机械原理历年试题和答案解析

机械原理历年试卷汇总及答案

第2章机构的构造分析

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弓个高副将引入个约束，而引入玲个低副将引入

个约束，那么活动构件数〃、约束数与机构自由度产的关系是。

3、机构具有确定运动的条件是:；假设机构自由度

尸＞0,而原动件数VR那么构件间的运动是；假设机构自由度户＞0,而

原动件数,F,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、。

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一副，具有一个约束的运动副是一副。

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m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n级杆组；D.至少含有一个最高级别为m级的杆组。

3、每两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.高副。

4、根本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，图是小级杆组，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)

⑶⑷

⑸

〔6〕

2、计算图示机构的自由度，假设含复合较链、局部自由度、虚约束请明确指出,

并说明原动件数是否适宜。

数等于机构的

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于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)〃=7,0=10,=0,F=3n-2pj-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,PH=1，产=3〃一2外一〃“=3x6-8x2—1=1；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）〃=6，PL8，P〃=1,F=3n-2pL-pH=3x6-8x2-l=l；该机构中不存在

复合较链，B处存在局部自由度，DE及I、J之一为虚约束。

（4）n=6,=8,=1,F=3n-2pL-pH=3x6-8x2-l=l；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)九=8,，=11,吊=1,F=3n-2Pi-Pii=3x8-2x11-1=1；该机构中。处为

复合较链，3处局部自由度，印或滑块9之一为虚约束，杆6导路之一为虚约

束。

(6)〃=7,《=9,&=2,尸=3〃-2《-《=3x7-2x9-2=l；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。

或5为虚3等宽凸轮

(2)高副低代及拆杆组

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

n级杆组和1个HI级杆组及机架、原动件组成，它属于m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一样点是，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

9®。

2、在如下图的机构中，各构件的尺寸及原动件1的角速度叼(常数)，试求0=90。

时，构件2的角速度g及构件3的角速度。3。

3、图示为一个四钱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

.n八口/d.八mm,„mm/s-八mm/52

例lr尺分别为：4二10—,4二10-----,凡=20------o

mmmmmm

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&•的大小"c=26mm）。

3）：在速度多边形中6c=15.5mm,在加速度多边形中％c=20.5mm,在钱链机构

中反=35〃刖，CD=\3.5mmf求出构件2的角速度牝和构件3的角加速度

多（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=24m加；

在加速度多边形中，连接be,取be的中点e,连接江e并画箭头，且〃e=22"w?。

利用相似性原理，求出构件2的中点E的速度/和加速度&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-1

二、分析、计算题

1、

1）找到相对瞬心;3。由于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充瞬心3，《2）。由三心定理得齿轮1、3的相对

瞬心片应在P23与％连线和匕6与七连线的交点处，如以下图所示。

2）

,"%

①]/①3=1

（PP

1316

2、

1）求瞬心。?在A点，匕在。点，儿在区点；多在过。点的8垂线上无穷

远处，该线即C8延长线，其与八4交点为％;过D点作C。垂线交班延长线于

P240如下图。

2）

________pP

1214

对于a点：=co2-PnP14co2=69|

3)对于%点：用瓦瓦=心丽g=汽等

^34^13

3、

(1)速度向量方程式：vc-vn^vcn

l

加速度向量方程式：a^+ac=a'g+a'^B+a'CB

(2)在加速度多边形中，连接加并画上箭头

15.5x10

⑶心』j0.44rad/s

展BC%-35x10

方向：顺时针

方向：逆时针

(4)在速度多边形中，取线段庆的中点e,连接pe并画上箭头。那么

在加速度多边形中，连接be,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、以下图所示为按巴R.OOlm/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(p=20°,

试求在图示位置，构件AB上所能克制的阻力矩MQ的大小和方向。

2、以下图所示为按卬=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处的摩擦忽略不

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〃「，作出其力多边形，如下图。

在力多边形中，量得力%3的长为18mm,力P的长为20mm,

所以&3=二尸=、x80=72N

232020

构件2为二力杆，所以R，=&,=&,=R,Q=72N

最后得构件AB上所能克制的阻力矩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〃尸，作出其力多边形，如下图。

依据作用力与反作用的关系，得口21％=药N

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，作用于才即力，作用于构件1上的Q为生

产阻力。各转动副处的摩擦血；动副处的摩擦系数均为f,各构

件惯性力、重力忽略不计。

(1)机构处于死点位置时，J司的夹角9为多大？

(2)机构自锁时，连杆2与;9为多大？

第5章机械的效率和自锁

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，

式中：(p=arctai/

联立两个方程得：

料块被夹紧又不会向」幺为：a<2(po

2、

a

(1)、机构处于死点位置时，其传动角为零度。所以连杆2与水平线之间的夹角

9为90。。

(2)、机构自锁时，应有

即。290。一(£+°)

