机械设计基础第二章

第2章平面连杆机构

2.1平面连杆机构的特点和应用

连杆机构是由若干刚性构件用低副连接组成的机构，又称为低副机构。在连杆机构中，若各运动构件均在相互平行的平面内运动，称为平面连杆机构；若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。

平面连杆机构被广泛应用在各类机械中，之所以广泛应用，是因为它有较显著的优点：（1）平面连杆机构中的运动副都是低副，其构件间为面接触，传动时压强较小，便于润滑，因而磨损较轻，可承受较大载荷。

（2）平面连杆机构中的运动副中的构件几何形状简单（圆柱面或平面），易于加工。且构件间的接触是靠本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠。

（3）平面连杆机构中的连杆曲线丰富，改变各构件的相对长度，便可使从动件满足不同运动规律的要求。另外可实现远距离传动。

平面连杆机构也存在一定的局限性，其主要缺点如下：

（1）根据从动件所需要的运动规律或轨迹设计连杆机构比较复杂，精度不高。

（2）运动时产生的惯性力难以平衡，不适用于高速的场合。

（3）机构中具有较多的构件和运动副，则运动副的间隙和各构件的尺寸误差使机构存在累积误差，影响机构的运动精度，机械效率降低。所以不能用于高速精密的场合。

平面连杆机构具有上述特点，所以广泛应用于机床、动力机械、工程机械等各种机械和仪表中。如鹤式起重机传动机构（图2-1），摇头风扇传动机构（图2-2）以及缝纫机、颚式破碎机、拖拉机等机器设备中的传动、操纵机构等都采用连杆机构。

图2-1鹤式起重机图2-2 摇头风扇传动机构

2.2平面连杆机构的类型及其演化

2.2.1 平面四杆机构的基本形式

全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆

机构，如图2-3所示。机构的固定件4称为机架；与

机架相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接

联接的杆2称为连杆。能作整周转动的连架杆，称为

曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。按

照连架杆的运动形式，将铰链四杆机构分为三种基本

型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

1．曲柄摇杆机构

两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，如图2-4中的搅拌机构；反之，当摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动，如图2-5所示的缝纫机踏板。

图2-4 搅拌机 图2-5 缝纫机脚踏板机构

2．双曲柄机构

两连架杆均为曲柄的四杆机构为双曲柄机构。通常一个曲柄作等速转动，另一个曲柄作等速或变速转动，图2-6惯性筛驱动机构和图2-7机动车辆机构均为双曲柄机构。惯性筛驱动机构中，主动曲柄AB 等速回转一周时，曲柄CD 变速回转一周，使筛子EF 具有较大变

图2-6 惯性筛驱动机构 图2-7 机动车辆机构

图2-3 铰链四杆机构

化的加速度，从而将被筛选的材料因惯性而分离。

当双曲柄机构的相对两杆平行且相等时，则成为平行四边形机构，如图2-8所示。其运动特点是两曲柄以相同角速度同向转动，连杆作平移移动。图2-9所示的摄影平台升降机构就是平行四边形机构，能保证摄影平台1始终处于水平移动，保证安全工作。

平行四边形机构在运动过程中，曲柄AB顺时针方向转动到B1位置时，曲柄DC转到C1位置，但在下一瞬时，DC杆可能运到到C2’位置，也可能运动到C2位置，即出现运动不确定现象。为克服这种现象，可以在从动曲柄上添加飞轮靠惯性引导保证转向不变；或在机构中增加辅助杆构成虚约束使从动曲柄不能反转，如图2-7机动车辆机构中的杆2就是防止从动曲柄反转的；或使用两组相同机构错位排列，如图2-10所示。当AB杆和DC杆转

图2-8 平行四边形机构图2-9 摄影平台升降机构

向相反时，相对的边长相等，但其中一对边不平行，形成逆平行四边形机构（图2-11）。车门的启闭机构（图2-12）是逆平行四边形机构应用实例，当主动曲柄1转动时，从动曲柄3作相反方向转动，从而使两扇门同时开启或同时关闭。

图2-10 错列机构图2-11 反平行四边形机构

图2-12车门的启闭机构图2-13 汽车前轮转向机构

3．双摇杆机构

两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。双摇杆机构用于鹤式起重机传动机构（图2-1），当摇杆AB摆动时，另一摇杆CD随之摆动，选用合适的连杆尺寸，可使悬挂点M的轨迹近似为水平直线，避免被吊重物在运送中上下运动而出现危险。

