机械机构习题

I 机构

(I-1绪论、平面机构及结构分析)

(I-2铰链四杆机构) (I-3凸轮机构)

一、 填空题（每空2分）

I1a-C-1 机构由 原动件 、 从动件 、 机架 三部分组成。

I1d-B-2机构自由度计算时应注意 复合铰 、 虚约束 、 局部自由度 三种特殊情况。 I1d-B-4 机构具有确定运动的条件是 原动件数等于机构自由度数且自由度大于零 。 I2d-B-5曲柄摇杆机构的死点位置出现在 摇杆为原动件，且摇杆处于极限位置 . I3b-B-6 凸轮机构的基圆半径越大，其压力角就愈 小 ，这样它的传力性能愈 好 . I1b-C-7 两构件通过面接触组成的运动副称为 低 副。

I1b-C-8两构件之间只做相对转动的运动副称为 转动副 , 两构件之间只作相对移动的运动副称为 移动副 。

I1b-B-9 运动副对构件的独立运动所加的限制。运动副每引入一个约束，构件就失去 一 个自由度。

I1b-C-10凡两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为 运动副 。

I1b-B-11两个构件组成的运动副，通常用三种接触形式联接起来：即 点 、 线 和 面 。 I2b-B-12 在铰链四杆机构中， 一连架杆作整周回转，一连架杆在某一角度来回摆动 则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。

I2b-C-13 最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称 铰链四杆机构 。

I2b-A-14满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为 曲柄摇杆 机构，取最短杆为机架时，为 双曲柄 机构。

I2c-B-15 平面四杆机构的压力角愈 小 ，传力性能愈好。

I2c-B-16 在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是 最短杆条件 和 最短与最长杆的和不大于其余两杆的和（杆长和条件） 。

I2c-A-17 在平面四杆机构中，用 行程速度变化系数表示急回运动的特性。 二、

选择题（每题2分）

I2b-C-1 以下不属于曲柄滑块机构的应用的是（ C ） A、压力机 B、内燃机 C、搓丝机 D、唧筒 I2b-B-2 以下关于曲柄摇杆机构的叙述正确的是（ D ）

A、只能以曲柄作为主动件 B、摇杆不可以作主动件

C、主动件既可能作整圆旋转运动也可以作往复移动 D、以上都不对

I2c-B-3以下机构中不属于曲柄摇杆机构是（ B ）

A、剪刀机 B、铲士机 C、搅拌机 D、雷达俯仰角摆动装置 I2d-B-4杆长不等的铰链四杆机构，下列叙述正确的是（ A ）

A、 凡是以最短杆为连杆的，均是双摇杆机构 B、 凡是以最短杆为机架的，均是双曲柄机构

C、 凡是以最短杆相邻的杆为机架的，均是曲柄摇杆机构 D、 凡是以最长杆为机架的，均是双摇杆机构

I2c-A-5以下不属于双曲柄机构是（ C）

A、铲斗机 B、公共汽车车门启闭机构 C、鹤式起重机 D、惯性筛 I2c-A-6有关双摇杆机构的论述正确的是（ A ）

A、两连架杆均只能作一定角度的摆动运动 B、最短杆的对杆为机架 C、最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和 D、都不对 I2c-A-7以下不含有双摇杆机构的是（ A ）

A、飞机起落架 B、牛头刨床的横向进给机构 C、自卸翻斗车 D、车辆前轮转向机构

I2c-B-8在曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能，应该（A ）

A．增大传动角γ B. 减小传动角γ C．增大压力角α D. 减小极位夹角θ

I1b-C-9（ B ）个构件直接接触产生某种相对运动的联接称为运动副。

A、1 B、2 C、3 D、4

I1d-C-10一个作平面运动的构件具有（ C ）个自由度。

A、1 B、2 C、3 D、4

I2d-B-11机械中常利用（ C ）的惯性力来越过机构的死点位置。

A、主动构件 B、联接构件 C、从动构件 D、复合构件

I1b-C-12复合铰链的转动副数为（ B ）。

A、活动构件数-1 B、构件数-1 C、等于构件数 D、构件数+1

I2d-B-13行程速比系数K (A)1，说明机构有急回特性。

A、大于 B、小于 C、等于 D、不小于 I1d-B-14下列有关机构概念阐述正确的是 (B) 。

A、一切自由度不为1的机构，其各构件之间都不可能具有确定的相对运动。 B、机构主要是由主动件、从动件和机架组成。 C、机构的自由度就是构件的自由度。 D、以上都不正确