式中：P=arcsin,<p=arctanfoq,为摩擦圆的半径，乙8为连杆

MB

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［〃汨。

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、对于构造尺寸为b/OvO.2的不平衡刚性转子，需进展。

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⑷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：Qi=1007V,Q2=150N,&=200N,rt=r3=100/nw,r2=80〃〃〃。

又各重量的回转平面及两平衡基面间的距离为L=600/n/z?,L）=200mm,

L2=300nw?,4=400加。如果置于平衡基面I和H中的平衡重量Q'和Q"的

重心至回转轴的距离为/=产=100〃加，求0'和0〃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n上进展

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展动平衡，平衡平面为i・・i和n・・n。

4、设以下图所示系统的转速为300r/min,Ri=25mm,R2=35mm,R3=40mm,

mi=2kg,m2=1.5kg,m?=3kgo求轴承A和轴承B处的轴承反力。假设对转

子进展静平衡，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A、8处分别有不平衡质量心=a=5kg,

rA=rB=r=20mm,=/s=60mm,假设选择I、H两个平衡基面进展动平衡，

试求在两个平衡基面上所需加的平衡质量加I、的大小，并作图标出其方位。

6^如下图，两个不平衡质量码=10kg,牡=4kg,质心至回转轴的距离彳=30cm、

=10cm,轴向及周向位置如下图；I、II为可加平衡质量的两平衡面，

/1=/3=/4=12cm,12—20cm,L=56cm0试求：

1）当回转件转速〃=600i7min,两支承A、8上的动反力；

2）回转件到达动平衡时应在I、H上加的平衡质量相I、机北及方位（取平衡质

量的质心至回转轴线的距离rI=/-11=15cm）。

7、盘类转子4与轴类转子8安装在同一轴上，并在截面I和II上分别有不平衡

质量啊=〃％=2kg,且啊与“位于同一轴截面上。又知G=20mm,rR=30mm,

截面I和H间距离LiH=2（X）mm,截面II与轴承C处距离LII.600mm，截面I

与轴承O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轴承C处产生的动压力Rc的最

大值

凡z=160N,试I口求轴转动角

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

量也。现给定平衡半径

LID

5=40mm,那么〃％=?截面HI至截面H的距离Liin尸？并在图10-14中标出截面

HI的位置。

8、高速水泵的凸轮轴系由三个互相错开120°的偏心轮组成，每一偏心轮的质量

为川，其偏心距为「，设在平衡平面A和B上各装一个平衡质量啊和%，其

回转半径为2，其他尺寸如下图。试求叫和加8的大小。

第6章机械的平衡

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［e］；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；2、A；3、C；4、C；5、C

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I中加了平衡重量Q'到达平衡，应使

因上式中的重径积不是同向，就是反向，故得

,顼/c，733.34733.34

r=\Qctn,那么Q=------=------=73.334N

/1（）

Q7位于一样的方向上。

3）平衡基面n中的平衡重量0〃

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

产=10cm,那么Q〃=1066.66〃〃=1066.66/10=106.666N

位于。7；一样的方向上＜:

2、解：根据动平衡的平衡条件，有

在平衡基面I上：

故有：［〃?「］］=----—xwr方向向上，

(b-a)

在平衡基面IIL:

故有：［加小=----xwr方向向下。

(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H--II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II-II中

如图(c)所示。

4、解：转速为0=至〃=%300=31.42加〃

6060人

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=小F；+F；=J(-l9.40尸+(一78.491=80.857V

对轴承A取矩，有1000NB=200R

所以轴承B处的轴承反力为Ns=2独尸=16.17N

而轴承A处的轴承反力为NA=F-NB=64.68N

设平衡质量为方位用与工轴正向之间的夹角为a表示

在x方向上：m}R}cos90°+叱R2cos195。+m3H3cos285°+mhRhcosa=0

在y方向上：m}R}sin900+tn2R2sin1950+m3R3sin285°+mhRhsina=0

所以由以上两式可得

最后得平衡质量mb的方位a=arclan4.0452=76.11。

平衡质量mb的大小叫,=1.64依

5、解：

由以下图解得：

W

叫二」=7.07kg,方位在左下角45°

r

W

nh=-^=10kg,方位在水平线右侧

a)b)

a)b)

