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机械原理历年试卷汇总及答案第2章 机构的结构分析一、填空题：1、机构可能出现的独立运动数目称为机构的_。2、在平面机构中若引入个高副将引入 个约束，而引入个低副将引入 个约束，则活动构件数、约束数与机构自由度的关系是 。3、机构具有确定运动的条件是： ；若机构自由度0，而原动件数0，而原动件数F，则各构件之间 。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若干个_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_副，具有一个约束的运动副是_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.至少含有一个基本杆组；C.至少含有一个级杆组； D.至少含有一个最高级别为级的杆组。3、每两个构件之间的这种可动联接，称为_。A.运动副； B.移动副； C. 转动副； D.高副。4、基本杆组是自由度等于 的运动链。A.0； B.1； C.原动件数。5、在图示4个分图中，图 是级杆组，其余都是个级杆组的组合。6、图示机构中有_虚约束。A 1个 B 2个 C 3个 D 没有7、图示机构要有确定的运动，需要有_原动件。A 1个 B 2个 C 3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、计算下图所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指出。 （1） （2）（BCDEGF，BC=DE=GF）（3） （4）（5）（6）等宽凸轮2、计算图示机构的自由度，若含复合铰链、局部自由度、虚约束请明确指出，并说明原动件数是否合适。3、计算下图所示机构的自由度，并确定杆组及机构的级别。第2章 机构的结构分析一、填空题：1、自由度；2、2、；3、机构的原动件数等于机构的自由度、不确定的、不能运动或产生破坏；4、低副、高副；5、基本杆组（杆组）；6、低、高；7、面、2二、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若干个基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，则引入一个虚约束；若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部分将引入虚约束。（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、计算下图所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指出。（1），；该机构中不存在复合铰链、局部自由度、虚约束。（2），；该机构中D处存在复合铰链，B处存在局部自由度，G、H之一为虚约束。（3），；该机构中不存在复合铰链，B处存在局部自由度，DE及I、J之一为虚约束。（4），；该机构中不存在复合铰链，D处存在局部自由度，I、J之一为虚约束。（5），；该机构中处为复合铰链，处局部自由度，或滑块9之一为虚约束，杆6导路之一为虚约束。（6），；机构中处存在局部自由度，不存在复合铰链和虚约束。等宽凸轮复合铰链虚约束2、计算图示机构的自由度，若含复合铰链、局部自由度、虚约束请明确指出，并说明原动件数是否合适。（1）,，自由度：；（2）原动件数，原动件数不合适。3、计算下图所示机构的自由度，并确定杆组及机构的级别。（1）计算机构的自由度。E、为复合铰链；为局部自由度；或为虚约束。（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个级杆组和1个级杆组及机架、原动件组成，它属于级杆组。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相同点是 ，不同点是 ；在由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、在如图所示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比。2、在如图所示的机构中，已知各构件的尺寸及原动件1的角速度（常数），试求时，构件2的角速度及构件3的角速度。3、图示为一个四铰链机构及其速度向量多边形和加速度向量多边形。作图的比例尺分别为：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（已知）。3）已知：在速度多边形中=15.5mm，在加速度多边形中=20.5mm，在铰链机构中，求出构件2的角速度和构件3的角加速度(大小和方向)。4）已知：在速度多边形中，取线段bc的中点e，连接pe并画箭头，且；在加速度多边形中，连接bc，取bc的中点e，连接并画箭头，且。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、二、分析、计算题1、1）找到相对瞬心。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对瞬心（）。由三心定理得齿轮1、3的相对瞬心应在与连线和与连线的交点处，如下图所示。2）2、1）求瞬心。在点，在点，在点；在过点的垂线上无穷远处，该线即延长线，其与交点为；过点作垂线交延长线于。如图所示。2）对于点： 3）对于点： 3、(1)速度向量方程式：加速度向量方程式：(2)在加速度多边形中，连接并画上箭头(3)方向：顺时针方向：逆时针(4) 在速度多边形中，取线段bc的中点e，连接pe并画上箭头。则 在加速度多边形中，连接bc，取中点e，连接并画上箭头。则 第4章 平面机构的力分析一、选择题：1、考虑摩擦的转动副，不论轴颈在加速、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、下图所示为按L=0.001m/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j= ，试求在图示位置，构件AB上所能克服的阻力矩MQ的大小和方向。