I1b-B-15下列有关运动副阐述错误的是(C ) 。

A、转动副和移动副都是平面低副。 B、两构件通过面接触组成的运动副是低副。 C、平面低副引入的约束数为1。

D、两构件通过点或线接触组成的运动副是高副。 I2c-B-16下列有关曲柄摇杆机构阐述正确的是 (D )。

A、在曲柄摇杆机构中，当以曲柄为主动件时，最小传动角出现在曲柄与机架两个共线位置处。

B、曲柄摇杆机构的行程速比系数K不可能等于1。

C、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，该机构出现死点位置。 D、以上都不正确。

I1d-B-17图所示直线机构中，下列描述正确的是（ B ）。 A、n=8 B、PL=10 C、PH=1 D、F=2。

I1a-C-18 机器的特征是：1）人为的实物组合；2）各组成部分之间具有确定的相对运动；3）能代替或减轻人类的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。其中哪几点是从机器的组成方面总结了机器的特征？（ D ）

A、1）和2） B、2） C、1）和3） D、1）2）和3）

图Ⅰ⒘I1a-C-19 机器与机构的主要区别是什么？（ C ） A、机器的运动较复杂 B、机器的结构较复杂

C、机器能完成有用的机械功或转换机械能 D、机器能变换运动形式

I1a-B-20 下列五种实物：1）车床，2）游标尺，3）洗衣机，4）齿轮减速器，5）机械式钟表，其中哪几种是机器？（ B ）

A、1）和2） B、1）和3） C、1）、2）和3） D、4）和5）

I1a-A-21 下列实物：1）虎钳，2）百分表，3）水泵，4）台钻，5）牛头刨床工作台升降装置，其中哪几种机构？（ B ）

A、1）、2）和3） B、1）、2）和5） C、1）、2）、3）和4） D、3）、4）和5） I1a-C-22 下述哪一点是构件概念的正确表述？（ D ）

A、构件是机器零件组合而成的 B、构件是机器的装配单元 B、C、构件是机器的制造单元 D、构件是机器的运动单元 I1b-C-23 两构件构成运动副的主要特征是（ D ） A、两构件以点、线、面相接触 B、两构件能作相对运动

C、两构件相联接 D、两构件既联接又能作一定的相对运动 I1c-B-24 有一构件的实际长度l=0.5m，画在机构运动简图中的长度为20mm，则画此机构运动简图时所取的长度例尺μι是多少？（ D ）

A、μι=25 B、μι=25mm/m C、μι=1:25 D、μι=0.025m/mm

I1c-B-25 在比例尺μι=0.002m/mm的机构运动简图中，量得一构件的长度为30mm，则该构件的实际长度ι不多少？（ C ）

A、ι=15mm B、ι=15000mm C、ι=60mm D、ι=6mm I1c-B-26 机构运动简图与什么无关？（ D ）

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

I1c-A-27 图示为油泵结构示意图，正确的机构运动示意图应是答案图中的哪一图。（ D ）

图I27 I1b-C-28 图示机构中有几个移动副？（ B ） A、1个 B、2个 C、3个 D、4个

图I28 I1b-C-29 图示为家用缝纫机送布机构运动示意图，有多少个高副？（ B A、1个 B、2个 C、3个 D、4个

图I29 I1b-C-30 四个构件在A处用铰链联接，形成多少个转动副？（ C ）A、1个 B、2个 C、3个 D、4个

图I30 ）

I1b-C-31 图示机构有几个转动副？（ D ）

图I31

图 I32 A、6个 B、7个 C、9个 D、10个

I1d-C-32 图示机构有几个活动构件？（ C ） A、5个 B、6个 C、7个 D、8个 I2a-C-33 下列哪一条不是平面连杆机构的优点？（ D ） A、运动副是面接触，故压强低，磨损小 B、运动副制造方便，容易获得较高的制造精度 C、容易实现转动、移动等基本运动形式及其转换 D、容易实现复杂的运动规律

