机械设计基础复习题(附答案)

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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

表2-1 几种机构的运动简图示例

例1 例2 例3 单元一 机械认识

单元二 平面机构的运动简图及自由度 学习指导 机械技术基础习题

··2·· 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 ① ② ③

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2-2 a 题图 b改进方案图1 c改进方案图2

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）

【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； 本题类型常用对策：

①增加主动构件的数目；

②增加约束的数目 .

. 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 。

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 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 机械技术基础习题

··4·· 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2-7 e

图2-7f

图2-7g 图2-7h

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【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）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 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