2、下图所示为按L=0.001m/mm绘制的机构运动简图。已知圆盘1与杠杆2接触处的摩擦角j=，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M1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图所示。选取构件为分离体，再选取力比例尺，作出其力多边形，如图所示。在力多边形中，量得力的长为18mm，力P的长为20mm，所以构件为二力杆，所以最后得构件AB上所能克服的阻力矩MQ的大小为阻力矩MQ的方向为逆时针方向，如图所示。2、首先确定各个运动副中的反力的方向如图所示。选取构件为分离体，再选取力比例尺，作出其力多边形，如图所示。依据作用力与反作用的关系，得最后得需加在偏心圆盘上的驱动力矩M1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、破碎机原理简图如图所示。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应多大?2、下图所示机构，作用于构件3上的P为驱动力，作用于构件1上的Q为生产阻力。各转动副处的摩擦圆如图中所示；各移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，连杆2与水平线之间的夹角为多大？（2）机构自锁时，连杆2与水平线之间的夹角为多大？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小于摩擦角、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，料块的受力方程为：式中：联立两个方程得：料块被夹紧又不会向上滑脱时鄂板夹角应为：。2、（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为。（2）、机构自锁时，应有即式中：，。为摩擦圆的半径，为连杆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。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部分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，达到回转构件的平衡。若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、对于结构尺寸为的不平衡刚性转子，需进行 。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两种表示方法，前者 。A.便于比较平衡的检测精度； 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：，。又各重量的回转平面及两平衡基面间的距离为，。如果置于平衡基面和中的平衡重量和的重心至回转轴的距离为，求和的大小。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，方向如图所示垂直向下，由于该回转平面上不允许安装平衡质量，只能在平面I和II上进行调整，试求在平衡基面I和II上的平衡质径积mr及其方向。3、对下图所示转子进行动平衡，平衡平面为-和-。4、设下图所示系统的转速为300 r/min，R1= 25 mm，R235 mm，R3=40 mm，m1=2 kg，m21.5 kg，m33 kg。求轴承A和轴承B处的轴承反力。若对转子进行静平衡，平衡质量mb位于半径 Rb= 50 mm处，求它的大小与角位置。5、如图所示为刚性转子，已知在、处分别有不平衡质量，若选择、两个平衡基面进行动平衡，试求在两个平衡基面上所需加的平衡质量、的大小，并作图标出其方位。6、如图所示，已知两个不平衡质量，质心至回转轴的距离、，轴向及周向位置如图所示；、为可加平衡质量的两平衡面，。试求：1）当回转件转速，两支承、上的动反力；2）回转件达到动平衡时应在、上加的平衡质量、及方位（取平衡质量的质心至回转轴线的距离=）。7、盘类转子与轴类转子安装在同一轴上，并在截面和上分别有不平衡质量，且与位于同一轴截面上。又知，截面和间距离=，截面与轴承处距离=，截面与轴承处距离=。1）若限定由于旋转质量的惯性力及其力偶而在轴承处产生的动压力的最大值，试求轴转动角速度的最大值为多少？2）选定一垂直轴的平面为平衡面，在其上加平衡质量。现给定平衡半径，那么？截面至截面的距离=？并在图10-14中标出截面的位置。8、高速水泵的凸轮轴系由三个互相错开的偏心轮组成，每一偏心轮的质量为，其偏心距为，设在平衡平面A和B上各装一个平衡质量和，其回转半径为2，其他尺寸如图所示。试求和的大小。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；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和平衡基面中各重径积的分量为平衡基面中各重径积的分量为2） 平衡基面中的平衡重量在平衡基面中加了平衡重量达到平衡，应使因上式中的重径积不是同向，就是反向，故得已知， 则位于相同的方向上。3） 平衡基面中的平衡重量在平衡基面中加了平衡重量达到平衡，应使因上式中的重径积不是同向就是反向，故得已知， 则 位于相同的方向上。2、解：根据动平衡的平衡条件，有在平衡基面I上：故有： 方向向上，在平衡基面II上：故有： 方向向下。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-中有： 各个质径积分量如图（b）所示。在平衡平面-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-中 如图（b）所示。在平衡平面-中 如图（c）所示。