在双摇杆机构中若两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构。汽车前轮转向机构（图2-13）运用的就是该机构。车子转弯时，与前轮轴固联的两个摇杆的摆角α和β如果在任意位置都能使两前轮轴线的交点P落在后轴线的延长线上，则当整个车身绕P点转动时，四个车轮都能在地面上纯滚动，避免轮胎因滑动而产生过大磨损。等腰梯形机构就能近似地满足这一要求。

2.2.2 平面四杆机构的演化

由于运动、受力状况及结构设计上的需要，上述三种型式明显满足不了要求。实际机器中还广泛应用着各种其他型式的四杆机构。它们是由铰链四杆机构演化而来的。

1．含有一个移动副的四杆机构

（1）曲柄滑块机构

图2-14a所示的曲柄摇杆机构中，杆1为曲柄，杆3为摇杆。杆3上C点的轨迹是以D 为圆心，杆3长度CD为半径的圆弧mm。现将转动副D的半径扩大，使其半径等于杆3的长度，并在机架上按C点的近似轨迹mm做成一个弧形槽，摇杆3做成与弧形槽相配的弧形块，如图2-14b所示。此时，虽然转动副D的外形改变，但机构的运动性质没改变。若将弧形槽的半径趋向于无穷大，则mm变成直线，而转动副D转化为移动副，形成了偏置曲柄滑块机构（e≠0），如图2-14c所示。若将mm直线槽移至通过曲柄转动中心A（即e＝0），则形成对心曲柄滑块机构，如图2-14d所示。曲柄滑块机构常用于活塞式内燃机、往复式抽水机、空气压缩机以及冲床等的主要机构都是曲柄滑块机构。

图2-14 曲柄滑块机构

在曲柄滑块机构中，若以不同的构件为机架，将得到不同的连杆机构。见表2-1

（2）转动导杆机构和摆动导杆机构

将表2-1中的曲柄滑块机构中的构件1为机架，则构件2和4都可分别绕固定轴B和A 作整周转动。将与滑块组成移动副的杆状活动构件称为导杆，所以该机构称为转动导杆机构。图2-15所示的小型刨床主运动机构就是转动导杆机构。

若将表2-1中的曲柄滑块机构中的改变构件1和构件2的尺寸，则构件2绕固定轴B作整周转动，构件4绕固定轴A作一定角度的往复摆动，所以该机构称为摆动导杆机构。图2-16所示的牛头刨床中的六杆机构就是摆动导杆机构。

（3）曲柄摇块机构和移动导杆机构

将表2-1中的曲柄滑块机构中的构件2为机架，则构件1绕固定轴B作整周转动，而摇块3绕固定轴C作往复摆动的摇块，该机构称为曲柄摇块机构。图示2-17所示的汽车自动

图2-15 小型刨床图2-16 牛头刨床

卸料机构就是曲柄摇块机构，摇块3做成绕固定轴C摆动的油缸，导杆4的一端固结着活塞。油缸下端进油，推动活塞，从而带动与车斗固结的曲柄1，使其绕定轴B转动，达到自动卸料的目的。

图2-17 汽车自动卸料机构图2-18 手摇唧筒将表2-1中的曲柄滑块机构中的构件3滑块为机架，则使导杆4在固定滑块3中移动，该机构称为移动导杆机构。图2-18所示手摇唧筒，手摇唧筒的外壳就是固定滑块3，移动导杆4下端的活塞，在唧筒内部上下移动把水抽出来。

2．含有两个移动副的四杆机构

a）b）c）

图2-19 曲柄移动导杆机构

表2.1 四杆机构的几种型式

铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副，同理，在图2-19a所示的曲柄滑块机构中，转动副B相对于转动副C的运动轨迹为圆弧mm，如将连杆2作成滑块，滑块3作成圆弧导轨mm形状，如图2-19b所示，显然图a和图b的运动性质等效。此时已演化成具有两个移动副的四杆机构。如将圆弧导轨mm的半径逐渐增加至无穷大时，于是该机构将演化成图2-19c所示，称为曲柄移动导轨机构，也称为正弦机构。如图2-20所示的缝纫机针杆机构就是应用的正弦机构。

图2-20 缝纫机针杆机构图2-21 十字滑块联轴器

（2）双转块机构

在表2-1中，若取正弦机构中的构件1为机架，则转块2绕固定轴B作整周旋转时，通过杆3可导致转块4绕固定轴A作整周旋转，形成双转块机构。图2-21所示的十字滑块联轴器就是运用的该机构。

