机械设计基础复习题附答案.docx

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机械设计基础复习题附答案

习题

（一）1．传递，转换2．运动，制造3．确定，有用，构件4．动力传动执行

5．构件2、3、4、机架1组成的连杆机构构件5、6、机架1组成的齿轮机构构件7、8、机架1组成的凸轮机构

（二）1B2A3B4C5B

（一）填空题

1．从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。

2．构件是机器的单元。

零件是机器的单元。

3．构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。

4．机器由部分、部分、部分和控制部分组成。

5．图1-1所示单缸内燃机，组成机器的基本机构有、、。

图1-1

（二）选择题

1．组成机械的各个相对运动的实物称为。

A．零件B．构件C．部件

2．机械中不可拆卸的制造单元体称为。

A．零件B．构件C．部件

3．括号内所列实物[汽车、游标卡尺、车床、齿轮减速器、电动机]中，是机器。

A．B．C．D．

4．括号内所列实物[螺钉、起重吊钩、螺母、键、缝纫机脚踏板]中，属于通用零件。

A．B．C．D．

5．括号内所列实物[台虎钳、百分表、水泵、台钻、内燃机活塞与曲轴运动转换装置]中，属于机构。

A．B．C．D．

表2-1几种机构的运动简图示例

例1

例2

例3

机构图

分析

1机架，2主动；1、2——转动副，2、3——转动副；3、4——移动副；4、1——转动副

1主动，4机架；1、4——转动副；1、2——转动副；2、3——移动副；3、4——移动副

1主动，4机架；1、4——转动副；1、2——转动副；2、3——移动副；3、4——转动副

机构运动简图

表2-2平面机构自由度计算的分析实例

图例

复合铰链

无

无

无

局部自由度

滚子B

B处滚子

虚约束

DF杆、CG杆之一；K、K´之一

1、2间高副之一；2、3（消除滚子后）间高副之一

3、4构件之一（轨迹重合）

运动副分析

凸轮、滚子间为高副，其他运动副为低副

1杆和2构件之间、2杆和3构件之间均为一个高副

低副机构

运动副计算

F=3n-2PL-PH

=3×6-2×8-1=1

F=3n-2PL-PH

=3×4-2×4-2=2

F=3n-2PL-PH

=3×3-2×4=1

【例2-1】计算图2-1示平面机构的自由度，若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出。

图2-1

解：

局部自由度——E处滚子：

复合铰链——B处：

虚约束——H、H´之一

机构的自由度F=3n-2PL-PH=3×9-2×12-2=1

【例2-2】如图2-2a所示机构是否具有确定运动？

并提出改进方案。

图2-2a题图b改进方案图1c改进方案图2

解：

原题机构自由度为F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2F=2且F＞W=1（W为主动构件数），无确定运动

