东北大学机械设计基础各章习题附解答

绪论一、判断题（正确 T，错误 F）1. 构件是机械中独立制造的单元。 （ ）2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。 （ ）3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。 （ ）4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。 （ ）二、单项选择题1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体 1 是（ ） 。A 机构 B 零件 C 部件 D 构件2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成，本课程主要研究（ ） 。A 原动机 B 传动部分C 工作机 D 控制部分三、填空题1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的_单元体。2. 机械是_和_的总称。参考答案一、判断题（正确 T，错误 F）1. F 2. T 3. T 4. F二、单项选择题1. B 2. B 三、填空题1. 制造 2. 机构 机器第一章 平面机构的自由度一、判断题（正确 T，错误 F）1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。 （ ）2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。 （ ）3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为 1。 （ ）4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为 1。 （ ）5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。 （ ）6. 对独立运动所加的限制称为约束。 （ ）7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束 （ ）8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。 （ ）二、单项选择题1. 两构件通过（ ）接触组成的运动副称为高副。A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（ ） 。A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（ ）数。A 1 B 从动件 C 主动件 D 04. 所谓机架是指（ ）的构件。A 相对地面固定 B 运动规律确定C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（ ） 。A 相对转动或相对移动 B 都是运动副C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动三、填空题1. 机构是由若干构件以_相联接，并具有_的组合体。2. 两构件通过_或_接触组成的运动副为高副。3. m 个构件组成同轴复合铰链时具有 _个回转副。四、简答题1. 何为平面机构？2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？3. 计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。（1） （2）（3） （4）（5） （6）五、计算题1. 计算机构自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请加以说明。 2. 计算图示连杆机构的自由度，为保证该机构具有确定的运动，需要几个原动件？为什么？ 参考答案一、判断题（正确 T，错误 F）1. F 2. F 3. T 4. F 5. F 6. T 7. F 8. F二、单项选择题1. B 2. C 3. C 4. D 5. D三、填空题1. 运动副 确定相对运动 2. 点 线3. m-1四、简答题1. 平面机构：组成机构的所有构件都在同一平面内或几个互相平行的平面内运动，这种机构称为平面机构。2. 复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联接时就构成了复合铰链。局部自由度：在机构中，有些构件所产生的运动并不影响其他构件的运动，这种构件运动的自由度称为局部自由度。虚约束：在运动副引入的约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的，对机构的运动不起限制作用，这种重复的约束称为虚约束。局部自由度的使用是为了减小高副磨损而将滑动摩擦变成滚动摩擦。