机械原理考研真题答案复习重点

5．在曲柄滑块机构中，只要滑块作主动件，就必然有死点存在。（　　）

【答案】对

【解析】在平面连杆机构中，若以滑块为主动件，当其他两运动构件处于同一直线时的位置时，不论驱动力多大，都不能使机构起动，即必然存在死点位置。

三、选择题

1．在曲柄摇杆机构中，为了提高机构的传力性能，应该（　　）。

A．增大传动角　 

B．减小传动角　 

C．增大压力角　 

D．减小极位夹角

【答案】A

【解析】传动角越大，机构的传动性能越好。

2．汽车发动机中的曲柄滑块机构的原动件是（　　）。

A．滑块　  

B．连杆　  

C．曲柄

【答案】A

3．曲柄摇杆机构，以摇杆为原动件时机构出现死点的位置在（　　）。

A．摇杆和连杆成一直线处　 

B．摇杆和机架成一直线处

C．曲柄和连杆成一直线处　 

D．曲柄和机架成一直线处

【答案】C

【解析】以摇杆为原动件时，机构死点位置出现在从动曲柄和连杆共线处。

4．四杆机构的杆长满足：且，杆为连架杆，则该机构为（　　）。

A．曲柄摇杆机构　  

B．双曲柄机构　  

C．双摇杆机构　  

D．不能判断

【答案】D

【解析】不能确定该机构是否满足杆长条件。

5．在双摇杆机构中，当取其中一个摇杆为原动件时（　　）。

A．肯定会出现死点位置

B．可能会出现死点位置

C．摇杆的运动肯定具有急回特性

D．摇杆的运动可能会出现急回特性

【答案】B

【解析】双摇杆机构不具有急回特性，不一定会出现死点位置。

6．一个K大于1的铰链四杆机构与K＝1的对心曲柄滑块机构串联组合成一机构，该机构的行程速比系数（　　）。

A．大于1 

B．小于1 

C．等于1 

D．等于2

【答案】A

7．在铰链四杆机构中，若最短构件与最长构件长度之和大于其他两构件长度之和时，则机构中（　　）。

A．一定有曲柄存在　  

B．一定无曲柄存在　  

C．不一定有曲柄存在

【答案】B

【解析】最短构件与最长构件长度之和大于其他两构件长度之和，机构为双摇杆机构，一定无曲柄存在。

8．在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件，且（　　）处于共线位置时，机构处于死点位置。

A．曲柄与机架　  

B．曲柄与连杆　  

C．连杆与摇杆

【答案】B

【解析】死点出现在从动曲柄与连杆共线两位置。

9．铰链四杆机构中有两个构件长度相等且为最短，其余两构件长度不同，若取一个最短构件作机架，则得到（　　）机构。

A．曲柄摇杆　  

B．双曲柄　  

C．双摇杆

【答案】C

【解析】题目中已知机构各杆长不能满足杆长条件，故取任意杆为机架时，机构均为双摇杆机构。

10．要将一个曲柄摇杆机构转化成为双摇杆机构，可用机架转换法将原机构的（　　）。

A．曲柄作为机架　  

B．连杆作为机架　  

C．摇杆作为机架

【答案】C

【解析】原曲柄机构中摇杆作为机架时，原机构中曲柄演变成为连杆，此时机构即转化成双摇杆机构。

11．在摆导杆机构中，若以曲柄为原动件时，该机构的压力角为（　　）度，其传动角为（　　）度。

A．0  

B．45  

C．90  

D．不能确定

【答案】C

【解析】从动导杆上，滑块对导杆的作用力始终垂直于导杆，和导杆接触点运动方向一致，即压力角为零，故传动角与之互为余角。

12．曲柄滑块机构若存在死点时，其主动件必须是（　　），在此位置（　　）与（　　）共线。

A．曲柄　  

B．连杆　  

C．滑块

【答案】C　  A　  B

【解析】曲柄滑块机构中若以滑块为主动件，则机构中从动曲柄与连杆存在两共线位置，此时机构有两死点位置。

13．图示为摆导杆机构，以1为主动件，则机构的传动角（　　）。

A．　  

B．　  

C．　  

D．　  

E．

图8-4

【答案】E

【解析】该机构的压力角为滑块作用在导杆上的力与导杆运动方向所夹锐角，为。其余角即为传动角，为。

14．要将一个曲柄摇杆机构变为双摇杆机构，可用机架转换法将原机构的（　　）。

A．曲柄变为机架　  

B．连杆变为机架　  

C．摇杆变为机架

【答案】C

【解析】将原机构的曲柄变为机架，将得到双曲柄机构；连杆变为机架时，机构仍为曲柄摇杆机构；将摇杆变为机架后，原机构中的曲柄将成为连杆，即可得到双摇杆机构。

15．在图示连杆机构中，连杆2的运动是（　　）。

A．平动 

B．瞬时平动　  

C．瞬时绕轴B转动 

D．一般平面复合运动

图8-5

【答案】A

四、简答题

1．为什么平面铰链四杆机构一般只能近似地实现给定的运动规律和轨迹？

答：因为平面铰链四杆机构最多只能实现五个精确位置。如给定的运动规律和轨迹要求超过五个精确位置，则平面铰链四杆机构将无法满足所有的要求。因而只能精确地满足某些位置要求，而另一些只能近似地予以满足。