4、解：转速为偏心质量产生的离心惯性力为偏心质量产生的离心惯性力为偏心质量产生的离心惯性力为所以总的离心惯性力为对轴承A取矩，有所以轴承B处的轴承反力为而轴承处的轴承反力为设平衡质量为，方位用与轴正向之间的夹角为表示在x方向上：在y方向上：所以由以上两式可得最后得平衡质量mb的方位平衡质量mb的大小5、解： 由下图解得： ，方位在左下角 ，方位在水平线右侧 a) b) a) b)6、由下图解得：1） 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在支撑平面B 校正平面图解得：校正平面图解得： 校正平面 校正平面7、解：1） （方向向上） （方向向下）2）因为与位于同一轴截面上，方向向上；又因为，所以。，截面在面与C之间，距面。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面上进行静平衡计算 根据对称关系可知：第8章 平面连杆机构及其设计一、填空题：1、铰链四杆机构的压力角，则传动角_度，传动角越大，传动效率越_。2、下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机架，则该机构转化为 机构；若以构件2为机架，则该机构转化为 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 。6、曲柄滑块机构中，若增大曲柄长度，则滑块行程将 。7、如下图所示铰链四杆机构，。若以杆为机架可获得 机构，若以杆为机架可获得 机构。8、如图所示铰链四杆机构中，若机构以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，则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，若以曲柄为原动件，该机构的压力角为 ，其传动角为 。二、判断题：1、对于铰链四杆机构，当机构运动时，传动角是不变的。（ ）2、在四杆机构中，若有曲柄存在，则曲柄必为最短杆。（ ）3、平面四杆机构的行程速度变化系数K1，且K值越大，从动件急回越明显。（ ）4、曲柄摇杆机构中，若以摇杆为原动件，则当摇杆与连杆共线时，机构处于死点位置。（ ）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，处处都要考虑克服。（ ）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、下图所示的铰链四杆机构中，( )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. K0； D. K1。3、平面连杆机构的曲柄为主动件，则机构的传动角是 。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=0 B 传动角=0 C 极位夹角=0 D k1 E k1 F k=16、在双曲柄机构中，已知三杆长度为a=80mm，b=150mm，c=120mm，则d杆长度为_。A 110mm B 110mmd190mm C 190mm7、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、铰链四杆机构的基本形式有哪几种？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服？在什么情况下应当利用？五、分析、计算题1、在下图所示的铰链四杆机构中，已知：，为机架。1）此机构为曲柄摇杆机构，且AB是曲柄，求最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求的最小值；3）若此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。2、如图所示的曲柄摇杆机构，已知，。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；2）当时，机构的最小传动角；3）当时，机构的行程速比系数。3、在下图所示的齿轮连杆组合机构中，已知，试分析：1）齿轮1能否绕点作整周转动？（说明理由）2）该机构的自由度为多少？（要有具体计算过程）3）在图示位置瞬心在何处？=？4、在下图所示的偏置曲柄滑块机构中，已知滑块行程为80mm，当滑块处于两个极限位置时，机构压力角各为和，试求：1）杆长、及偏距；2）机构的行程速比系数；3）机构的最大压力角。5、如下图所示曲柄滑块机构，曲柄AB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、在下图的四杆闭运动链中，已知，。欲设计一个铰链四杆机构，机构的输入运动为单向连续转动，确定在下列情况下，应取哪一个构件为机架？输出运动为往复摆动；输出运动也为单向连续转动。7、在下图a、b中1）说明如何从一个曲柄摇杆机构演化为图a的曲柄滑块机构、再演化为图b的摆动导杆机构；2） 确定构件AB为曲柄的条件；3） 当图a为偏置曲柄滑块机构，而图b为摆动导杆机构时，画出构件3的极限位置，并标出极位夹角。8、下图为开槽机上用的急回机构。原动件BC匀速转动，已知，。（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、试求出下图中机构的最小传动角和最大压力角。10、在下图所示的机构中，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）试述铰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、如下图所示，设计一曲柄摇杆机构，已知其摇杆CD的长度，摇杆两极限位置间的夹角，行程速比系数，若曲柄的长度，求连杆的长度和机架的长度。并校验最小传动角是否在允许值范围内。13、设计一铰链四杆机构，如图所示，已知摇杆的行程速比系数，摇杆的长度，摇杆的极限位置与机架所成的角度和，求曲柄的长度和连杆的长度。14、如图所示的曲柄摇杆机构，已知，。