机械基础机构考卷试题与参考答案

机械基础机构考卷试题与参考答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。下列每小题备选答案中，只有一项是符合题目要求的，请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.构成平面机构的基本要素是（）。A.运动副和构件B.凸轮和从动件C.齿轮和轴D.电机和连杆2.机构自由度的计算公式是（）。A.F=2n-1B.F=3n-2p_hC.F=n+pD.F=2p_h-n3.在平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其他两杆长度之和，则该机构（）。A.只能实现曲柄摇杆运动B.只能实现双曲柄运动C.只能实现双摇杆运动D.可以实现曲柄摇杆、双曲柄或双摇杆运动4.下列机构中，属于连杆机构的是（）。A.凸轮机构B.齿轮机构C.平面四杆机构D.轮系5.平面四杆机构中，从动件行程速比系数K等于（）。A.急回行程与工作行程的角度比B.工作行程与急回行程的角度比C.(180°+α)/(180°-α)D.(180°-α)/(180°+α)（其中，α为极位夹角）6.凸轮机构的从动件运动规律中，行程、速度、加速度均作周期性变化的运动规律是（）。A.等速运动规律B.等加速等减速运动规律C.简谐运动规律D.摆线运动规律7.凸轮机构中，压力角是指从动件受力方向与（）之间所夹的锐角。A.凸轮轮廓曲线的切线方向B.导路方向C.凸轮中心D.速度方向8.在渐开线标准直齿圆柱齿轮中，决定齿轮尺寸最基本的参数是（）。A.齿数zB.模数mC.压力角αD.齿顶高h9.一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（）。A.模数m和压力角α必须分别相等B.齿数必须相等C.中心距必须等于两齿轮分度圆半径之和D.任意两齿廓啮合点的法线必须重合10.在齿轮机构中，用于实现变速变扭的机构是（）。A.一对齿轮传动B.齿轮齿条传动C.轮系D.凸轮机构二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在题干横线上）1.机构具有确定运动的条件是输入构件的运动规律______确定。2.平面高副机构中，其自由度计算公式为F=______。3.平面四杆机构中，能使连杆上某点轨迹为圆的机构称为______机构。4.凸轮机构的压力角增大，机构的传力性能将______。5.基圆是凸轮机构中______的圆。6.渐开线齿廓上任意一点的法线都与其所在位置的______相切。7.一对标准直齿圆柱齿轮，其齿顶高系数ha*=______，顶隙系数c*=______。8.在周转轮系中，固定不转的齿轮称为______。9.机构传动的角速度比变化较小的特性称为______。10.机械中用于实现往复直线运动或往复摆动与旋转运动相互转换的常用机构是______。三、判断题（每题2分，共20分。请将判断结果“正确”或“错误”填在题干后的括号内）1.任何平面四杆机构中，其两连架杆都一定能成为曲柄。（）2.格拉晓夫定理适用于判断平面四杆机构的类型。（）3.平面四杆机构的死点位置与从动件所受的阻力有关。（）4.凸轮轮廓曲线的形状完全取决于凸轮的基圆半径和从动件的运动规律。（）5.凸轮机构中，增大导路偏距可以减小最大压力角。（）6.渐开线齿廓是满足齿廓啮合基本定律的曲线。（）7.一对标准直齿圆柱齿轮啮合时，必然存在径向间隙。（）8.齿轮齿条传动属于定传动比传动。（）9.轮系可以用来获得很大的传动比。（）10.所有机构都具有改变运动形式的功能。（）四、简答题（每题5分，共15分。请将答案写在答题纸上）1.简述什么是机构自由度？影响机构自由度的因素有哪些？2.简述平面四杆机构中曲柄摇杆机构的运动特点。3.简述凸轮机构中压力角的概念及其对机构工作的影响。五、计算题（每题10分，共20分。请将计算过程和结果写在答题纸上）1.