I2b-C-34 由曲柄、连杆、机架和摇杆组成的机构称为什么机构？（ D ） A、双曲柄机构 B、曲柄连杆机构 C、双摇杆机构 D、曲柄摇杆机构 I2c-C-35 在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件、摇杆为从动件时，运动形式是怎样变换的？（ C ）

A、转动变为往复移动 B、往复移动变为连续转动 C、连续转动变为往复摆动 D、往复摆动变为连续转动

I2c-B-36 杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是什么机构？（ D ） A、曲柄摇杆机构 B、双曲柄机构 C、双摇杆机构 D、双曲柄机构或双摇杆机构

I2c-B-37 在图示机构中，各杆长度的关系为：ιAB

=ι

BC

=ι

AD

＜ιCD（AD为机架），则

该机构是什么机构？（ C ）

图I37 A、曲柄摇杆机构 B、双曲柄机构 C、双摇杆机构 D、转动导杆机构

I2c-B-38 杆长不等的铰链四杆机构，下列叙述中哪一条是正确的？（ B ）A、凡是以最短杆为机架的，均为双曲柄 机构 B、凡是以最短杆为连杆的，均为双摇杆机构

C、凡是以最短杆相邻的杆为机架的，均是曲柄摇杆机构 D、凡是以最长杆为机架的，均为双摇杆机构

I2d-B-39 有急回运动特性的平面连杆机构的行程速比系数K是什么值？( B ) A、K=1 B、K＞1 C、K≥1 D、K＜1

I2c-A-40 下列哪一图所注的θ角是曲柄摇杆机构的极位夹角？（ C ）

图I40

I2c-B-41 当曲柄摇杆机构的原动件曲柄位于何处时，机构的传动角最小？（ C A、曲柄与连杆共线的两个位置之一； B、曲柄与机架相垂直的位置；

） C、曲柄与机架共线的两个位置之一；

D、摇杆与机架相垂直时，对应的曲柄置。

I2d-B-42 曲柄摇杆机构以哪一构件为原动件时，机构有死点？（ C ） A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、任一活动构件 I3a-C-43 组成凸轮机构的基本构件有几个？（ B ） A、2个 B、3个 C、4个 D、5个

I3a-C-44 与平面连杆机构相比，凸轮机构的突出优点是什么？（ A ）

A、能严格地实现给定的从动件运动规律 B、以实现间歇运动 C、能实现多种运动形式的变换 D、传力性能好

I3c-C-45 图示凸轮轮廓是分别以O及O1为圆心的圆弧和直线组成的。该凸轮机构从动件的运动过程是何种类型？（ C ）

A、升—停—降—停 B、升—停—降 C、升—降—停 D、升—降

图I45 三、

是非题（对的打“√”，错的打“X”）（每题2分）

I1a-C-1 任何组件的组合均可构成机构（ X ） I1a-C-2 凡是机器都是由机构组成的（ X ）

I1a-B-3 凡是构件一定都是由两个以上零件组成的（ X ）

I1a-B-4自行车的轮子是个构件，轮子上的钢丝、螺母、钢圈等都是零件（ √ ） I1b-B-5 火车运动时，火车的车轮与钢轨的顶面相接触，它们组成了一个转动副（ X ） I1b-B-6平面连杆机构是由低副联接而成的，所以它不能实现较复杂的平面运动形式（ X ）

I2c-B-7只有以曲柄摇杆机构的最短杆为机架，才能得到双曲柄机构（ √ ） I2d-B-8 对运动机构来说死点位置一般是不利的，但工程中也可以利用机构的死点位置

来满足某些工作要求（ √ ）

I1b-B-9铰链四杆机构的演化形式可以认为是通过改变某些构件的形状、相对长度或选择不同构件为机架等方法获得（ √ ）

I2d-B-10 内燃机中应用的曲柄滑块机构是以曲柄作为主动件的（ X ）

I2c-B-11 在铰链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，为双曲柄机构。 （ X ）

I1a-B-12 构件是组成机构的各相对运动的单元。（√ ） I1a-C-13构件是组成机构的制造的单元。 （ X ） I2d-B-14在设计平面四杆机构时，一定要避免死点位置。 （ X ） I2d-B-15在铰链四杆机构中，曲柄一定是最短杆。 （ X ） I2d-B-16对心曲柄滑块机构具有急回特性。 （ X ）

