两个

约束。

3、(1)在机构中，如果用转动副联接的是两构件上运动轨迹相重合的点，那么引入一个虚

约束；假设两构件上某两点之间的距离始终不变，用双转动副杆将此两点相联，引入一个

虚约束；在机构中，不影响机构运动传递的重复局部将引入虚约束。(2)虚约束的作用是

改善机构的受力状况，增加机构的工作刚度和工作稳定性。

四、分析、计算题

1、计算以下图所示机构的自由度，假设有复合校链、局部自由度、虚约束，请指出。

(1)〃=7，PL=10,〃〃=0,F=3n-2pL-pH=3x7-10x2-0=1；该机构中不存在复合较

链、局部自由度、虚约束。

(2)n-6,pL=8,=1,F=3n-2pt-pH=3x6-8x2-l=l；该机构中D处存在复合较

链，B处存在局部自由度，G、H之一为虚约束。

(3)n=6,pL=8,=1,尸=3〃-2p「p〃=3x6-8x2-1=1；该机构中不存在复合校链,

B处存在局部自由度，DE及I、J之一为虚约束。

(4)〃=6，PL8，P〃=1,F=3n-2pL-pH=3x6-8x2-l=I；该机构中不存在复合较链,

D处存在局部自由度，I、J之一为虚约束。

(5)〃=8/=11,吊=1,F=3n-2PL-PH=3x8-2x11-1=1；该机构中。处为复合钱链,

6处局部自由度，〃或滑块9之一为虚约束，杆6导路之一为虚约束。

(6)〃=7,4=9,匕=2,F=3n-2PL-P}i=3x7-2x9-2=1；机构中A处存在局部自由度,

不存在复合校链和虚约束。

2、计算图示机构的自由度，假设含复合铁链、同部自由度、虚约束请明确指出，并说明原

。或9为虚

高副低代后的低副机构如图a）所示，拆干组如图b）所示。该机构由2个1【级杆组

和1个III级杆组及机架、原动件组成，它属于川级杆组。

a)b)

第3章平面机构的运动分析

一、填空题：

1、相对瞬心与绝对瞬心的相同点是，不同点是；在由N个构件组成的机构中，有个相对瞬

心，有个绝对瞬心。

二、分析、计算题

1、在如下图的齿轮•连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比例/多。

2、在如下图的机构中，各构件的尺寸及原动件1的角速度幼（常数），试求例=90°时，构

件2的角速度g及构件3的角速度①3。

3、图示为一个四校链机构及其速度向量多边形和加速度向量多边形。作图的比例尺分别为:

.八mm,八nun/s“mm/s2

M=10——，//=10-----，f.i=20------o

mmvnunamm

1）按所给出的两个向量多边形，分别列出与其相对应的速度和加速度向量方程式。

2）根据加速度多边形，求出点C的加速度与的大小

3）：在速度多边形中应二15.5mm,在加速度多边形中而二20.5mm,在钱链机构中

五=35mm,丽=13.5〃〃〃，求出构件2的角速度g和构件3的角加速度力（大小和方向）。

4）：在速度多边形中，取线段be的中点e,连接pe并画箭头，且五二24〃〃〃；在加速度多

边形中，连接be,取be的中点e,连接乃e并画箭头，且不e=22帆〃?。利用相似性原理，求

出构件2的中点E的速度嚏和加速度与的大小。

第3章平面机构的运动分析

一、填空题：

1、互作平面相对运动的两构件上瞬时相对速度为零的点、绝对瞬心的绝对速度为零、相对

瞬心的绝对速度不为零、(N-1)(N-2)/2、N-\

二、分析、计算题

1、

1)找到相对瞬心々3。由丁齿轮节圆互作纯滚动，切点的相对速度为零，所以切点就是两

啮合传动齿轮的相对瞬心(，3，《2)。由三心定理得齿轮1、3的相对瞬心片3应在优3与几

连线和几与七连线的交点处，如以下图所示。

2)

pp

1336

/COy=1

lpp

1316

2、

1)求瞬心。/在A点，儿在。点，分在8点；多在过。点的6垂线上无穷远处，该线

即C8延长线，其与D4交点为％；过。点作8垂线交刚延长线于号「如下图。

2)

--------PP

对于，点：可=g•《2%(02=q112''1

耳2巴4

3)对于片点：g标=例.可吊伤=嚼生

।J

3、

⑴速度向量方程式：Vc=+vCB

加速度向量方程式：现+&=。2+唯+必

⑵在加速度多边形中，连接;TC并画上箭头

VCBbe」/、、15.5x10„..,.