（3）双滑块机构

在表2-1中，若取正弦机构中的构件3为

机架，则构件2上下移动，可导致构件4左右移

动，形成双滑块机构。图2-22所示的椭圆仪就

是运用的该机构。

图2-22 椭圆仪

2.3铰链四杆机构有曲柄的条件

在四杆机构中有的连架杆作整周回转运动而成为曲柄，有的则不能。那么铰链四杆机构在什么条件下有曲柄存在呢？下面来分析铰链四杆机构中曲柄存在的条件。

如图2-23中的铰链四杆机构中，a，b，c，d分别代表各杆的长度，且设a

图2-23 曲柄存在的条件图2-24 铰链四杆机构

B1C1D。根据平面三角形几何知识，两边之和应大于等于第三边，在⊿B1C1D中有：

a+d≤b+c （2-1）当AB杆和机架AD重叠共线时，则形成三角形B2C2D。根据平面三角形几何知识，两边之差小于等于第三边，在⊿B2C2D中有：

b≤(d-a)+c

或 c≤(d-a)+b

即 a+b≤d+c (2-2)

a+c≤d+b (2-3) 将式（2-1）、（2-2）、（2-3）分别两两相加，则得：

a≤c; a≤b; a≤d

同理，当设a>d时，亦可得：

d+a≤b+c

d+b≤a+c

d+c≤a+b

和 d≤c; d≤b; d≤a

由此可得曲柄存在得条件：

（1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；

（2）最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和（即格拉肖夫判别式）。 如图2-24所示铰链四杆机构中，AB 为最短杆，且满足格拉肖夫判别式。若以AD 杆为机架，在连架杆和机架中，AB 杆为最短杆，所以AB 杆为曲柄，而AD 杆和CD 杆中无最短杆，所以CD 杆为摇杆，即该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构；若以最短杆AB 杆为机架，则AB 杆和CD 杆均为曲柄，所以该机构为双曲柄机构；若以CD 杆为机架，机架和连架杆间均无最短杆，所以BC 杆和AD 杆均为摇杆，即该铰链四杆机构为双摇杆机构；若以BC 杆为机架，则AB 杆为曲柄，CD 杆为摇杆，所以该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。

综上所述，可得出两个结论：

（1）不满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构，任何杆为机架时皆为双摇杆机构；

（2）满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构，当以最短杆的相邻杆为机架时，为曲柄摇杆机构；当以最短杆为机架时，为双曲柄机构：当以最短杆的对面杆为机架时，为双摇杆机构。

2.4平面连杆机构的工作特性

2.4.1 急回运动特性和行程速度变化系数

在工程中，往往要求作往复运动的从动件，在工作行程时的速度慢些，而空回行程时的速度快些，以缩短非工作时间，提高生产率。

这种运动特性称为急回特性。在具有急回特性

的机构中，原动件作等速回转时，从动件在空

回行程中的平均速度（或角速度）与工作行程

中的平均速度（或角速度）之比值，称为行程

速度变化系数，用K 来表示。

如图2-25所示的曲柄摇杆机构，曲柄AB

为原动件，以w 等速匀速转动一周时，有两

次与连杆共线。这时摇杆CD 分别位于两个极

限位置C 1D 和C 2D 。曲柄与连杆两次共线位置之间所夹的锐角θ（即AB 1与AB 2之间所夹的锐角）称为极位夹角。摇杆CD 的两个极限位置之间夹角ψ称为摇杆的摆角。当曲柄顺时针有位置AB 1转到AB 2，再由AB 2转AB 1，其转过的角度分别为：φ1＝180o+θ，φ2＝180o-θ，所用的时间分别为：t 1＝φ1/w ＝（180o+θ）/w ，t 2＝φ2/w ＝（180o-θ）/w ；在相应

的时间里，摇杆往复摆过的角度相同，都为摆角ψ。由于t 1大于t 2，所以摇杆从DC 1摆到DC 2位置（工作行程）的平均角速度w 1小于摇杆从DC 2摆到DC 1位置（空回行程）的平均角速度

w 2，即摇杆能快速返回，曲柄摇杆机构具有急回特性。摇杆的行程速度变化系数K 为

θθ

ψ

ψ-?+?====180180211212

t t t t w w K

或 11

180+-?=K K θ

由上式可见，机构的急回特性取决于极位夹角θ的大小。当θ＝0o时，K ＝1，机构无急回特性。θ角越大，K 值越大，机构的急回特性也越高。但从动件加速度越大，惯性力也越

