机械原理思考题与习题

1、思考题与习题第一章 平面机构的结构分析题 1.1 简要回答（1）什么是运动副、运动副元素、低副、高副？什么是运动链、机架、原动件、从动件？（2）什么是机构运动简图？它与机构示意图有什么区别？（3）组成机构的基本单元是什么？“机构是由零件组成的”，“机构是由构件组成的” ，“机构是由运动链组成的” ，“机构是由原动件、从动件系统和机架组成的” ，“机构是由原动件、 机架和杆组组成的” ，这些说法是否正确？机构究竟是怎么组成的？符合什么条件才能成为 机构？（4）“机构有确定的运动，运动链则没有确定的运动”，“机构中肯定有一个构件为机架、运动链中则没有机架”的说法是否正确？机构和运动链究竟有什么区别

2、？（5）何为复合铰链、局部自由度、虚约束？如何判断它们的存在？ 题 1.2 填空（1）构件与零件的区别在于构件是的单元体，而零件是 的单元体。（2）称为构件，称 为运动副，称为运动副元素。（3）机构具有确定相对运动的条件是；根据机构的组成原理，任何机构都可以看成是由、 和组成。（4）两构件通过面接触而构成的运动副为，它引入 个约束；通过点、线接触而构成的运动副称为 ，它引入 个约束。（5）在平面机构中若引入一个高副将引入个约束， 而引入一个低副将引入个约束，约束数与自由度的关系是 。（6）由 M个构件组成的复合铰链应包括个转动副。（7）机构要能够运动， 自由度必须 ，机构具有确定相对运动的条件

3、是 。（8）机构中的运动副是指，平面连杆机构是由许多刚性构件以 联接而成的。（12）运动链具有确定运动成为机构的条件是题 1.3 选择填空1）两构件组成运动副的必备条件是A 直接接触且具有相对运动；C 不接触但具有相对运动；B. 直接接触但无相对运动； D. 不接触也无相对运动。2）当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将确定的运动。A 有； B. 没有； C. 不一定。3）在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为A 虚约束； B. 局部自由度； C. 复合铰链。4）机构具有确定运动的条件是 。A 机构自由度数小于原动件数；B 机构自由度数大于原动件数；C 机构自由度

4、数等于原动件数；D 机构自由度数与原动件数无关。5）用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有个自由度。A.3 ； B. 4 6)杆组是自由度等于；的运动链。C .5； D.6。A.0 ； B. 1；C.原动件数。7)平面运动副所提供的约束为。A. 1； B. 2；C.3；D. 1或 2。9)机构中只有一个。A. 闭式运动链； B.原动件；C.从动件； D.机架。10)具有确定运动的差动轮系中其原动件数目。A. 至少应有 2 个； B.最多有 2 个；C.只有 2 个； D.不受限制。(11 )要使机构具有确定的相对运动，其条件是。A. 机构的自由度等于 1；B. 机构的自由度数比

5、原动件数多 1；C. 机构的自由度数等于原动件数。题 1.4 判断题(1) 只有自由度为 1 的机构才具有确定的运动。()(2) 机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。()(3) 任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上面构成的。()(5) 任何机构的从动件系统的自由度都等于零。()(6) 在平面机构中一个高副引入两个约束。()(7) 若机构的自由度 F0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。()(8) 运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或等于自由度数。()(9) 任何机构都是由机架加原动件，再加自由度为零的杆组组成的。因此杆组是自由度为 零的运动链

6、。答案 ( )1.1 ( 略 )1.2(1) 运动，制造。(2) 机构中独立运动单元体， 构件间的动联接， 构成运动副的两构件间直接接触的几何要素。(3) 机构自由度数与原动件数相等；机架、原动件、从动件。(4) 低副、 2；高副、 1。(5) 1 、 2，二者之和为 3。(6) M-1 。(7) 大于或等于 1，机构原动件数与自由度数相等。(8) 两构件组成的可动联接，运动副。(9) 变换原动件。相对，相对尺寸未变。(10) 3 ， 3n-(2p l+ph) ， 3n-(2p l +ph) 。(11) ；。(12) 必须有一个构件固定、自由度等于或大于1、自由度数与原动件数相等。1.3(1)

7、 A ； (2) B ； (3)A ； (4)C ； (5)B ； (6)A ；(7) D； (8)D ； (9)D ； (10)C ； (11)C 。1.4(1) ； (2) ； (3) ； (4) ； (5) ； (6) ；(7) ； (8) ； (9) 。第二章 平面机构的运动分析 ( 一)题 2.1 简要回答(1) 机构运动分析包括哪些内容？对机构进行运动分析的目的是什么？(2) 何谓瞬心？相对速度瞬心与绝对速度瞬心有何区别？(3) 什么叫三心定理？(4) 在对机构进行速度分析时， 速度瞬心法一般适用于什么场合？能否利用速度瞬心法对机 构进行加速度分析？(5) 何谓速度多边形？(6)