虚约束的引入可以增加构件的刚性，改善构件的受力情况，提高工作性能，提高稳定性等。3. 计算平面机构自由度（1） ，则 ，机构具有确定的运动。075hlP,n 10725323hlPnF（2） ，则 ，机构具有确定的运动。186 86（3） ，则 ，机构具有确定的运动。24l, 4l（4） ，则 ，机构具有确定的运动。h h（5） ，则 ，机构具有确定的运动。l,n 2323ln（6） ，则 ，机构具有确定的运动。3P1PF五、计算题1. 解：B 处为局部自由度，C 和 C/处为虚约束，G 处为复合铰链。，则197hl,n 297323hln A BA CA DA EA FA GA HA 1 2 3 4 5 6 7 8 C/ 2. 解：机构在 k 点处有局部自由度。，则 。若该机构要具有确定的运129hlP,n 219323hlPnF动，则需要两个原动件，因为机构具有确定运动的条件为：机构的自由度数等于机构原动件的数目，该机构的自由度为 2，所以应具有两个原动件。1 2 3 4 5 6 7 8 9 A1 BA1 C D1 E F G1 H1 I J K1 第二章 平面连杆机构一、判断题（正确 T，错误 F）1. 任何平面四杆机构出现死点时对工作都是不利的，因此应设法避免。 （ ）2. 铰链四杆机构存在曲柄的条件是最短杆与最长杆之和大于或等于其余两杆长度之和。 （ ）3. 低副联接的三个构件不能组成机构，只能构成一个构件。 （ ）4. 机构处于死点位置时，机构中的从动件将出现自锁或运动不确定现象。 （ ）5. 极位夹角是从动件在两个极限位置时的夹角。 （ ）6. 在铰链四杆机构中，通过取不同构件作为机架，则可以分别得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 （ ）7. 平面四杆机构中，压力角越小，传动角越大，机构的传动性能越好，效率越高。 （ ）二、单项选择题1. 在下列平面四杆机构中，无论以哪一构件为主动件，都不存在死点位置（ ） 。A 曲柄摇杆机构 B 双摇杆机构 C 双曲柄机构 D 曲柄滑块机构2. 为使机构顺利通过死点，常采用在高速轴上装（ ）增大惯性。A 齿轮 B 飞轮 C 凸轮 D 蜗轮 3. 当曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角 总是出现在（ ） 。minA 连杆与曲柄成一条线时 B 连杆与机架成一条线时；C 曲柄与机架成一条线时 D 曲柄、连杆与机架成一条线时。4. 无急回特性的平面四杆机构，其极位夹角为（ ） 。A B C D 00005. 一曲柄摇杆机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为（ ）A 曲柄摇杆机构 B 双曲柄机构 C 双摇杆机构 D 导杆机构6. 铰链四杆机构 ABCD 中，AB 为曲柄，CD 为摇杆，BC 为连杆。若杆长lAB=30mm，l BC=70mm，l CD=80mm，则机架最大杆长为（ ）A 80mm B 100mm C 120mm D 150mm7. 在下列平面四杆机构中，一定无急回特性的机构是（ ）A 曲柄摇杆机构 B 摆动导杆机构 C 对心曲柄滑块机构 D 偏置曲柄滑块机构三、填空题1. 在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为 。2. 当压力角 大到某一数值时，不论推力为多大，都不能使从动件运动，凸轮机构将发生 。3. 平面四杆机构中，已知行程速比系数为 K，则极位夹角的计算公式为 。四、简答题1. 何为平面连杆机构？平面四杆机构具有哪些基本特征？2. 铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是什么？铰链四杆机构有哪几种形式，如何判断？3. 根据图中所注尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、还是双摇杆机构，并说明为什么。（1） （2） （3）五、设计题1. 试设计一造型机工作台的翻转机构。已知连杆长度 ，工作台在两极限位置时m10CBl，且 B1 和 B2 在同一水平线上，要求 A、D 在另一水平线上，且 C1 点至 A、Dm4021B所在水平线的距离为 150mm。按比例作图设计该机构，并求取曲柄 和连杆 的长度（图解法） ，写出作图过程，并保留作ABll图痕迹。2. 试设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆的长度 ，机架的长度 ，摇杆在m290CDl m230ADl两个极限位置间的夹角 ，行程数比系数 。4541.K（1）按比例作图设计该机构，并求取曲柄 和连杆 的长度（图解法）AB（2）验算设计的机构曲柄是否存在；（3）标注机构的最大传动角及机构处于由极限位置时的压力角。要求写出作图过程，并保留作图痕迹。