(3)co-,=~-=--------=0.44rad/s

lHCBC,内35x10

方向：顺时针

方向：逆时针

(4)在速度多边形中，取线段儿的中点e,连接pe并画上箭头。那么

在加速度多边形中，连接区,取中点e,连接乃e并画上箭头。那么

第4章平面机构的力分析

一、选择题：

1、考虑摩擦的转动副，不管轴颈在加速、等速、减速不同状态下运转，其总反力的作用线

切于摩擦圆。

A)都不可能；B)不全是；C)一定都。

二、分析、计算题

1、以下图所示为按皿=0.001m/mm画的机构运动简图，滑块3为原动件，驱动力P=80N。

各转动副处的摩擦圆如图中所示，滑块与导路之间的摩擦角叩=20°,试求在图示位置，构

件AB上所能克服的阻力矩MQ的大小和方向。

2、以下图所示为按囚,=0.001m/mm绘制的机构运动简图。圆盘1与杠杆2接触处的摩擦角

(p=30°,各转动副处的摩擦圆如图中所示，悬挂点D史的摩擦忽略不计。设重物Q=150N,

试求出在图示位置时，需加在偏心圆盘上的驱动力矩Mi的大小。

第4章平面机构的力分析

一、选择题

1、C

二、分析、计算题

1、首先确定各个运动副中的反力的方向如下图。选取构件3为别离体，再选取力比例尺人,

作出其力多边形，如下图。

在力多边形中,量得力%的长为18mm,力P的长为20mm,

所以凡3=^P=^X80=72N

“2020

构件2为二力杆，所以:《2=&2=&3=72N

最后得构件AB上所能克服的阻力矩MQ的大小为

阻力矩MQ的方向为逆时针方向，如下图。

2、首先确定各个运动副中的反力的方向如下图。选取构件2为别离体，再选取力比例尺〃一

作出其力多边形，如下图。

依据作用力与反作用的关系，得凡R231N

最后得需加在偏心圆盘上的驱动力矩Mi的大小为

第5章机械的效率和自锁

一、填空题：

1、移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是

二、分析、计算题

1、破碎机原理简图如下图。设要破碎的料块为圆柱形，其重量忽略不计，料块和动鄂板之

间的摩擦系数是求料块被夹紧又不会向上滑脱时鄂板夹角a应多大？

2、以下图所示机构，作用于和处&FMD为肥动力，作用于构件1上的Q为生产阻力。

各转动副处的摩擦圆如图中,所、&摩擦系数均为f,各构件惯性力、重力忽略

不计。

J°可的夹角。为多大？

U）机构处于死点位置时，

（2）机构自锁时，连杆2与;'3为多大？

攵率和自锁

一、填空题:

1、驱动力与接触面法线方向的夹角夕小于摩擦角0、驱动力的作用线距轴心偏距e小于摩

擦圆半径。

二、分析、计算题

1、

不考虑料块的重量时，

X

式中：（p=arctai/：

联立两个方程得：:

料块被夹紧又不会向」'

N为：a<2（po

2、

（1）、机构处于死点J零度。所以连杆2与水平线之间的夹角。为90。。

12）、机构自锁时，应有

即8>90。一（尸

式中：/?=arcsin—<p=arctanf<>为摩擦圆的半径，/钻为连杆AB的杆

长。

所以最后得

第6章机械的平衡

一、填空题：

1、刚性转子静平衡条件是；而动平衡条件是。

2、动平衡的刚性回转构件静平衡的。

3、衡量转子平衡优劣的指标有和许用不平衡质径积6r]o

4、符合静平衡条件的回转构件，其质心位置在，静不平衡的回转构件，由于重力矩的作用,

必定在位置静止，由此可确定应加上或除去平衡质量的方向。

5、作转子静平衡时，至少选个校正平面（平衡平面）；而动平衡时，至少选_____________

个校正平面（平衡平面）。

6、研究机械平衡的目的是局部或完全消除构件在运动时所产生的，减少或消除在机构各

运动副中所引起的，减轻有害的机械振动，改善机械工作性能和延长使用寿命。

7、对于绕固定轴回转的构件，可以采用或的方法，使构件上所有质量的惯性力形成平衡力

系，到达回转构件的平衡。假设机构中存在作往复运动或平面复合运动的构件•，应采用或

方法，方能使作用在机架上总惯性力得到平衡。

二、选择题

1、刚性转子的动平衡是使。

A.惯性力合力为零；B.惯性力合力矩为零；

C.惯性力合力为零，同时惯性力合力矩也为零。

2、对于结构尺寸为〃/。＜0.2的不平衡刚性转子，需法行。

A.静平衡；B.动平衡；C.不用平衡。

3、机械平衡研究的内容是。

A.驱动力与阻力间的平衡；B.各构件作用力间的平衡；

C.惯性力系间的平衡；D.输入功率与输出功率间的平衡。

4、转子的许用不平衡量可用质径积［〃〃•］和偏心距期两种表示方法，前者。

A.便于比拟平衡的检测精度；B.与转子质量无关；C.便于平衡操作。

5、平面机构的平衡问题，主要是讨论机构惯性力和惯性力矩对的平衡。

A.曲柄；B.连杆；C.基座；D.从动件。

三、计算题

1、如以下图所示的三个不平衡重量位于同一轴面内，其大小及其中心至回转轴的距离各为:

g=l(X)N,Q?=150N,Q3=200N,4=勺=100〃〃〃，与=80/丽。又各重量的回转平面

及两平衡基面间的距离为L=6(X)/r//n,=200nvn,L2=300nvn,L3=400nun。如果置

于平衡基面I和II中的平衡重量。'和。"的重心至回转轴的距离为/=r〃=100〃◎，求。

和。〃的大小。

2、现有一薄壁转盘其质量为m,经静平衡试验测定其质心偏距为r,方向如下图垂直向下,

由于该回转平面上不允许安装平衡质量，只能在平面I和U上进行调整，试求在平衡基面

I和II上的平衡质径积［mr］及其方向。

3、对以下图所示转子进行动平衡，平衡平面为和

4、设以下图所示系统的转速为3(X)r/min,Ri=25mm,R2=35mm,R3=40mm,ini=2kg,

m2=1.5kg,m3=3kgo求轴承A和轴承B处的轴承反力。假设对转子进行静平衡，平衡

质量mb位于半径Rb=50mm处，求它的大小与角位置。

5、如下图为刚性转子，在4、3处分别有不平衡质量=5kg,=心=20mm,

/z=/B=60mm,假设选择I、H两个平衡基面进行动平衡，试求在两个平衡基面上所需加

的平衡质量加1、〃?n的大小，并作图标出其方位。

6、如下图，两个不平衡质量町=10kg,m2=4kg,质心至回转轴的距离q=30cm、r2=10cm,

轴向及周向位置如下图；I、0为可加平衡质量的两平衡面，(=4=/4=12cm,4=20cm,

L=56cmo试求：

1)当回转件转速〃=6(X)i7min,两支承A、8上的动反力；

2）回转件到达动平衡时应在I、II上加的平衡质量〃？I、切H及方位（取平衡质量的质心

至回转轴线的距离r!=rII=15cm）。

7、盘类转子A与轴类转子B安装在同一轴上，并在截面1和II上分别有不平衡质量

niA=mH=2kg,且rnA与mH位于同一轴截面上。又知rA=20mm,rK-30mm,截面I和H间

距离LI11=200mm,截面H与轴承。处距离Ll［c=600mm,截面I与轴承D处距离

LiD=200mmo

1）假设限定由于旋转质量的惯性力及其力偶而在粕承C处产生的动压力片的最大值

/?Cmax=l60N,试求轴转动角速度的最大值为多少?

2）选定一垂直轴的平面III为平衡面，在其上加平衡质量，既。现给定平衡半径，;,=40mm,

那么”=?截面HI至截面H的距离LN尸？并在图10-14中标出截面III的位置。

8、高速水泵的凸轮轴系由三个互相

In

错开120°的偏心轮组成，每一偏心轮

的质量为优，其偏心距为广，设在平衡

宏7B

平面A和B上4各装一个平衡质量

和机8，其回转半径为2,其他尺寸

如下图。试求/孙和〃%的大小。

LIDLIULnc

第6章机械的rn平衡

一、填空题：

1、不平衡质量所产生的惯性力的矢量和等于零、不平衡质量所产生的惯性力和

惯性力矩的矢量都等于零；2、一定是；3、许用偏心距［C］；4、回转轴线上、轴

心正下方；5、1、2；6、惯性力、动压力；7、静平衡、动平衡、完全平衡、部

分平衡

二、选择题

1、C；A；3、C；4、C；5C

三、计算题

1、解

1）将各重径积分解到平衡基面I和n

平衡基面I中各重径积的分量为

平衡基面n中各重径积的分量为

2）平衡基面I中的平衡重量

在平衡基面1中加了平衡重量。到达平衡，应使

因上式中的重径积不是同向，就是反向，故得

，m顼八，733.34733.34

r=10c6，那么Q'=-----=------=73.334N

，1()

。'/位于Q\/＜相同的方向上。

3)平衡基面II中的平衡重量。〃

在平衡基面II中加了平衡重量。”到达平衡，应使

因上式中的重径积不是同向就是反向，故得

厂"=10。九，那么Qn=\066.66//=1066.66/10=106.666N

。＞〃位于相同的方向上。

2、解：根据动平衡的平衡条件，有

在平衡基面I上：

故有：[，”][=-----xmr方向向上，

S-a)