2．铰链四杆机构的基本形式有哪几种？

答：铰链四杆机构有三种基本形式：曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构。

3．简述铰链四杆机构存在曲柄的充分条件。

答：铰链四杆机构存在曲柄的充分条件：最长杆长度与加上最短杆长度之和不大于其余两杆长度之和，且最短杆为连架杆或者机架。

4．试简述铰链四杆机构具有曲柄的条件？

答：铰链四杆机构存在曲柄的充分条件：最长杆长度与加上最短杆长度之和不大于其余两杆长度之和，且最短杆为连架杆或者机架。

五、作图题

1．试在图上标出铰链四杆机构图示位置压力角和传动角。

图8-6

解：如图8-7所示。

图8-7

2．试用作图法设计一曲柄滑块机构。已知滑块行程s＝50mm，偏距e＝10mm。急回速比系数k＝1.4。（题上为示意图，考生须另做图。）

图8-8

解：（1）

（2）在滑道上任取一点，根据s＝50取点，在、点处做角，两线交于o点。

（3）作距滑道e＝10mm的平行线，以O为原心、为半径做圆交该线于点A。

（4）以A为圆心、为半径做弧交于点E。平分即为曲柄长度。

（5）以A为圆心、以曲柄长度为半径做圆交延长线于点、于点。则连杆长度为。

图8-9

3．设计一曲柄滑块机构，已知曲柄长度，偏距，要求最小传动角

（1）用图解法确定连杆的长度，保留作图线。

（2）画出滑块的极限位置；

（3）标出极位夹角θ及行程H；

（4）确定行程速比系数K。

图8-10

解：（1）作图步骤如下：

①以A为圆心，AB为半径作圆，取垂直于导路的半径AB；

②作交导路延长线于点C；

如图8-11所示，由图量取可得BC长，即

图8-11

（2）作曲柄AB与连杆BC共线时机构的两个极限位置，即以A为圆心，分别以、为半径作圆弧交导路延长线于、，即为滑块C的两个极限位置、，如上图中所示。

（3）机构处于两个极限位置时，曲柄两位置的夹角即与所夹锐角就是极位夹角；与的距离即行程H。分别如上图中所示。

（4）量取图中各线段长度，由几何关系有

根据公式可得行程速比系数

4．试设计一图示的铰链四杆机构ABCD，已知和（由图中直接量取）的值，要求满足AB1、AB2与DE1、DE2两组对应位置，并要求满足摇杆CD在第2位置为极限位置。试用作图法设计该四杆机构。

图8-12

解：（1）连接，并将其固化，利用反转法，当绕D转至时，转至；

（2）连接，并作的中垂线，则必在其上；

（3）由于摇杆CD在第2位置为极限位置，则有与共线，故与延长线交点即，连接；

（4）如图8-13所示，机构即为所求。

图8-13

5．如图8-14所示，已知曲柄在水平方向投影的长度为11mm，其与机架的铰链中心为，当曲柄转过图示的转角120°时，应使D点走一近似直线，该直线段的长度为22mm，且应与图示的水平中心线平行。试用实现给定连杆三个位置的方法设计一曲柄摆杆近似直线机构。其它有关尺寸详见图8-14（a）。

图8-14

解：（1）取比例尺。定，及，的位置。（D为连杆上一点，）。

（2）选定的位置并由定出的位置。

（3）作的中垂线，的中垂线得转动极，由，点得半角。

（4）因为和平行，所以转动极在处。与平行，且距离为11mm。

（5）选定位置（也可选定），让中垂线，都通过点，则位置线与的交点即为（与中垂线间的距离为11mm）。

为所求机构在位置1时的运动简图，如图8-14（b）所示。需注意D点是连杆平面上的一点，而不是连架杆上的点。因为架杆平面上各点的轨迹都是以为圆心的圆弧，不能满足命题要求。

图8-14

6．已知破碎机的行程速比系数K＝1.4，动鄂板长度lCD＝300mm，摆角ψ＝35°，鄂板在极限位置DC1时铰链C1与A之间的距离，求曲柄lAB、连杆lBC和机架lAD的长度。

图8-15

解：（1）求极位夹角，

（2）任取机架铰链中心D，选长度比例尺μl＝5mm／mm，根据已知摆角ψ＝35°作出摇杆的两极限位置C1D、C2D，如图所示；

（3）以C1C2为弦，作圆周角的圆；

（4）以C1为中心，以AC1＝lAC1／μl＝45mm为半径作圆弧交圆于A，再以A为圆心，以AB＝（AC2-AC1）／2为半径作圆，即可设计出四杆机构AB1C1D。