参考答案一、判断题（正确 T，错误 F）1. F 2. F 3. T 4. T 5. F 6. T 7. T 二、单项选择题1. C 2. B 3. C 4. B 5. B 6. C 7. C 三、填空题1. 急回特性2. 自锁3. 180K四、简答题1. 由若干个构件用低副联接组成的平面机构称为平面连杆机构。平面四杆机构的基本特征包括：急回特性，压力角，死点。2. 铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是机构中最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。铰链四杆机构的基本形式有 双曲柄机构最短杆为机架；曲柄摇杆机构最短杆为连架杆；双摇杆机构最短杆为连杆。3. 图（1）为曲柄摇杆机构，原因 ，则说明该机构中存在曲柄，10614520而最短杆又为连架杆。图（2）为双曲柄机构，原因 ，则说明90765该机构中存在曲柄，而最短杆又为机架。图（3）为双摇杆机构，原因，但是最短杆为连架杆。170650五、设计题1. 设计过程详见参考教材 22 页， “已知连杆的两个位置设计四杆机构”的内容。2. 设计过程详见参考教材 23 页， “根据行程数比系数设计四杆机构”的内容。传动角和压力角的画法见参考教材 15 页的“二、压力角与传动角”内容。第三章 凸轮机构一、判断题（正确 T，错误 F）1. 凸轮机构出现自锁是由于驱动力小造成的。 （ ）2. 在凸轮从动件运动规律中，等速运动的加速度冲击最小。 （ ）3. 适用于高速运动的凸轮机构从动件运动规律为余弦加速度运动。 （ ）4. 基圆是凸轮实际廓线上到凸轮回转中心距离最小为半径的圆。 （ ）5. 若要使凸轮机构压力角减小，应增大基圆半径。 （ ）6. 凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。 （ ）二、单项选择题1. 设计凸轮机构，当凸轮角速度和从动件运动规律已知时，则（ ） 。A 基圆半径越大，压力角越大 B 基圆半径越小，压力角越大C 滚子半径越小，压力角越小 D 滚子半径越大，压力角越小2. 凸轮机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，其从动件的运动（ ） 。A 将产生刚性冲击 B 将产生柔性冲击 C 没有冲击 D 既有刚性冲击又有柔性冲击3. 在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若发生运动失真现象，可以（ ） 。A 增大滚子半径 B 减少基圆半径C 增大基圆半径 D 增加从动件长度4. 在下列凸轮机构中，从动件与凸轮的运动不在同一平面中的是（ ） 。A 直动滚子从动件盘形凸轮机构 B 摆动滚子从动件盘形凸轮机构C 直动平底从动件盘形凸轮机构 D 摆动从动件圆柱凸轮机构5. 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是（ ） 。A 设计较为复杂 B 惯性力难以平衡C 点、线接触，易磨损 D 不能实现间歇运动6. （ ）有限值的突变引起的冲击为刚性冲击。A 位移 B 速度 C 加速度 D 频率三、填空题1. 设计凸轮机构，若量得其中某点的压力角超过许用值，可以用 方法使最大压力角减小。2. 凸轮机构是由 、 、 三个基本构件组成的。3. 理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是 的。4. 凸轮轮廓形状由从动件的 决定。四、简答题1. 说明凸轮机构从动件常用运动规律、冲击特性及应用场合。五、设计题1. 设计一对心直动尖顶从动件盘型凸轮。已知凸轮顺时针以等角速度 1 回转，凸轮基圆半径，从动件运动规律如图所示。 （要求：写出作图步骤，保留作图痕迹）m250r 1(t) S2 120 90 90 60 H 2. 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距（从动件导路在凸轮回转中心的左侧。 ） ，凸轮基圆半径 ，从动件升距m10e m40r，滚子半径 ， ， ， ， ，从动件在3Hm10kr150r3s 12f6s推程作简谐运动，在回程作等加速等减速运动。 （要求：写出作图步骤，保留作图痕迹）3. 图示凸轮机构，已知凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在点 O，凸轮绕轴心 O 逆时针转动，求：（1）在图中作出凸轮机构的基圆、偏距圆；（2）在图中作出凸轮在 C 点接触时的压力角 ；（3）在图中作出凸轮与滚子从 C 点接触到 D 点接触时，凸轮的转角 。（不必作文字说明，但必须保留作图线。 ）参考答案一、判断题（正确 T，错误 F）1. F 2. F 3. T 4. F 5. T 6. F 二、单项选择题1. B 2. B 3. C 4. D 5. C 6. B 三、填空题1. 增大