在平衡基面II±：

故有-"xnir方向向下3

(b-a)

3、解：将各个质量的质径积分解到两个平衡平面中：

在平衡平面I-I中有：

各个质径积分量如图(b)所示。

在平衡平面1【-1【中有：

各个质径积分量如图(C)所示。

确定在各个平衡平面中应加平衡质量的质径积：

在平衡平面I-I中

如图(b)所示。

在平衡平面H-II中

如图(c)所示。

4、解：转速为。=%=&300=31.42〃夕

偏心质量1产生的离心惯性力为

偏心质量2产生的离心惯性力为

偏心质量3产生的离心惯性力为

所以总的离心惯性力为F=帜+F；=J(一19.40)2+(—78.49尸=80.85N

对轴承A取矩，有100078=200/

所以轴承B处的轴承反力为Ns=—F=16.177V

1000

而轴承A处的轴承反力为=b-Ng=64.68N

设平衡质量为明,，方位用与x轴正向之间的夹角为a表示

0

在x方向上：町用cos90°+m2R2cos195°+R3cos285+mhRhcosa=0

在y方向上：叫R|sin900+m2R2sin195°+吗R3sin285°+mh凡sina=0

所以由以上两式可得

最后得平衡质量mb的方位cz=arctan4.O452=76.11。

平衡质量mb的大小g,=1.64&g

5、解：

由以下图解得：

W

叫=2=7.07kg,方位在左下角45°

r

/=-^=10kg,方位在水平线右侧

r

a）b）

a）b）

6、由以下图解得：

2）为了求解支撑A和B中的动压力，可以找出各偏心质量在支撑A和B两平面中的代替

质量，这些代替质量产生的离心惯性力的向量和就是作用在支撑中的动压力

在支撑平面A

在支撑平面B

校正平面I

图解得：

校正平面II

图解得：

校正平面I校正平面II

7、解：

1）

PA=丫4=0.04#（N）（方向向上）

吊=恤疗片=0.06〃（N）（方向向下）

2）因为叫与团"位于同一轴截面上，Pb+PA=PB,《=0021,方向向上；又因为什,=%〃小

0.02G

所以叫=0.5kgo

QOW

XMC=0,U(4n+4ic)—4/nc+((4ic-/【iw)=。

截面HI在H面与C之间,距II面400mm。

8、解：不平衡质径积：

分别分解到平衡平面A和B

动平衡条件

A面上进行静平衡计算

根据对称关系可知：(〃%I=('%)儿=m

第8章平面连杆机构及其设计

一、填空题：

1、钱链四杆机构的压力角a=40°,那么传动角/=度，传动角越大，传动效

率越___________o

2、以下图为一对心曲柄滑块机构，假设以滑块3为机架，那么该机构转化为

机构；假设以构件2为机架，那么该机构转化为机构。

3、曲柄摇杆机构中，当和共线时出现死点位置。

4、曲柄摇杆机构中，只有取为主动件时，才有可能出现死点位置。处于死点位置时，机构

的传动角y=度。

5、平行四边形机构的极位夹角。=,它的行程速比系数K=o

6、曲柄滑块机构中，假设增大曲柄长度，那么滑块行程将。

7、如以下图所示校链四杆机构，a=70mm,Z?=150min,c=11Omin,d=90mm0假设以。杆

为机架可获得机构，假设以8杆为机架可获得机构。

8、如下图较链四杆机构中，假设机构以AB杆为机架时，为机构；以CD杆为机架时，为

机构；以AD杆为机架时，为机构。

9、在平面四杆机构中，和为反映机构传力性能的重要指标。

10、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，那么与机架相连的两杆都可以作运动，即得

到双曲柄机构。

11、在摆动导杆机构中，假设以曲柄为原动件，该机构的压力角为，其传动角为，

二、判断题：

1、对于钱链四杆机构，当机构运动时，传动角是不变的。()

2、在四杆机构中，假设有曲柄存在，那么曲柄必为最短杆。()

3、平面四杆机构的行程速度变化系数KN1,且K值越大，从动件急回越明显。0

4、曲柄摇杆机构中，假设以摇杆为原动件，那么当摇杆与连杆共线时，机构处于死

点位置。()

5、曲柄的极位夹角0越大，机构的急回特性也越显著，()

6、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。()

7、在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就有曲柄。()

三、选择题：

1、以下图所示的饺链四杆机构中，()是双曲柄机构。

A.图(a)B.图(b)C.图(c)D.图(d)

