机械设计基础模拟习题与答案4
一、填空题（每空2分，共20分）
1、机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为原动件；而其余活动构件
称为从动件。
2、转动副的自锁条件是：驱动力作用在摩擦圆内。
3、对心曲柄滑块机构，若以曲柄为机架，则该机构演化为导杆机构。
4、机构的压力角是指力与速度所夹锐角。
5、凸轮机构推杆的常用运动规律中，余弦加速度运动规律有柔性冲击。
6、齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈多。
7、棘轮机构的主要组成构件有：棘轮、棘爪、止动爪等。
8、机器速度波动的类型有：周期性速度波动、非周期性速度波动。
9、设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采
取的措施是：加大基圆半径。
10、在曲柄摇杆机构中，当曲柄与机架两次共线位置时出现最小传动角。
二、简答题（每小题5分，共25分）
1、何谓运动副及运动副元素？
答：
运动副是指两构件直接接触具有确定的相对运动关系的一种联结。
（书本）：两个构件直接接触而组成的可动的联接。
运动副元素：参加接触的部分。
两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。
2、列举5种能实现连续回转运动的机构。
答：
1）摩擦传动机构：如带传动、摩擦轮等
2）啮合传动机构：如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等
3）连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。
3、简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？
答：
质量代换法需满足三个条件：
1、 代换前后构件的质量不变；
2、 代换前后构件的质心位置不变；
3、 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；
其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。
4、齿轮传动要匀速、平稳地进行，必须满足哪些条件？ 答：
1） 对齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。
2） 对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。
3） 对正确啮合要求：满足正确啮合条件。
5、有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子，问是否可行？为什么？ 答：不一定。
令滚子半径为r r ；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为min ρ 当：min ρ>r r 时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。
这时不可行。
当：min ρ=r r 时：工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。
这时也
不可行。
当：min ρ<r r 时：这时也不可行。
三、计算题（共45分）
1、绘制唧筒机构简图（草图）。
（5分）
2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度；以
EG 为原动件时分析组成此机构的基本杆组及机构级别。
（10分） 答：活动构件n=7；低副pl=10；
所以机构的自由度为
1
0)001102(73')'2(3=--⨯+⨯-⨯=--+-=F p p p n F h l
以AB 为元动件：
机构可分解成下图。
为Ⅲ级机构
3、试求机构在图示位置的全部瞬心。
（5分） 答：A 点为P 12；
B 点为P 23；
C 点为P 34；
D 点为P 14；
P 13由三心定理求得为B 点，见图。
P 24由三心定理求得为D 点，见图。
4、图示铰链四杆机构中，已知
AD mm l mm l mm l AD CD BC ,30,35,50===为机架，
（15分） （1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求AB l 的最大值； （2） 若此机构为双曲柄机构，求AB l 的最小值； （3） 若此机构为双摇杆机构，求AB l 值的范围； 解：1）曲柄摇杆机构要求满足“杆长条件”；曲柄为连架杆且
最短三个条件。
由“杆长条件”知：CD AD BC AB l l l l +≤+
即：mm l l l l BC CD AD AB 15503530=-+=-+≤ 所以AB l 的最大值为：
15mm
机架与原动件
B P 23
24
C
2）为双曲柄机构有两种情况：
满足“杆长条件”；最短杆为机架；。
满足平行四边形机构条件。
（排除∴≠AD BC l l ） 当BC 为最长杆时：
由“杆长条件”知：CD AB BC AD l l l l +≤+
即：mm l l l l CD BC AD AB 45355030=-+=-+≥ 当AB 为最长杆时：
由“杆长条件”知：CD BC AB AD l l l l +≤+
即：mm l l l l AD CD BC AB 55303550=-+=-+≤ 所以AB l 的最小值为：45mm 3）为摇杆机构有两种情况：
满足“杆长条件”；BC 为最短杆（排除∴>CD BC l l ）。
不满足“杆长条件” 当AD 为最短杆时：
要求：CD AB BC AD l l l l +>+；50≤AB l 得：5045≤<AB l
或
CD BC AB AD l l l l +>+；50>AB l 得：55≥AB l
当AB 为最长杆时：
要求：CD AD AB BC l l l l +>+；30≤AB l 得：3015≤<AB l
5、在图示的车床变速箱中，移动三联齿轮a 使齿轮3’和4’啮合。
又移动双联齿轮b 使齿轮5’和6’啮合。
已知各轮的齿数为48',50',42',38',58,42654321======z z z z z z ，电动
机的转速min /14451r n =，求带轮转速的大小和方向。
(10分) 解：
47.150
384248
4258''''53164261'16-≈⨯⨯⨯⨯-='-==
z z z z z z n n i
min /98347
.11445
''1616r i n n -≈-==
四、设计题（10分）
试设计一铰链四杆机构。
已知其摇杆CD 的长度mm l CD 75=，行程速度变化系数
5.1=K ，机架AD 的长度mm l AD 100=。
︒=451ϕ是摇杆CD 的一个极限位置与机架AD
间较小的一个夹角。
试用图解法求曲柄的长度AB l 和连杆的长度BC l 。
解： 作图步骤：
a) 极位夹角︒=+-⨯︒=+-⨯︒=
361
5.1)
15.1(1801)1(180K K θ
b) 作mm AD 100=
c) 作线段DC 1，使︒=∠451DA C d) 作线段AC 2，使︒=∠3621AC C e) 量得AC 1=70.84mm; AC 2=169.46mm f) 曲柄和连杆的长度AB l 、BC l 为
mm AC AC l AB 31.492
84
.7046.169212=-=-=
mm AC AC l BC
15.1202
84.7046.169212=+=+=。