I2d-B-17平面四杆机构中的极位夹角就是从动件在两个极限位置的夹角。 （ X ）

I2d-B-18平面四杆机构中的死点位置，就是采用任何方法都不能使机构运动的位置。 （ X ）

I2d-B-19平面四杆机构中至少存在一个曲柄。 （ X ）

I2d-B-20在曲柄摇杆机构中，若改变主动件曲柄转速值，将会使表示急回运动特性的行程速度变化系数值得到改变。 （ X ）

I2d-B-21 当连杆机构处于死点位置时，有传动角γ＝90°.( ) 四、

简答题

I2b-C-1平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？(6分)

解答：铰链四杆机构。（1.5分）

（1）构件形状和运动尺寸的改变；（1.5分） （2）运动副的转换；（1.5分） （3）机架置换。（1.5分）

I2c-C-2 如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？（10分） 解答：

（1）有最短杆；（2分）

（2）最短最长杆的和不大于其余两杆的和： a、以最短杆为机架得到双曲柄机构；（2分）

b、以最短杆的邻杆为机架，得到曲柄摇杆机构；（2分） c、以最短杆的对面杆为机架，得到双摇杆机构；（2分）

（3）最短最长杆的和大于其余两杆的和，得到双摇杆机构。（2分）

I2d-B-3 平面四杆机构中急回特性的含义是什么？在什么条件下才有此特性？（10分） 解答：曲柄作等速回转时，摇杆来回摆动的速度不同，返回时速度较大，机构这种性质叫急回特性，这样可以节省空回时间，提高生产率。（5分） 曲柄做原动件的时候，机构有急回特性。（5分） I1d-C-4 机构具有确定运动的条件是什么？（5分）

解答：机构具有确定运动的条件是机构自由度数大于零，且原动件个数等于机构的自由度。（5分）

I1c-C-5 机构运动简图有什么作用？如何绘制？（10分）

解答：用规定的线条和符号表示构件和运动副，绘出能够表达各构件间相对运动关系的简图，即机构运动简图，它能简明的表达机构的传动原理。（5分）

1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目； 2）确定所有运动副的类型和数目；

3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）； 4）确定比例尺；

5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画）（5分）

I2c-C-6 如下图各构件的尺寸，以不同的构件为机架，各得到什么机构？（10分）

解答：有最短杆40且70+40<55+60；（2分） 1）70做机架，得到曲柄摇杆机构；（2分） 2）40做机架，得到双曲柄机构；（2分） 3）60做机架，得到曲柄摇杆机构；（2分） 4）55做机架，得到双摇杆机构；（2分）

I2c-C-7铰链四杆机构各杆的长度： AB=15mm,BC=60mm,AD=50mm,CD=30mm. 画图并指出此机构有曲柄的条件。（15分）

解答：有最短杆AB=15mm，且60+15<50+30；（4分） 1）60做机架，得到曲柄摇杆机构；（2分） 2）15做机架，得到双曲柄机构；（2分） 3）55做机架，得到曲柄摇杆机构；（2分）

（5分）

五、

作图题

I1c-A-1 画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。（10分）

解答：图略（5分）；

f=3n-2pL-pH=1=3×5-2×7=1（5分）

I1c-B-2 画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。（10分）

解答：图略（5分）；

f=3n-2pL-pH=1=3×3-2×4=1（5分）

I1c-B-3 画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。（10分）

解答：图略（5分）；

f=3n-2pL-pH=1=3×3-2×4=1（5分）

I3d-A-4设计直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮逆时针匀速转动，R0=50mm，h=40mm,从动件运动规律如下图。

解答：① 选取与位移线图相同的比例尺；

②作图

I2d-A-5设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆CD长度为40cm，摇杆摆角为45°，行程速