8、何谓速度影像及加速度影像？应用影像法求某一点的速度或加速度时必须具备什么条 件？要注意哪些问题？(7) 为什么速度影像法和加速度影像法只能用来分析同一构件上各点之间的速度和加速度 关系，而不能用来分析不同构件上各点之间的速度和加速度关系？(8) 机构中所有构件及构件上的所有点是否均有其速度影像及加速度影像？机架的速度影 像及加速度影像在何处？(9) 机构在什么情况下才会有哥氏加速度存在？其大小如何计算？方向又如何确定？(10) 如何用杆矢量表示构件？用解析法分析机构运动的关键是什么？题 2.2 填空(1) 速度瞬心可以定义为互相做平面相对运动的两构件上 的点。(2) 相对瞬心与绝对瞬心的相同点

9、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。(3) 作相对运动的三个构件的三个瞬心必 。(4) 影像的相似原理只能应用于 的各点，而不能应用于机构 的 各点。(5) 在平面铰链五杆机构中，共有 个速度瞬心，其中有 个瞬心为绝对速度瞬心。(6) 当两构件组成转动副时，其相对速度瞬心在 处；组成移动副时， 其瞬心在 处；组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在 处。(7) 当两构件不直接组成运动副时。瞬心位置用 确定。(8) 当两构件的相对运动为 动，牵连运动为 动时，两构建的重合点之间 将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为 ；方向与 的方向一致。题 2.3 选择填空(1

10、) 下列说法中，正确的是 。A. 在机构中， 若某一瞬时， 两构件上的重合点的速度大小相等， 则该点为两构件的瞬心；B. 在机构中，若某一瞬时，一可动构件上的某点的速度为零，则该点为可动构件与机架 的瞬心；C. 在机构中，若某一瞬时，两可动构件上的重合点的速度相同，则该点称为它们的绝对 瞬心；D. 两构件构成高副，则它们的瞬心一定在接触点上。(2) 下列各构件中 ack c 不为零的机构是 。A.(a) 与(b) ； B.(b) 与(c) ； C.(a)与 (c) ； D.(b) 。(3) 下列各构件中 ack c 为零的机构是。c2c3A.(a) ； B.(b) ； C.(c) ； D.(b

11、)与 (c) 。题 2.4 判断题(1) 两构件构成高副时，其瞬心一定在接触点上。 ( )(2) 平面机构中任意构件的瞬时运动均可视为绕其绝对速度瞬心转动，故构件上任一点的加 速度等于绕该速度瞬心转动的法向和切向加速度矢量之和。 ( )(3) 速度瞬心是指两个构件相对运动时相对速度相等的点。 ( )(4) 在铰链四杆机构中，因为连杆做一般平面运动，所以它不能与其他构件构成绝对瞬心。() 答案2.1(略)2.2(1) 瞬时相对速度为零的重合 ( 或瞬时绝对速度相同的重合 ) 。(2) 互相平面相对运动的两构件上瞬时相对速度为零的重合点，后者瞬时绝对速度为零，前者不是， N(N 1) ， (N 1

12、) 。2(3) 在同一直线上 。(4) 同一构件上，不同构件上 。(5) 10 ， 4 。(6) 转动副中心；导轨垂线上无穷远；接触点处公法线上 。(7) 三心定理 。(8) 移，转。ac2c12 1 c2c1 ，将 c2c1 沿 1转 90 。2.3(1) B(2) D(3) C2.4(1)(2)(3) (4)第二章 平面连杆机构及其设计 ( 二)题 2.1 简答题(1) 平面铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？(2) 何谓机构的压力角？ 其值对机构效率有何影响？(3) 压力角的大小对连杆机构的传动性能有何影响？(4) 曲柄摇杆机构中，只有当哪一构件为原动件时，才可能出现死点位置？(5) 铰链

13、四杆机构具有两个曲柄的条件是什么？(6) 何谓行程速比系数？对心曲柄滑块机构的行程速比系数 K 等于多少？ 可否使曲柄摇杆 机构的极位夹角0？(7) 导杆机构和双滑块机构曲柄存在条件是什么？(8) 何谓连杆机构的急回特性？它用什么来表达？何谓极位夹角？它与机构的急回特性有什 么关系？(9) 在曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，为什么？(10) 何谓连杆机构的压力角、 传动角？四杆机构的最大压力角发生在什么位置？研究传动角 的意义是什么？(11) 如何确定铰链四杆机构、偏置曲柄滑块机构最小传动角min 的位置？(12) 何谓“死点”？它在什么情况下发生？与“自锁”有何