由图中可量得lAB＝55mm，lBC＝280mm，lAD＝185mm。

7．如图8-16所示为一曲柄滑块机构OAAC，是滑块从C1移到C2时，连架杆OBB上的一条标线0BE1转至OBE2；当C从C2移到C3时，OBE从OBE2转至OBE3。现欲将曲柄OAA与连架杆0BB用连杆AB连接起来，试求铰链点B1的位置，并画出机构第一位置的机构简图。（写出简要作图步骤，保留作图线）

图8-16

解：如图8-17所示。

图8-17

①确定点A2，A3位置。

以OA为圆心，OAA1为半径画圆，则A点的任一位置都应在该圆上。以C1A1为半径，以C2为圆心画弧交圆于A2点，以C3为圆心画弧交圆于A3点。

②利用反转法求点B1

将A2E2OB刚化，绕OB点回转到OBE2与OBE1重合位置，此时，A2点转到A2＇点。同理得A3＇点。则连接A1A2＇并作其中重线a12；连接A2＇A3＇并作其中垂线a23，则a12和a23的交点即为B1点。

③连接A1B1和B1OB，并将OBE1和OBB1固结在一起，则该机构第一位置的机构简图如图解中所示C1A1B1OB位置。

8．设计如图8-18所示的六杆机构。已知AB为曲柄，且为原动件。此六杆机构所含的曲柄摇杆机构ABCD的行程速比系数K＝1，滑块行程，摇杆的二极限位置为和，，且AD在平行于滑道的一条水平线上，试求出各杆尺寸。

图8-18

解：作图步骤如下：

（1）在水平线上取，则由已知e和x值，便可以确铰链D点位置；

（2）由刚化反转法，将绕D反转，得到，连接，并作其中垂线交过D与水平线成的直线于；

（3）由题已知，故取，即得到；

（4）过D作水平直线垂线，并令，，可得到点，；

（5）由行程速比系数为1，知极位夹角为零，则A，与共线，且在的延长线上，且，因此，作的延长线并交过D的水平线于A点，在的延长线上取，则可得，；

（6）连接，就可得到即为所求六杆机构，如图8-19所示。由图量取得各杆长

，，

，，

图8-19

9．如图8-20所示为曲柄滑块机构ABC和铰链四杆机构DEFG。今要求用一个连接杆IH（即为两个回转副I，H），把这两个机构的连杆BC和EF连接起来，使ABC机构带动DEFG机构；并保证满足图示1，2，3的三组对应位置。试用作图法设计确定出I点在BC杆上的位置和H点在EF杆上的位置（I和H点不一定在BC，EF线上），并给出连接杆IH的尺寸。若将连杆IH的H点连接于连架杆DE上时，又如何设计？机构的位置和尺寸可由图上直接量取。

图8-20

解：先取比例尺，作题目所给机构有关位置图，如图8-20（b）所示，并在连杆BC平面上任取一点作为铰接点I，即得，及三个点的位置。

（1）当用连杆IH连接于连杆EF时，其设计主要是确定连杆EF上铰接点H的位置，故可用反转法或利用转动极进行设计。如图8-20（b）所示，视连杆EF为机架，分别作和，可求得转位点和的位置，然后再分别作连线和连线的中垂线，和两线的交点即为点。连接和便得所设计的六杆机构。经作图验证能满足运动要求。由图量得。

（2）当用连杆IH连接于连架杆DE时，求连架杆DE上H点的位置。用反转法设计：如图8-20（c）所示，视DE为机架，则分别作和，求得转位点和点，再分别作连线和连线的中垂线和，其交点为，经作图验证同样能满足要求动规律。这时，由图量得，上述转位点、也可利用转动极来确定，此时D为杆DE的转动极，由绕D转即得点，再由绕D转过即得。

10．试设计一曲柄摇杆机构。如图8-21已知曲柄OAA的长度为l3mm，其与机架的铰链中心为OA，α＝30°，当曲柄转过图示120°时，应使连杆上D点走一近似直线，该直线与图示水平线垂直。试通过实现连杆平面三个位置的方法，并以2位置作为参考位置，设计一曲柄摇杆近似直线机构OAABOB。其中摇杆与机架的铰链中心OB已给出，其他尺寸见图。

图8-21

解：（1）分别以A2、A3为圆心，以A1D1为半径画弧交D点轨迹于D2、D3点；

（2）用反转法求点B2。

将A1OBD1刚化，当A1D1分别平移到A2D2、A3D3位置时，OB点转到OB1与OB2位置。连接OB1OB2及OBOB1，并分别作其中垂线，二中垂线交于B2点；

（3）连接OAA2B2OB，并将D2与A2B2固连，得所求铰链四杆机构OAABOB的第二位置如图8-22所示。