比系数K =1.5，机架长度取30cm。（15分） 解答：

I2d-A-6试设计如图所示铰链四杆机构，lAD=70mm,lAB=40mm,要求其两连架杆满足如下三组对应位置关系：θ11=45o, θ31=50o,θ12=90o, θ32=80o, θ13=135o, θ33=110o。

解答：1）选μ（2分） 2）作图（8分） 3）lBC=60mm（2分）

4）Lcd=55mm（2分）

5）铰链四杆机构ABCD即所求。（2分）

六、计算题

I1d-C-1计算下列运动链的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，须明确指出）（5分）。

图六-1

解答：f=3n-2pL-pH=3×3-2×3-2=1 （3分） 滚子从动件有局部自由度（2分）。 I1d-C-2（5分）

图六-2

解答：f=3n-2pL-pH=3×3-2×4=1（5分） I1d-B-3 （5分）

图六-3

解答：f=3n-2pL-pH=3×8-2×10-1=3 （3分）

凸轮机构有局部自由度（2分）。 I1d-C-4（5分）

图六-4

解答：f=3n-2pL-pH=3×7-2×10=1 （3分） 两个转块和摇杆间存在复合铰（2分）。 I1d-B-5（7分）

图六-5

解答：f=3n-2pL-pH=3×3-2×3-2=1 （3分） 滚子和凸轮、移动杆有两处局部自由度（4分） I1d-C-6（5分)

图六-6

解答：f=3n-2pL-pH=3×5-2×7=1（5分)

I1d-C-7（5分)

图六-7

解答：f=3n-2pL-pH=3×5-2×7=1 （5分)

三杆铰在一起有复合铰

I1d-B-8（5分)

图六-8

解答：f=3n-2pL-pH=3×3-2×3-2=1（3分) 凸轮和滚子从动件有局部自由度（2分） I1d-C-9（5分)

图六-9

解答：f=3n-2pL-pH=3×7-2×10=1（5分) I1d-C-10（5分)

图六-10

解答：f=3n-2pL-pH=3×9-2×13=1（5分) I1d-C-11（5分)

图六-11

解答：f=3n-2pL-pH=3×5-2×7=1（3分) B处存在复合铰（2分) 七、综合题

I1d-C-1 计算椭圆规机构的自由度并说明机构有确定运动时，机构原动件的个数。

解答：f=3n-2pL-pH=3×5-2×7=1（3分） 此机构应该有1个主动件。（2分）

I2d-B-2有一铰链四杆机构，尺寸如图示，AB为主动件且顺时针转动，CD为从动件； （1）写出该机构具体名称及判断依据；（5分）

（2）用图解法求机构极位夹角和从动件摆角；（取作图比例为0.001 m/mm） （10分）

解答：20+75<65+55，最短杆的临杆做机架，此机构为曲柄摇杆机构。（5分）

（10分）

I2d-A-3 一铰链四杆机构中，已知lBC＝500 mm， lCD＝350 mm， lAD=300 mm， AD为机架。试问：

1) 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大值；（5分） 2) 若此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。 （5分）

解答：(1)根据曲柄存在的条件，应有：lAB+lBC≤lCD+lAD lAB≤150mm（5分）

（2）双摇杆机构应满足曲柄存在的条件推论：lAB+lBC≥lCD+lAD lAB≥150mm（5分） I2d-A-4四杆机构中，机架长为30mm，两连架杆分别为15mm和40mm，若要该机构为曲柄摇杆机构，试求连杆的长度范围。(5分)

解答：根据曲柄存在的条件，应有：40+lmin≤30+15 lmin≤5mm(5分)

I2d-C-5已知构件的尺寸，AB=80mm,BC=130mm,CD=100mm,AD=120mm.。若分别以构件AB.BC.CD.DA为机架，各应得到何种机构。(10分) 解答：因为：AB最短，BC最长且 lAB+lBC≤lCD+lAD (2分) 所以：（1）以构件AB为机架，得到双曲柄机构；(2分) （2）以构件BC为机架，得到曲柄摇杆机构；(2分) （3）以构件CD为机架，得到双摇杆机构；(2分) （4）以构件DA为机架，得到曲柄摇杆机构。(2分)

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