2、当行程速比系数K为时，曲柄摇杆机构才有急回运动。

A.K<1；B.K=l；C.K>0；D.K>lo

3、平面连杆机构的曲柄为主动件，那么机构的传动角是。

A.摇杆两个极限位置之间的夹角；B.连杆与曲柄之间所夹的锐角；

C,连杆与摇杆之间所夹的锐角；D.摇杆与机架之间所夹的锐角。

4、曲柄摇杆机构中，当_______时，摇杆处于极限位置。

A.曲柄与机架共线；B.摇杆与机架共线；

C.曲柄与连杆共线；D.摇杆与连杆共线。

5、平面四杆机构无急回特性时,行程速比系数

A压力角a=0B传动角p=0C极位夹角0=0Dk>lEk<lFk=l

6、在双曲柄机构中，三杆长度为a=80mm,b=150mm,c=120mm,那么d杆长度为。

A<110mmB110mm<d<190mmC>190mm

7、曲柄摇杆机构中，曲柄九星动件时，死点位置；

A曲柄与连杆共线时为B摇杆与连杆共线时为C不存在

四、简答题：

1、钱链四杆机构的根本形式有哪几种？

2、在曲柄滑块机构中，当以曲柄为原动件时，是否有死点位置？为什么？

3、加大四杆机构原动件上的驱动力，能否是该机构越过死点位置？为什么？

4、举例说明急回特性在生产中有什么意义？

5、摆动导杆机构有无急回特性？

6、机构的“死点”位置在什么情况下需要克服？在什么情况下应当利用？

五、分析、计算题

1、在以下图所示的跤链四杆机构中，：/8c=50mm,%=35mm,/m=30mm,A。为机架。

1）此机构为曲柄摇杆机构，且A8是曲柄，求柒最大值；

2）假设此机构为双曲柄机构，求兀的最小值；

3）假设此机构为双摇杆机构，求加的取值范围。

2、如下图的曲柄摇杆机构，lAB=50mm,lBC=80mm,lAD=100mm0杆1为曲柄，杆3

为摇杆，曲柄为主动件且匀速转动。试求：

1）摇杆3的最小长度/小.；

2）当而n时，机构的最小传动角一小

3）当时，机构的行程速比系数K。

3、在以下图所示的齿轮连杆组合机构中，lAfi=45mm,=100mm,lCD=70mm,

lAD=120mm,试分析：

1）齿轮1能否绕A点作整周转动？［说明理由）

2）该机构的自由度为多少？（要有具体计算过程）

3）在图示位置瞬心儿在何处？/n=—=?

g

4、在以下图所示的偏置曲柄滑块机构中，滑块行程为80mm,当滑块处于两

个极限位置时，机构压力角各为30。和60",试求:

1）杆长lAB、/BC及偏距e；

2）机构的行程速比系数K：

3）机构的最大压力角41aX。

5、如以下图所示曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周回转。

1）设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向;

2）设曲柄为主动件，画出急位夹角6,最小传动角7mm出现的位置;

3）此机构在什么情况下，出现死点位置，指出死点位置。

6、在以下图的四杆闭运动链中，a=150nun,b=c=300mm,d=4OO〃"72。

欲设计一个校链四杆机构，机构的输入运动为单向连续转动，确定在以下情况下，应取哪

一个构件为机架？①输出运动为往复摆动；②输出运动也为单向连续转动。

7、在以下图a、b中

演化为图b的摆动导杆机

；构件3的极限

a=80〃"〃,b=200〃"〃,

iAD=100〃〃〃,iDF。

（1）确定滑块F的上、下极限位置;

（2）确定机构的极位夹角；

（3）欲使极位夹角增大，杆长BC应当如何调整？

9、试求出以卜图中机构的最小传动角和最大压力角。

10、在以下图所示的机构中，以构件1为主动件机构是否会出现死点位置？以构件3为主

动件，机构是否会出现死点位置？画出机构的死点位置，并标明机构的主动件是哪一个构

件。

II、（1）试述较链四杆机构曲柄存在的条件12）根据用中所注尺寸判断是曲柄摇杆机构、

双曲柄机构、还是双摇杆机构，写出判断过程。

12、如以下图所示，设计一曲柄摇杆机构，其摇杆C。的长度

lCD=290mm,摇杆两极限位置间的夹角y/=32°,行程速比系数

K=1.25,假设曲柄的长度G=75mm,求连杆的长度展和机架的

长度金。并校验最小传动角/2是否在允许值范围内。

13、设计一校链四杆机构，如下图，摇杆CD的行程速比系数

K=l,摇杆的长度％=150mm,摇杆的极限位置与机架所成的角度

d=30°和/=90°,求曲柄的长度配和连杆的长度嚷。

14、如下图的曲柄摇杆机构，&=50mm,%=80mm,儿=100mm。杆1为曲柄,杆3为

指杆，曲柄为主动件且匀速转动。试求：

1）摇杆3的最小长度*.；

2）当〃=%=时，机构的最小传动角7由;