若使机构有确定运动，必须F=W。

改进方法有两种：

一是增加一个原动件使W=2（见改进方案1图所示）；二是增加带一个平面低副的构件使F=1（见改进方案2图所示）

【例2-3】山东省2009年专升本题题意：

如图2-3a）所示的平面机构设计是否合理，如不合理应如何改正？

答：

计算自由度F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-1=0；

分析：

转动副D处为转动副和移动副的交汇点而无法运动→系统不能运动

措施：

增一带一个低副的活动构件或D处低副改高副

措施1——D处增加一个带一个低副的低副构件，图示b

措施2——E处增加一个带一个低副的低副构件，图示c

措施3——G处增加一个带一个低副的低副构件，图示d

措施4——D处增加一个带一个低副的低副构件，图示e

措施5——D处设置为一个高副（减少一个约束），图示f

图2-3a）题图b）措施1图c）措施2图

d）措施3图e）措施4图f）措施5图

【例2-4】试绘制图2-4a）所示机构的机构示意图，并计算自由度。

如结构上有错误，请指出，并提出改进方法，画出正确的示意图。

解：

分析方法与【例2-3】类似，不再赘述。

机构示意图见图b）所示，计算自由度F=3n-2PL-PH=3×4-2×6=0，结构错误。

改进后正确的示意图见图c）、图d）、图e）所示。

图2-4a）题图b）机构示意图c）改进办法图1d）改进办法图2e）改进办法图3

习题

（一）1．三2．构件的可动联接，点线面，点、线，面3．F=W4．约束5．简单小大

（二）1D2A3A4C5A6B7B

（三）1×2×3√4√5√6×7√8×9√10√

（一）填空题

1．一个作平面运动的构件有个独立运动的自由度。

2．运动副是指。

按其接触情况分，可分为接触接触和接触三种。

其中，接触为运动高副，接触为运动低副

3．机构具有确定运动的充分和必要条件是。

4．运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为。

5．低副的优点：

制造和维修，单位面积压力，承载能力。

（二）选择题（单选）

1．保留了2个自由度，带进了1个约束。

A．转动副B．移动副C．转动副与移动副D．高副

2．两个以上的构件共用同一转动轴线所构成的转动副构成。

A．复合铰链B．局部自由度C．虚约束

3．由K个构件形成的复合铰链应具有的转动副数目为。

A．K-1B．KC．K+1D．K+2

4．在比例尺μL=0.02m/mm的机构运动简图中，量得一构件的长度是10mm，则该构件的实际长度是mm。

A．20B．50C．200D．500

5．机构运动简图与无关。

A．构件和运动副的结构B．构件数目C．运动副的数目、类型D．运动副的相对位置

6．图2-5所示两构件构成的运动副为。

A.高副；B.低副

7．如图2-6所示，图中A点处形成的转动副数为个。

A．1；B．2；C．3

图2-5图2-6

（三）判断题

（）1．齿轮机构组成转动副。

1×2×3√4√5√6×7√8×9√10√

（）2．虚约束没有独立约束作用，在实际机器中可有可无。

（）3．引入一个约束条件将减少一个自由度。

（）4．平面低副机构中，每个转动副和移动副所引入的约束数目是相同的。

（）5．机构中的虚约束，若制造安装精度不够，会变成实约束。

（）6．运动副是联接，联接也是运动副。

（）7．运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。

（）8．两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副，都是转动副。

（）9．若机构的自由度数为2，那么该机构共需2个原动件。

（）10．机构的自由度数应等于原动件数，否则机构不能成立。

（四）综合题

1．机构运动简图有什么作用？

如何绘制机构运动简图？

2．在计算机构的自由度时，要注意哪些事项？

3．计算图2-7各图的自由度，若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出。

图2-7a图2-7b图2-7c

图2-7d图2-7e图2-7f

图2-7g图2-7h

【例3-1】某铰链四杆机构如图3-1所示。

问：

（1）a取不同值可得到哪些机构？

（2）a分别取何值可得到这些机构？

图3-1

解：

（1）因为30、40、55三个长度尺寸中，最短为30的作机架，若满足存在曲柄的杆长条件且a不是最短杆，则为双曲柄机构，所以a取不同值分别可得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构

（2）若为曲柄摇杆机构a最短a+55≤30+40a≤15

若为双曲柄机构a非最长30+55≤a+40a≥45

a最长30+a≤40+55a≤55

综上，若为双曲柄机构：

45≤a≤55

③若为双摇杆机构，a取值不满足存在曲柄的杆长条件

a取值：

a最短a+55﹥30+40a﹥15

a非最长30+55﹥a+40a﹤45

a最长30+a﹥40+55a﹥65

a最长极限条件a﹤30+40+55=125

综上，若为双摇杆机构a取值15﹤a﹤45和65﹤a﹤125

表3-1常见平面四杆机构的基本特征简表

序号

机构名称

机构简图

主动构件输出构件

运动特性

备注（应用举例）

急回特性（极位夹角θ）

压力角（αmax）或传动角（γmin）

止点（死点）位置

1

曲柄摇杆机构

1主动

3输出

一般有（1、2共线时判）

αmax（或γmin）（1、4共线时判）

无

棘轮驱动机构

3主动

1输出

无

有死点（1、2共线时——

α=90°、γ=0°）

缝纫机踏板机构

2

双曲柄机构

曲柄：

一主动一输出

无

1主——2、3共线为死点；

3主——1、2共线为死点

（死点时α=90°、γ=0°）

惯性筛机构（一般）、机车车轮联动机构（正平行）、车门启闭机构（反平行）

3

双摇杆机构

1、3：

一主动一输出

无

1主——2、3共线为死点；

3主——1、2共线为死点

（死点时α=90°、γ=0°）

车辆前轮转向机构、钻床夹具机构

4

对心曲柄滑块机构

1主动

3输出

无

B距3导路最远两位置

无

3主动

1输出

无

1、2共线为死点

（死点时α=90°、γ=0°）

内燃机曲柄连杆机构

5

偏置曲柄滑块机构

1主动

3输出

有（1、2两次共线位置）

B距3导路最远位置

无

3主动

1输出

无

1、2共线为死点

（α=90°）

内燃机曲柄连杆机构

6

摆动导杆机构

1主动

3输出

有（极位夹角θ=导杆摆角ψ）

恒γ=90°

（α=0°）

无

牛头刨床驱动机构

★你来分析：

指出下图3-2a、b、c、d所示四杆机构图示位置的压力角和传动角,并判定有无死点位置。

abcd

图3-2

习题

（一）填空题

1．平面连杆机构是低副机构，铰链四杆机构的运动副全部是低副。

2．在铰链四杆机构中，不与机架相连的杆称为连杆。

与机架相连的杆称为连架杆。

3．在铰链四杆机构中，能作整周圆周运动的连架杆称为曲柄，只能绕机架作往复摆动的连架杆称为摇杆。

4．按连架杆的运动形式不同，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆、双曲柄和双摇杆三种基本形式。

5．当曲柄摇杆机构的曲柄为主动件时，机构才会有死点位置。

6．平面连杆机构的行程速度变化系数Ｋ大于等于1时或曲柄的极位夹角θ大于0时，机构有急回特性。

7．生产中常常利用急回特性来缩短空行程时间，从而提高工作效率。

8．机构的压力角越小，对传动越有利。

机构处于死点位置时，压力角等于90度，传动角等于0度。

9．若曲柄为主动件，则偏置式式曲柄滑块机构无急回特性，正置式式曲柄滑块机构有急回特性。

（二）选择题

1．铰链四杆机构中存在曲柄时，曲柄A构件。

A．不一定是最短B．一定是最短C．不一定是最长D．一定是最长

2．曲柄滑块机构由A机构演化而成。

A．曲柄摇杆B．双曲柄C．导杆机构D．摇块机构

3．在曲柄摇杆机构中，只有当D为主动件时，才会出现死点位置。

A．摇杆B．连杆C．机架D．曲柄

4．四杆机构处于死点时，其传动角γ为C。

A．0°B．45°C．90°D．45°～90°

5．曲柄摇杆机构中，若曲柄为原动件时，其最小传动角的位置在