6、由以下图解得：

1)CD==20产

30

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

在支撑平而B

校正平面I

图解得：

校正平面11

图解得：

校正平面I校正平面II

7、解：

1)

口=心疗G=0.04&2(N)(方向向上)

%=0.0602(N)(方向向下)

2)因为必与为位于同一轴截面上，丹+巴=小，8=0.02疗，方向向上；又因

小n2山]、1002炉”，

为P》=叫。与，所以⑦=…205kg。

Z“c=0,PA(/[if+，nc)—以【ic+8(，HC—，nw)=。

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面上进展静平衡计算

根据对称关系可知：("%)§=("%)8=；机

第8章平面连杆机构及其设计

一、填空题：

1、较链四杆机构的压力角。=40°,那么传动角/=度，传动角越大,

传动效率越__________。

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/=度。

5、平行四边形机构的极位夹角。=,它的行程速比系数K=。

6、曲柄滑块机构中，假设增大曲柄长度，那么滑块行程将。

7、如以下图所示钱链四杆机构，a=70mm,b=150mm,c=110mni,d=90mmo假

设以。杆为机架可获得机构，假设以〃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、对于较链四杆机构，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。0

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，假设以福杆为原动件，那么当摇杆与连杆共线时，机构处

于死

点位置。0

5、曲柄的极位夹角。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，处处都要考虑克制。

()

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、以下图所示的较链四杆机构中，()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=OB传动角p=0C极位夹角O=ODk>lEkVlFk=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o

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

7、曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，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制？在什么情况下应当利用？

五、分析、计算题

1、在以下图所示的较链四杆机构中，：lBC=50mm,/CD=35mm,lAD=30mm,AD

为机架。

1）此机构为曲柄摇杆机构，且48是曲柄，求加最大值；

2）假设此机构为双曲柄机构，求加的最小值；

3）假设此机构为双摇杆机构，求的取值范围。

2、如下图的曲柄摇杆机构，lAB=50mm,lBC=80mm,lAD=100mmo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。所小

2）当几二力加加时，机构的最小传动角4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，lAB=45mm,lBC=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）在图示位置瞬心匕在何处？7="=?

4

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:

e

1）杆长lAB、/8c及偏距；

2）机构的行程速比系数K；

3）机构的最大压力角

5、如以下图所示曲柄滑块机构，曲柄A3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，画出急位夹角最小传动角/mg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=150mm,b=500nvv,c=300mm,

d=40（M“。欲设计一个钱链四杆机构，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

1）说明如何从一个曲柄二,"3演化为图b的

摆动导杆机构；

A

2）确定珈/4AD4-itfh^F；Ad

B

3）当目j摆动导才Z:构件3的极限

位置，

8、以一4原动件,a=80mm,

b=200wm,IAD=1^20'=400〃""。

S)

（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、试求出以下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。

11、（1）试述较链四杆机构曲柄存在的条件（2）根据图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，设计一由柄摇杆机/构，其摇杆。。的

长度la）=290mm,摇杆两极限位置间的夹角“=32°,行

程速比系数K=L25,假设曲柄的长度\

lAB=75mm,求连

杆的长度力和机架的长度加，并校验最A11（

7小传动角4n是

否在允许值范围内。\

13、设计一钱链四杆机构，如下图，摇嫂—杆8的行程速

比系数K=1,摇杆的长度lCD=150mm,摇杆的极限位置与机架所成的角度*'=30°

和“=90",求曲柄的长度&和连杆的长度展。

14、如下图的曲柄摇杆机构，&,=50mm,G=80mm,&,=100mm。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的最小长度也.；

2)当G=时，机构的最小传动角外.

3)当％=勒喃时，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、运动时克制，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AB为曲柄，那么A8应为最短杆。其

中杆为最长杆，长度为50mm。

(2)由曲柄存在条件得：

求得如“5即加的最大值为15mm。

2)

解法一：

(1)假设该机构欲成为双曲两机构，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3c杆，也可

能是A3杆。题中所求为L的最小值，所以只分析3C杆为最长杆的情况即可。

(2)由曲柄存在条件得：

求得加245,即45(&<50

即L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AO为机架，即最短杆为AZ>30mm,那么最长杆可能为杆，也可

能是AB杆。

(2)假设48杆为最长杆，由曲柄存在条件得：

求得加W55,即50VL455

(3)假设BC杆为最长杆，白曲柄存在条件得：

求得兀245,即454的<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C

(1)假设，8为最短杆，那么几十展>5+〃口

故LB>ICD+1ADTBC=35+30-50=15mm

(2)假设岫为最长杆，那么，。+兀>儿+〃

故>he+联TAD=50+35-30=55mm

(3)假设加即不是最短杆，也不是最长杆，那么/八。+/品>/"+/8

故】AB<[AD+〔BC一〔CD=30+50-35=45mm

(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，/48的取值范围为

15〃vn<lAB<45mm和55mm5mm.