图示为一平面四杆机构（请在此处想象一个具体的平面四杆机构图，例如一个曲柄摇杆机构），已知各构件长度分别为：l₁=60mm,l₂=120mm,l₃=80mm,l₄=100mm，其中构件₁为主动件，做等速转动。试判断该机构的类型，并计算当构件₁转角φ=45°时，构件₃（从动件）的角位置θ₁和角速度ω₃。（注：此处无图，需根据常识想象或假设一个满足条件的机构进行计算）2.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：z₁=20，z₂=40，m₁=m₂=5mm，α=20°。试计算该对齿轮传动的传动比i₁₂、中心距a、齿顶圆直径da₁和da₂、齿根圆直径df₁和df₂。（假设为外啮合）六、论述题（10分。请将答案写在答题纸上）试比较平面四杆机构和凸轮机构在实现往复运动方面的主要特点、优缺点及适用场合。试卷答案一、选择题1.A2.B3.D4.C5.D6.C7.B8.B9.A10.C二、填空题1.运动规律2.3n-2p_h3.偏心4.变差（变差，即变坏）5.凸轮6.基圆7.10.258.转动架（或系杆）9.无级变速（或传动比恒定）10.液压缸（或气缸）三、判断题1.错误2.正确3.正确4.正确5.正确6.正确7.正确8.正确9.正确10.错误四、简答题1.机构自由度是指一个机构相对于确定位置的独立运动参数的数目。影响机构自由度的因素主要有：①构件的数目（n）；②运动副的类型和数目（p_h为低副数目，p_v为高副数目，F=3n-2p_h-πp_v，平面机构中p_v=0，故F=3n-2p_h）；③是否存在约束（如复合铰链、移动副的特殊连接、机架等）。2.曲柄摇杆机构的特点是：主动曲柄能做整周回转，而从动摇杆只能在一定角度范围内往复摆动。通常曲柄为输入件，摇杆为输出件，可以实现转动与摆动的转换。其运动行程和速度变化与机构尺寸参数（如连杆长度、极位夹角）有关。3.压力角是指凸轮机构中，从动件所受的驱动力方向与其速度方向之间所夹的锐角。压力角是衡量凸轮机构传力性能的重要参数。压力角越大，有效驱动力越小，传力越费力，机械效率越低，甚至可能发生自锁；压力角越小，传力性能越好。设计时通常希望最大压力角不超过许用值。五、计算题1.解：判断机构类型：根据格拉晓夫定理判断：最短杆长度+最长杆长度=l₁+l₃=60+80=140mm其他两杆长度之和=l₂+l₄=120+100=220mm因为l₁+l₃<l₂+l₄，且构件④为机架，所以该机构为双摇杆机构。计算角位置θ₁：（此处需根据具体机构图，利用几何关系或矢量多边形法等求解构件₃的角位置θ₁。由于无图，无法给出具体数值解。）计算角速度ω₃：（此处需根据具体机构图，利用速度影像法、速度多边形法或解析法（如瞬心法）等求解构件₃的角速度ω₃。由于无图，无法给出具体数值解。）2.解：计算传动比i₁₂：i₁₂=z₂/z₁=40/20=2计算中心距a：a=(z₁+z₂)*m/2=(20+40)*5/2=300mm计算齿顶圆直径da₁和da₂：da₁=z₁*m+2*ha**m=20*5+2*1*5=110mmda₂=z₂*m+2*ha**m=40*5+2*1*5=210mm计算齿根圆直径df₁和df₂：df₁=z₁*m-2.5*m=20*5-2.5*5=87.5mmdf₂=z₂*m-2.5*m=40*5-2.5*5=187.5mm六、论述题（此处需根据对平面四杆机构和凸轮机构的理解进行论述，以下为论述要点，需展开写成段落）平面四杆机构和凸轮机构都是常见的用于实现往复运动或周期性运动的机构。平面四杆机构结构相对简单、坚固耐用、成本较低、易于制造和维护。其优点在于可以实现多种运动形式的转换（如转动-转动、转动-摆动、摆动-摆动），并且可以通过改变机构参数获得不同的运动特性（如改变连杆长度、偏心距等）。但其缺点是，运动规律往往难以精确控制，特别是对于非匀速往复运动（如急回特性），其设计计算相对复杂，且运动行程和速度受机构尺寸限制。适用场合广泛，如用于颚式破碎机、内燃机、缝纫机等。凸轮机构的特点是结构紧凑、设计灵活，可以通过