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；2）当时，机构的最小传动角；3）当时，机构的行程速比系数；4）若摇杆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、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、二、判断题：1、；2、；3、；4、；5、；6、；7、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、运动时克服，固定夹紧时利用。五、分析、计算题1、1）（1）若该机构欲成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则AB应为最短杆。其中BC杆为最长杆，长度为。（2）由曲柄存在条件得：求得15，即的最大值为15。2）解法一：（1）若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AD为机架，即最短杆为AD =30，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。题中所求为的最小值，所以只分析BC杆为最长杆的情况即可。（2）由曲柄存在条件得： 求得45，即4550即的最小值为45。解法二：（1）若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AD为机架，即最短杆为AD=30，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。（2）若AB杆为最长杆，由曲柄存在条件得：求得，即5055（3）若BC杆为最长杆，由曲柄存在条件得：求得45，即4550所以，若该机构为双曲柄机构，则AB杆杆长的取值范围为：4555。即的最小值为45。3）如果机构尺寸不满足杆长和条件，则机构必为双摇杆机构。（1）若为最短杆，则故 （2）若为最长杆，则故 （3）若即不是最短杆，也不是最长杆，则 故 （4）若要保证机构成立，则应有故当该机构为双摇杆机构时，的取值范围为 和 .2、1）由曲柄存在条件得：2）曲柄与机架重叠共线时：曲柄与机架拉直共线时：所以，。3）曲柄与连杆拉直共线时：曲柄与连杆重叠共线时：3、1）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）3）由三心定理确定的位置如下图所示 4、作出当滑块处于两个极限位置时的机构运动简图，如下图所示。1）解得： ，2）3）最大压力角出现在垂直于时。5、1）曲柄为主动件，曲柄AB由运动到位置，滑块由左极限位置运动到右极限位置，滑块朝右为工作行程，对应曲柄的转角为，所需时间；曲柄AB由运动到位置，滑块由右极限位置运动到左极限位置，滑块朝左为空行程，对应曲柄的转角为，所需时间。为了保证滑块在空行程具有急回特性，即。则曲柄的的合理转向必为逆时针方向。如图所示。2）以曲柄为主动件，急位夹角，最小传动角的位置如图所示。3）此机构在以滑块为主动件的情况下，出现死点位置，其死点位置为和两个位置。6、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。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，则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，则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；对于图（b），只要导杆BC足够长，满足装配要求，则构件AB始终为曲柄。（3）对于图（a），构件3的极限位置在曲柄和连杆的两次共线处，其极限位置、和极位夹角如图（a）所示；对于图（b），构件3的极限位置在曲柄与滑块形成的转动副的轨迹圆与导杆的切线处，即，其极限位置、和极位夹角如图（b）所示。8、（1）由于，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3600，则滑块的上、下极限位置如图中F2、F1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C1，C2。由图中几何关系，得则极位夹角。（3）欲使极位夹角增大，应使角减小，所以杆长BC就当减小。9、（a）、所以最大压力角最小传动角（b）、最大压力角最小传动角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：12025100+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：110409070，且以最短杆40为机架，所以该机构为双曲柄机构12、 求连杆的长度和机架的长度。1) 由已知的行程速比系数，计算极位夹角：。则2) 由图可知：在中由余弦定理得： 即：解得：所以：由正弦定理得：，即所以，3) 在中由余弦定理得：即所以，,。 校验最小传动角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值。 2)最小传动角为。 由于，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，按已知条件作出摇杆的两个极限位置和，如下图所示。2）因极位夹角，所以与重合为一直线，故连接，使其延长线与（）交于点，则点即为要求的固定铰链中心。3）由图可得：所以，14、1） 2) 曲柄与机架重叠共线时：曲柄与机架拉直共线时：3）曲柄与连杆拉直共线时：曲柄与连杆重叠共线时：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，则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，若发现凸轮实际廓线有变尖的现象，为了克服变尖现象，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、凸轮转速的高低，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轮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、下列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，推程开始和结束位置 。