3）当由时，机构的行程速比系数K；

4）假设摇杆3顺时针转动为工作行程，为保证工作行程的速度较慢，试确定曲柄1的转动

方向。

第8章平面连杆机构及其设计

一、填空题：

1、50°、高；2、移动导杆、曲柄摇块；3、曲柄、连杆；4、摇杆、0；5、0、1；6、增大；7、

双摇杆、双摇杆；8、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄摇杆机构；9、压力角、传动角；10、

最短杆、整周回转；11、0、90°

二、判断题：

1、x；2、x；3、4；4、x；5、4；6、x；7、x

三、选择题：

1、D；2、D：3、C；4、C；5、C^F；6、B：7、C

四、简答题：

1、曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

2、（1）没有。（2）因为曲柄滑块机构相当于摇杆为无限长的曲柄摇杆机构，它的连杆与从

动件不可能共线。

3、不能。根据机构死点的概念，此时传动角为0。，驱动力有效分力为0,机构无法运动。

加大驱动力后，传动角仍为0°,驱动力有效分力仍为0。

4、牛头刨床空程速度快，提高生产率。

5、有急回特性，极位夹角不等于零。

6、运动时克服，固定夹紧时利用。

五、分析、计算题

1、

1）

（1）假设该机构欲成为曲柄摇杆机构，且A8为曲柄，那么A8应为最短杆。其中BC杆

为最长杆，长度为50mm。

（2）由曲柄存在条件得：

求得/"<15,即加的最大值为15mm。

2）

解法一：

（1）假设该机构欲成为双曲柄机构，应满足曲柄存在的条件，且应以机架为最短杆。现

AO为机架，即最短杆为AO=30mm,那么最长杆可能为6C杆，也可能是A8杆。题中所

求为L的最小值，所以只分析5c杆为最长杆的情况即可。

⑵由曲柄存在条件得:

求得加之45,即450加<50

即好的最小值为45mm。

解法二：

(1)假设该机构欲成为双曲柄机构，应满足曲柄存在的条件，且应以机架为最短杆。现

AQ为机架，即最短杆为A。=30mm,那么最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆，

(2)假设A8杆为最长杆，由曲柄存在条件得：

求得晨455,即50VL455

(3)假设8c杆为最长杆，由曲柄存在条件得：

求得/的245,即45KL<50

所以，假设该机构为双曲柄机构，那么AB杆杆长的取值范围为：45</^<550即/"的

最小值为45mm。

3)

如果机构尺寸不满足杆长和条件，那么机构必为双摇杆机构。

(1)假设lAB为最短杆,那么lAB+lBC>lCD+1AD

故[AB>[CD+&)一1BC=35+30-50=15mm

⑵假设为最长杆，那么乙”+几

>1召「+/”—IAD~50+3530—55/〃"z

(3)假设L即不是最短杆，也不是最长杆，那么，AD+联〉MM

故/八8<lAD+lBC一1CD=30+50-35=45〃〃九

(4)假设要保证机构成立，那么应有

故当该机构为双摇杆机构时，/回的取值范围为

15mm<lAI{<45〃〃〃和55min<lAf{<115mm.

2、

1)由曲柄存在条件得：

2)

由柄lAli与机架重叠共线时：

曲柄儿与机架拉直共线时：

所以，/min=0°o

3)

由柄几与连杆拉直共线时：

曲柄心与连杆重叠共线时：

3、

1)lAB+lAD=165mm<lBC+/CD=170mm

AB杆是最短杆，且又为连架杆，它与最长杆长度之和小于另外两杆长度之和，所以构件1

为曲柄，能作整周转动。

2)〃=5,耳=6,耳=2

3)由三心定理确定的％位置如以下图所示

4、作出当滑块处于两个极限位置时的机构运动简图，如以下图所示。

1)

解得：

If.\.o.=29.28mm，oLlRr=109.28mm

2)

3)