14、本质区别？如何利用和避免“死 点”位置？(13) 在曲柄等速转动的曲柄摇杆机构中，已知： 曲柄的极位夹角 30 ，摇杆工作时间 为 7s ，试问：1) 摇杆空回程所需时间为若干？2) 曲柄每分钟转速是多少？(14) 在图示导杆机构中，已知 lAB 40 mm ，试问 : 1)若机构成为摆动导杆时， lAC的最小 值为多少？ 2) AB 为原动件时，机构的传动角为多大？ 3) 若 lAC 50mm ，且此机构成为转 动导杆时， lAB 的最小值为多少？(15) 为使机构具有急回运动特性，行程速比系数K=1行吗？试说出 12个 K=1的机构。(16) 根据图中所注尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆

15、机构、 双曲柄机构， 还是双摇杆机 构，并说明为什么？题 2.2 填空(1) 如图所示铰链四杆机构， a 70mm, b 150mm, c 110mm, d 90mm. 若以 a 杆为机 架可得 ，若以 b 杆为机架可得 机构。(2) 机构中的运动副是指 ，平面连杆机构是由许多刚性构件 用 联接而成的机构。(3) 在曲柄摇杆机构中改变 而形成曲柄滑块机构，在曲柄滑块机构中改变 而形成偏心轮机构。(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 。(5) 在摆动导杆机构中， 若以曲柄为原动件时， 该机构的压力角为 度，其传动角为 度。(6)

16、试写出两种能将原动件单向连续转动转换成输出构件连续直线往复运动，且具有急回特 性的连杆机构 : ， 。(7) 图示为摆动导杆机构，已知曲柄 lAB 20 mm ，机架 l AC 40mm ，试问该机构的极位 夹角 ，此机构的行程速比系数 K= ( 写出计算公式和结果 ) 。(8) 平行四边形机构的极位夹角 度，它的行程速比系数 K= 。(9) 曲柄滑块机构，当其曲柄处在与滑块的位移方向垂直时，其传动角 为 ；导杆机 构，其中滑块对导杆的作用力方向始终垂直于导杆，其传动角 为 。(10) 连杆机构如图所示，试回答：1)一个铰链四杆机构如图 (a) 所示，连杆的长度 l 不论如何变化，不可能得到双

17、曲柄机构( 对，还是错？ ) 。因为 。2) 一个曲柄摇块机构如图 (b) 所示，试在图上做出极位夹角 。摇块 ( 是顺，还是 逆？ ) 时针方向回转时，摇块的平均角速度较大。(11) 机构处于死点时，其压力角为 ，传动角为 。(12) 图示铰链四杆机构为双曲柄机构时，构件AB的尺寸 lAB 的取值范围为。(13) 铰链四杆机构演化成其它形式的四杆机构有 种方法，它们是 ，(14) 铰链四杆机构中， a 60mm, b 150mm, c 120mm, d 90mm. ( 如图示 ) 。1)以 a 杆为机架得机构；2)以 b 杆为机架得机构；3) 以 c 杆为机架得机构；4) 以 d 杆为机架得

18、机构。(15) 曲柄滑块机构中， 当 与 处于两次互相垂直位置之一时， 出现最小传动角。(16) 在曲柄摇杆机构中，当 与 两次共线位置之一时，出现最小传动角。(17) 在曲柄摇杆机构中，当 为主动件， 与 构件两次共线时，则机 构出现死点位置。(18) 铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是(19) 铰链四杆机构变换机架 (倒置 )以后, 各杆间的相对运动不变，其理由是(20) 一对心曲柄滑块机构中， 若改为以曲柄为机架， 则将演化为 机构。 题 2.3 选择填空(1) 当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角 。A. 为 0；B. 为 90 ； C. 与构件尺寸有关。(2) 四杆机构的急回特性是针

19、对主动件作而言的。A. 等速运动； B. 等速移动 ；C. 变速转动或变速移动。(3) 对于双摇杆机构，最短构件与最长构件长度之和 大于其余两构件长度之和。A. 一定； B. 不一定； C. 一定不。(4) 当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余的两杆长之和，此时，当取 与最短杆相邻的构件为机架时，机构为 ；当取最短杆为机架时，机构为 ；当取 最短杆的对边杆为机架，机构为 。A.双摇杆机构 ；B.曲柄摇杆机构 ；C.双曲柄机构 ；D.导杆机构 。(5) 若将一曲柄摇杆机构转化为双曲柄机构，可将 。A. 原机构曲柄为机架； B. 原机构连杆为机架 ；C. 原机构摇杆为机架。(6) 平面连杆机构的行程速比系数 K 值的可能取值范围是 。A.0