图2-25 急回特性

图2-26 机构急回特性的判定

大，机构震动越大，稳定性越差，一般K ≤2。

综上所述，可得连杆机构输出件具有急回特性的条件为：

（1）输入件等速整周转动；

（2）输出件往复运动；

（3）极位夹角θ>0o。

图2-26a 中，对于对心曲柄滑块机构，θ＝0o，所以无急回特性；在图2-26b 和c 中所示的偏置曲柄滑块机构和曲柄摆动导杆机构，θ>0o，所以有急回特性。

2.4.2 压力角和传动角

在实际生产中应用的连杆机构，不仅能达到实际预期的运动规律，而且要求传动时，轻便省力、效率高等良好的传力性能。因此，需要分析机构的传力特性。

在图2-27中所示的曲柄摇杆机构，曲

柄AB 是原动件，通过连杆把动力传递到

摇杆CD ，使摇杆绕固定轴D 以V C 转动，

转动方向与摇杆CD 垂直。连杆BC 是二

力杆件（不考虑杆的重力、惯性力和运动

副中的摩擦力），所以连杆BC 传递到摇杆

CD 的力F 沿着BC 方向。将力F 分解为

两个分力，一个分力Ft 沿着V C 方向，一

个分力Fn 与V C 方向垂直。设F 与Ft 之

间夹角为α，由图2-27可知：

αc o s F Ft =；αsin F Fn =，分力F t 是有效分力，驱使摇杆转动，而F n 是有害分力，只能使铰链C 、D 产生径向压力和摩擦阻图2-27 曲柄摇杆机构的压力角和传动角

力。因此，F t越大，F n越小，传力效果越好，而分力的大小取决于α的大小。

在曲柄摇杆机构中，作用在摇杆上的力F与其作用点C的速度V C之间所夹的锐角α，称为连杆机构的压力角，压力角α的余角γ称为传动角。机构在运动过程中，压力角α是一直变化的。可见，压力角α越小，传动角γ越大，有用分力越大。压力角α＝0，γ＝90o时，传力效果最好。比较压力角和传动角，传动角γ易于观察和测量。如图2-27所示，当∠BCD为锐角时，γ＝∠BCD；当∠BCD为钝角时，γ＝180o-∠BCD。所以常用传动角γ来反

a） b）

图2-28 机构传动角的判定

映机构传力性能的好坏。

为保证机构的正常工作，通常使传动角的最小值γmin大于或等于其许用值[γ].对于一般机械，推荐[γ]＝40o～50o；对于传递功率大的机构，如冲床、颚式破碎机中的主要执行机构，为使工作时得到更大效率，可取[γ]≥50o；对于一些非传力机构，如仪表等机构，也可取[γ]<40o，但不能太小。

下面来确定γmin。如图2-27中，连杆BC与摇杆CD间的夹角∠BCD随铰链B和D之间的距离变化而变化，设∠BCD＝δ，当曲柄转到与机架重合的两个位置AB2和AB1时，B和D 之间距离达到最大值和最小值，此时δ分别达到最大值δmax和最小值δmin。（1）若δmax<90o，则γmin＝δmin。（2）若δmax>90o，γ＝180o-δmax，当δmin≤90o时，γmin取γ1和δmin 二者中的最小值；但当δmin>90o时，γmin=180o-δmax。δmax和δmin可按图2-27 中的几何

关系，用余弦定律求出来，

也可用图解法求出。

如图2-28a中所示偏置

曲柄滑块机构，当原动件为

曲柄时，最小传动角出现在

曲柄与机架垂直的位置。对

于图2-28b中所示的曲柄导

杆机构，无论在任何位置主

动曲柄通过滑块传给从动杆

的力的方向，与从动杆上受

力点的速度方向始终一致，

所以传动角始终为90o，所

图2-29 死点位置

以传力性能最好。

2.4.3 死点位置

图2-29所示的曲柄摇杆机构中，摇杆CD为主动件，当摇杆运动至两个极限位置C1D和C2D时，从动件曲柄AB分别与连杆BC处于重叠和拉直成线。此时，传动角为0，该位置称为机构的死点位置。在死点位置，主动件经连杆作用到曲柄上的力通过回转中心A，使曲柄转动的有用分力为0，此时，无论主动件施加给曲柄无论多大的力，曲柄不转动。因此，机构具有死点位置对传动是不利的，应设法避免。