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 滚子圆半径时，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 理论轮廓线上的最大 B 实际轮廓线上的最大 C 实际轮廓线上的最小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、若增大凸轮机构的推程压力角，则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、若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.8。12、设计滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线时，若将滚子半径加大，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若出现运动失真，可采取什么改进措施？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、下图中凸轮为半径为R的圆盘，凸轮为主动件。（1）写出机构的压力角与凸轮转角之间的关系；（2）讨论如果，应采用什么改进设计的措施？5、下图所示为从动件在推程的部分运动曲线，其，试根据s、v和a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,何处有刚性冲击？何处有柔性冲击？6、在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C和R，凸轮1沿逆时针方向转动，推动从动件往复移动。已知：R=100mm，OC = 20mm，偏距e =10mm，滚子半径mm，试回答：1） 绘出凸轮的理论轮廓；2） 凸轮基圆半径？从动件行程？3） 推程运动角回程运动角远休止角近休止角4） 凸轮机构的最大压力角最小压力角又分别在工作轮廓上哪点出现？5） 行程速比系数K =？7、下图所示为一凸轮机构。试在图上标出从动件在接触点到接触点时凸轮转角，点的压力角和点从动件的位移。第9章 凸轮机构及其设计一、填空题：1、等速、等加速等减速或余弦加速度、正弦加速度；2、力封闭（力锁合）、形封闭（几何封闭、形锁合）；3、等距；4、大、小；5、增大基圆半径、减少滚子半径；6、凸轮轮廓曲线；7、转动中心、理论轮廓（理轮廓线）二、判断题：1、；2、；三、选择题：1、C；2、C；3、D；4、A；5、B；6、D；7、C；8、D；9、A；10、B、A；11、C；12、B四、简答题：1、（1）不能。（2）若滚子半径大于凸轮理论廓线最小曲率半径时，从动件将出现运动失真现象；滚子半径过小要受结构和强度限制。2、刚性冲击：速度产生突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构产生极大的冲击。柔性冲击：加速度有突变，产生较大的加速度和惯性力，由此而引起的冲击。3、修改从动件的运动规律，增大基圆半径，减少滚子半径。4、向径、高度无变化。五、图解题：1、理论廓线基圆偏距圆压力角凸轮与从动件在D点接触时的压力角为：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为:2、根据关系式，补全后的从动件位移、速度和加速度线图如下图所示。在运动的开始时点，以及、处加速度有限突变，所以在这些位置有柔性冲击；在和处速度有限突变，加速度无限突变，在理论上将会产生无穷大的惯性力，所以在这些位置有刚性冲击。3、利用反转法，即将凸轮固定、机架和从动件沿与凸轮转向相反的方向运动，固定铰链点A从点A“反转”到点A,从动件从AB运动到AB,再由点B的速度方向和从动件的受力方向确定出凸轮逆时针转过30时机构的压力角，如图所示。4、（1）、当凸轮转动任意角时，其压力角如图所示。由图中几何关系有：，所以机构的压力角与凸轮转角之间的关系为：（2）、如果，则应减小偏距e，增大圆盘半径R和滚子半径rr。5、如图所示。1） AB段的位移线图为一条倾斜直线，因此在这一段应为等速运动规律，速度线图为一条水平直线，其加速度为零；2） BC段的加速度线图为一条水平直线。因此，在这一段应为等加速运动规律，其速度线图为一条倾斜的直线，位移线图为一条下凹的二次曲线。3） CD段的速度线图为一条倾斜下降的斜直线。因此，在这一段应为等减速运动规律，其加速度线图为一条水平直线，位移线图为一条上凸的二次曲线。4） 该凸轮在工作时，在A处有刚性冲，B、C、D处有柔性冲击。6、1） 绘出凸轮的理论轮廓凸轮的理论轮廓是以C为圆心，以mm为半径的圆，如图所示。2） 求凸轮基圆半径和从动件行程 过理论轮廓的圆心C和凸轮的回转中心O作直线交于理论轮廓上的点L和H，基圆半径为mm。 以点O为圆心，以偏距e =10mm为半径作凸轮的偏距圆，如图所示。过点H作偏距圆的切线交于基圆上的点M，从动件行程为= =mm。3）求推程运动角、回程运动角、远休止角、近休止角 推程运动角为根据余弦定理得：所以，推程运动角= 回程运动角为 远休止角和近休止角4）求凸轮机构的最大压力角、最小压力角及它们在工作轮廓上的出现点。 如图所示，过理论轮廓的圆心C和凸轮的回转中心O所作的直线交于偏距圆上的点A，过点A作偏距圆的切线交于理论轮廓上的点D，连接C和D两点，交于工作轮廓上的点，则为凸轮机构在理论轮廓上点D或者在工作轮廓上的点的压力角，且是最大压力角，其值为：所以，。 过理论轮廓的圆心C作偏距圆的两条切线交于理论轮廓上和点，对应地交于工作轮廓上和点，此两点处压力角为零。即：。5）求行程速比系数K根据行程速比系数的定义有： 7、52