2、

1)由曲柄存在条件得：

2)

曲柄的与机架重叠共线时：

曲柄3与机架拉直共线时：

所以，"n=0°。

3)

曲柄3与连杆拉直共线时：

曲柄的与连杆重叠共线时：

3、

1)1AB+IAD=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,&=6,[=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：

lAB=29.28mm,lBC=109.28mm

2)

3)

最大压力角出现在48垂直于GC2时。

5、

1)曲柄为主动件，曲柄48由4月运动到4为位置，滑块由左极限位置G运动

到右极限位置。2,滑块G-朝右为工作行程，对应曲柄的转角为e=180+凡

所需时间:=@/刃=(180+夕)/公；曲柄A8由4B?运动到AB位置，滑块由右极

限位置G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

82=180-6,所需时间％=仍/。=(180-6)/。。为了保证滑块在空行程具有急

回特性，即4>，2。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儿访的位置如下图。

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ABC1和

A&G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a+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

位置为、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，IVZABC=90。，

其极限位置3?和极位夹角。如图(b)所示。

8、［1)由于a=SOnim<b=200/他??，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,

C2o由图中几何关系，得

那么极位夹角。=180°-%=47.16。°

(3)欲使极位夹角增大，应使a角减小，所以杆长BC就当减小。

9、

(a〕、sin«=———=------=0.4583

mdaXx

lBC120

所以最大压力角am”=amsin0.4583=27.28°

最小传动角右in=90。-amax=90°-27.28。=62.72。

(b)、最大压力角区^=0°

最小传动角/min=900-Qma、=90。-0。=90。

10、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

邻杆为机架。

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

所以该机构为曲柄摇杆机构

右图：110+4(X90+70,且以最短杆40为机架，所以该机构为双曲柄机构

12、

⑴求连杆的长度心和机架的长度加。

1)由的行程速比系数K=L25,计算极位夹角：^=180°—=20°o

K+\

那么C.C,=2CDsin—=2x290xsin:——=159.87mm

22

2)由图可知：在AACC中

由余弦定理得：

2

即：159.87?=(嚷-75f+(展+75)-2aBe-75)•(/BC+75)-cos200

解得：IBC=176.02mm

所以：AC.==C-75=101.02mm

由正弦定理得：

sinZAC.C,sinZC.AC,sinZAC.C,sin20°

------=-------!——,即Hn------==-----

AC2C,C2251.02159.87

所以，sinZAC,Q=——x251.02=0.537

159.87

3)在&4CQ中

由余弦定理得：

即____________________________

2222

AD=,而+QD-2ACt.丽cosN4cQ=V101.02+290-2x10i.02x290xcos73.52°

=278.72mm

所以，噎=176.02mmJAD=278.72mm。

⑵校验最小传动角4”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N8CD值。

①8s48=或」76.。2,290二（278.72—75）；。72]

2x176.02x290

②"CD/也J，J立J6.3+29。、⑵叱+7寸二/网

2x176.02x290

2）最小传动角为=43.88°o

由于4访=43.88°>40°,所以最小传动角在允许值范围内。

13、用图解法，其步骤为：

1）取比例尺4=0-006m/mm,按条件作出摇杆CD的两个极限位置和OC2，

如以下图所示。

2）因极位夹角8=180。乂£」=180。乂上」=0,所以4c2与A。重合为一直线，故

K+11+1

连接C02,使其延长线与ZM（1DC2）交于点力，那么点A即为要求的固定较链

中心。

3）由图可得:

所以，联=225mm，/=75mm

14、

1)

2)

曲柄配与机架重叠共线时:

曲柄却与机架拉直共线时:

3）曲柄却与连杆拉直共线时:

曲柄心与连杆重叠共线时:

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，为了克制变尖现象，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能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，推程开场和完毕位置。

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

子圆半径乙时，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」.的最大B实际轮廓线上的最大C实际轮廓线，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a,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.1；B.2；C.4；D.8o

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aN[a],应采用什么改良设计的措施?

3

5、以下图所示为从动件在推理的局部运动曲线，其包工00,中;=0°,试根据小

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jTj9欠J攵^有"忖:；中--|-17

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，推动从动件往复移

动。：/?=100mm,OC