最大压力角出现在AB垂直于CG时。

5、

1)曲柄为主动件，曲柄A8由A4运动到AB2位置，滑块由左极限位置G运动到右极限位

置。2，滑块GfG朝右为工作行程，对应曲柄的转角为@=180+。，所需时间

4=//0=(180+夕)/◎；曲柄45由A3运动到A及位置,滑块由右极限位置。2运动到左

极限位置G，滑块G朝左为空行程，对应曲柄的转角为例=180-8,所需时间

4=g/o=(18()-e)/。。为了保讦滑块在空行程具有急回特性，即乙那么曲柄的的合

理转向必为逆时针方向。如下图。

2)以曲柄为主动件，急位夹角。，最小传动角7mm的位置如下图。

3)此机构在以滑块为主动件的情况下，出现死点位置，其死点位置为4用G和44C两个

位置。

6、①当输出运动为往复摆动时，机构应为曲柄摇杆机构，此时应取四杆中最短杆的相邻杆,

即b或d作为机架。

②当输出运动也为单向连续转动时，机构应为双曲柄机构，此时应取四杆中的最短

杆，即a作为机架。

7、(1)当曲柄摇杆机构的摇杆为无穷长时，那么原来摇杆与机架之间的转动副就变为移动

副，原机构就演化为了图a的曲柄滑块机构。如果取曲柄滑块机构中的连杆作为机架，那

么曲柄滑块机构就演化为了图b的摆动导杆机构。

(2)对于图(a),构件AB为曲柄的条件是。+6工人；对于图(b),只要导杆BC足够长,

满足装配要求，那么构件AB始终为曲柄。

(3)对于图(a),构件3的极限位置在曲柄1和连杆2的两次共线处，其极限位置3「32

和极位夹角。如图(a)所示；对于图(b),构件3的极限位置在曲柄1与滑块2形成的转

动副B的轨迹圆与导杆3的切线处，即N48C=90,其极限位置与、32和极位夹角0如

图(b)所示。

8、(1)由于a=80〃〃〃<b=200/77/??»所以四杆机构ABC为转动导杆机构，导杆AB

也是曲柄，可以相对机架转动360。，那么滑块F的上、下极限位置如图中F2、Fi的位置。

(2)对应滑块F的极限位置，可以确定出导杆AC的位置及滑块C的位置Ci,C20由图

中几何关系，得

那么极位夹角9=180P-2a=47.16。。

(3)欲使极位夹角增大，应使。角减小，所以杆长BC就当减小。

9、

BrB

(a)

ri./,n+e30+25八..oo

(a)>s】nam..x=—---=-------=0.4583

，BC120

所以最大压力角amax=aBin0.4583=27.28°

最小传动角/min=900-amax=90°-27.28°=62.72°

(b)>最大压力角名出二。。

o

最小传动角/min=900-«inax=900-0=90°

ID、在图示机构中，当以构件1为主动件时，机构不会出现死点位置；当以构件3为主动

件时，机构会出现死点位置，其死点位置分别如以下图示。

11、(1)最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆之和；以最短杆或其相

电杆为机架。

(2)左图：120+25V100+60,且以最短杆25相邻的杆120为机架,

所以该机构为曲柄推杆机构

右图：110+40<90+70,且以最短杆40为机架，所以该机构为双曲柄机构

12、

⑴求连杆的长度儿和机架的长度的。

1)由的行程速比系数K=1.25,计算极位夹角:^=180°.-=20°o

K+\

,i//32。

CC?=2CD-sin—=2x290xsin—=159.87mm

22

2)由图可知：在A4GG中

由余弦定理得：

即：159.87?-（儿一75）2+（k+75）2-2aBe-75）•（儿+75）cos200

解得：=176.02mm

所以：AC,=lBC-lAB=lBC-75=101.02mm

由正弦定理得：

sin/.AC.CsinZC.AC,sinZAC,Csin200

-------=-y--------!——,即nn2

251.02—159.87

AC2C.G

所以，sinZAC.C='n~x251.02=0.537

159.87

3）在&4CQ中

由余弦定蹩__________________________

即7D=J而2+qo2-2ACqncosZ4C,D=V1o1.0224-2902-2x101.02x290xcos73.52°所

=278.72mm

以,lRC=176.02mm,IU）=278.72mm。

⑵校验最小传动角。.是否在允许值范围内。

1）求最小传动角可能出现的位置所对应的ZBCD值。

①8s43」6.。22+29。-278.72-75）：0.721

2x176.02x29：）

②8s/BCD）也一入6J76.022+29。？-（278.72+75）：_。.gg

2Lclcn2x176.02x290

2）最小传动角为Zmin=43.88°。

由于/mm=43.88°>40°,所以最小传动角在允许值范围内。

13、用图解法，其步既为：

1）取比例尺4=0.006m/mm,按条件作出摇杆CZ）的两个极限位置。的和。C2，如以下图所

力、O

2）因极位夹角0=180爪四二1=180。、上」=0,所以AC与A£重合为一直线，故连接C。,,

K+11+1*

便其延长线与ZM（1DCJ交于点4,那么点A即为要求的固定较链中心。

3〕由图可得：

所以»1耽=225mm,J=75min

14、

1）

2）

曲柄配与机架重叠共线时:

由柄却与机架拉直共线时：

3）曲柄却与连杆拉直共线时:

曲柄L与连杆重叠共线时：

4）曲柄应逆时针方向转动。

第9章凸轮机构及其设计

一、填空题：

1、在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中，运动规律具有刚性冲

击；运动规律具有柔性冲击；而运动规律无冲击。

2、维持凸轮与从动件高副接触封闭的方式有和。

3、滚子移动从动件盘形凸轮的理论廓线是实际廓线的曲线。

4、凸轮的基圆半径越小，那么凸轮机构的压力角越，而凸轮机构的尺寸越。

5、在设计滚子移动从动件盘形凸轮机构时，假设发现凸轮实际廓线有变尖的现

象，为了克服变尖现象，可采取的措施有或。

6、凸轮机构能使从动杆按照实现各种复杂的运动。

7、凸轮的基圆半径是从到的最短距离。

二、判断题：

1、凸轮机构中从动件只能实现直线往复运动。（）

2、凸轮转速的上下，影响从动杆的运动规律。（）

三、选择题：

1、依据相对运动原理绘制凸轮轮廓曲线的方法称为。

A.正转法；B.渐开线法；C.反转法；D.螺旋线法。

2、以下凸轮不是按形状来分类的是。

A.盘形凸轮；B.移动凸轮；

C.尖端从动件凸轮；D.圆柱凸轮。

3、通常，可适当增大凸轮的方法来减小凸轮的运动失真现象。

A.最大圆半径；B.分度圆半径；C分度圆直径；D.基圆半径。

4、滚子从动件盘形凸轮的理论廓线与实际廓线。

A.为两条法向等距曲线：B.为两条近似的曲线：

C.互相平行；D.之间的径向距离处处相等。

5、当凸轮机构的从动件推程按等加速等减速规律运动时，推程开始和结束位置。

A.存在刚性冲击；B.存在柔性冲击；C.不存在冲击。

6、尖顶从动件盘形凸轮机构中，基圆的大小会影响。

A.从动件的位移；B.从动件的速度；

C,从动件的加速度；D.凸轮机构的压力角。

7、在滚子从动件盘形凸轮机构中，当外凸凸轮理论廓线的曲率半径p滚

子圆半径时，从动件的运动规律将发生失真现象。

A.大于B.等于C.小于D.近似于

8、凸轮机构中，基圆半径是指凸轮转动中心到半径。

A理论轮廓线上的最大B实际轮廓线上的最大C实际轮廓线上的最小

D理论轮廓线上的最小

9、凸轮机构中的压力角是指间的夹角。

A凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向B凸轮上接触点的法线与该点线速度C

凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向

10、假设增大凸轮机构的推程压力角那么该凸轮机构的凸轮基圆半径将，从动件上所

受的有害分力将。

A.增大；B.减小；C.不变。

11、假设从动件的运动规律选择为等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦加速度运

动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的加速度是原来的倍。

A.l；B.2；C.4；D.8。

12、设计滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线时，假设将滚子半径加大，那么凸轮轮廓曲线上各

点曲率半径。

A.一定变大；B.一定变小；C.不变；D.可能变大也可能变小。

四、简答题：

1、在滚子从动件盘形（外凸）凸轮机构中，滚子半径是否可以任意确定？为什么？

2、凸轮从动件运动规律中，何谓“刚性冲击”和“柔性冲击”？

3、移动滚子从动件盘形凸轮机构假设出现运动失真，可采取什么改良措施？

4、在什么情况下凸轮机构的从动杆才能得到运动的停歇？

五、图解题：

1、图示凸轮机构中，凸轮廓线为圆形，几何中心在B点。请作出：

1）凸轮的理论廓线；

2）凸轮的基圆；

3）凸轮机构的偏距圆；

4）凸轮与从动件在D点接触时的压力角；

5）凸轮与从动件从在C接触到在D点接触时凸轮转过的角度。

2、补全以下图不完整的从动件位移、速度和加速度线图，并判断哪些位置有刚性冲击，哪

些位置有柔性冲击。

3、在以下图中，凸轮为主动件，画出凸轮逆时针转过30。时机构的压力角。

4、以下图中凸轮为半径为R的圆盘，凸轮为主动件。（1）写出机构的压力角a与凸轮转角

之间的关系；（2）讨论如果a>[al，应采用什么改良设计的措施？

5、以下图所示为从动件在推程的局部运动曲线，其①.尸0°,①：工0°,试根据s、u和。之间

的关系定性地补全该运动曲线；并指出该凸轮机构工作时，何处有刚性冲击？何处有柔性冲

击？

6、在以下图所示的偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作轮廓为圆，其圆心

和半径分别为。和R,凸轮1沿逆时针方向转动，推