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机械技术基础习题

学习指导 单元一 机械认识

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）1B 2A 3B 4C 5B

（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[①汽车、②游标卡尺、③车床、④齿轮减速器、⑤电动机]中， 是机器。 A．①②③ B．①③⑤ C．①③④⑤ D．③④⑤

4．括号内所列实物[①螺钉、②起重吊钩、③螺母、④键、⑤缝纫机脚踏板]中， 属于通用零件。 A．①②③ B．①③⑤ C．①③④ D．③④⑤

5．括号内所列实物[①台虎钳、②百分表、③水泵、④台钻、⑤内燃机活塞与曲轴运动转换装置]中， 属于机构。

A．①②③ B．①②⑤ C．①③④ D．③④⑤

单元二 平面机构的运动简图及自由度 表2-1 几种机构的运动简图示例

例1 例2 例3 ··1··

机械技术基础习题 机构图 分析 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 1机架，2主动；1、2——转动副，2、1主动，4机架；1、4——转动副；1、2——3——转动副；3、4——移动副；4、转动副；2、3——移动副；3、4——移1——转动副 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 ① ② ③ 图例 复合铰链 局部自由度 虚约束 运动副分析 运动副计算 无 滚子B DF杆、CG杆之一；K、K′之一 凸轮、滚子间为高副，其他运动副为低副 F=3n-2PL-PH =3×6-2×8-1=1 无 B处滚子 1、2间高副之一；2、3（消除滚子后）间高副之一 1杆和2构件之间、2杆和3构件之间均为一个高副 F=3n-2PL-PH =3×4-2×4-2=2 无 3、4构件之一（轨迹重合） 低副机构 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。

本题类型常用对策： ①增加主动构件的数目； 图2-2 a 题图 b改进方案图1 c改进方案图2

②增加约束的数目

解：原题机构自由度为F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2 F=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）

··2··

机械技术基础习题

【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

本题类型常用对策： ①增加一个带一低副的构件； ②减少约束的数目 图2-3a)题图 b)措施1图 c)措施2图

法，画出正确的示意图。

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 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1 d)改进办法图2 e)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=W 4．约束 5．简单 小 大

（二）1D 2A 3A 4C 5A 6B 7B

（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 。

··3··

机械技术基础习题

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-1 B．K C．K+1 D．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．20 B．50 C．200 D．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

··4··

机械技术基础习题

图2-7d 图2-7 e 图2-7f

图2-7g 图2-7h

单元三 平面连杆机构 这些机构？

【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

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）①若为曲柄摇杆机构 a最短 a+55≤30+40 a≤15 ②若为双曲柄机构 a非最长 30+55≤a+40 a≥45 a最长 30+a≤40+55 a≤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+40 a﹥15

a非最长 30+55﹥a+40 a﹤45 a最长 30+a﹥40+55 a﹥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 急回特性（极位夹角θ） 运动特性 压力角(αmax)或传动角(γmin) 止点（死点）位置 备注（应用举例） ··5··