图2-30 缝纫机踏板机构图2-31车轮联动机构

工程上常利用飞轮或错列机构使机构通过死点位置，如图2-30所示的缝纫机踏板机构，曲柄与大带轮作成同一构件，利用带轮的惯性通过死点位置。如图2-31所示的车轮联动机构，就是由两组曲柄滑块机构EFG与E’F’G’组成，两者的曲柄位置相互错开90o，而使两组机构的死点位置也相互错开，最终使机构顺利通过死点位置而连续运转。

图2-32 钻床夹具图2-33 飞机起落架机构

另一方面，在工程实践中也可利用机构的死点位置实现一定的工作要求。如图2-32所示的钻床夹具就是利用死点位置来夹紧工件的。在连杆2的手柄上施加一向下的力F，使连杆2与连架杆3成一直线，，这时构件1夹紧工件。撤去F，钻床夹具开始工作，工件给构件1的反力T会使构件1绕定轴A转动，但这时连杆机构处于死点位置，所以钻床夹具在工作过程始终夹紧工件。工作完毕，把连杆2的手柄向上抬起，使机构脱离死点位置而松开工件。如图2-33所示的飞机起落架机构中，当机轮放下时，BC杆和CD杆共线，机构处于死点位置，机轮着地时，即使承受很大的地面反力也不会使CD杆转动，保证降落可靠。

2.5 平面连杆机构的运动设计

2.5.1 设计的基本问题

平面连杆机构的设计就是根据使用要求所提出的运动条件、几何条件和动力条件等来选定合适的机构型式，并确定机构中各构件的尺寸。为了使机构设计得合理、可靠，通常还应满足一些相应的附加条件，如结构条件及最小传动角等。

机器的性能要求和用途很广泛，对连杆

机构的设计要求也是各种各样。在设计中一

般归纳为两大类问题。

（1）满足给定的位置要求或者运动规

律的要求（位置设计）

例如设计造型机翻箱机构（图2-34）时，

实现连杆的两个给定位置；又如要求满足给

定的行程速度变化系数，以实现预定的急回

特性；再如实现两连架杆的几组对应位置

等。

（2）满足预期的轨迹要求（轨迹设计）

在四杆机构的运动过程中，其连杆上的

不同点将沿不同的轨迹运动，根据轨迹要求

设计四杆机构，就是要求连杆上的某点，在

机构运动过程中，能够实现给定的轨迹。例

如图2-1所示的鹤式起重机机构的设计中，应保证在工作中连杆上点M 能够沿近似水平方向移动。又例图2-4所示的搅拌机机构的设计中，应保证连杆上点E 能按预定的轨迹运功等。

连杆机构的设计方法有：作图法、实验法及解析法。图解法和实验法比较直观易懂，但 设计精度要低。解析法精度高，但计算要复杂，有时利用手工几乎无法完成。随着计算机技术的发展，解析法得到日益广泛的使用。本章仅介绍图解法，实验法。

2.5.2 用图解法设计平面四杆机构

1、按给定连杆位置设计四杆机构

给定连杆的三个位置B 1C 1、B 2C 2和B 3C 3，如图2-35所示,设计四杆机构过程如下。

（1）选定长度比例尺 绘出连杆的三个位置B 1C 1、B 2C 2和B 3C 3。

（2）连接B 1B 2、B 2B 3、C 1C 2、C 2C 3，分别作线段B 1B 2、B 2B 3、C 1C 2、C 2C 3的垂直平分线b 12、、b 23、c 12、c 23，b 12、和b 23相交于点A ，c 12、c 23相交于点D ，A ，D 两点即是两个连架杆的固定铰链中心。连接AB 1、C 1D 、B 1C 1、AD ，即得所求的四杆机构。

（3）测量AB 1、C 1D 、AD

，经过计算，，，

可得所求各杆的长度。

如果要求满足一些附加条件，则可按这些条件进行检验。当不满足时，可根据实际设计课题改变一些已知条件，来满足必须的附加条件。

2、按给定行程速度变化系数K 设计四杆机构 图2-34 造型机翻箱机构

图2-35 四杆机构的设计

按行程速度变化系数K 设计曲柄摇杆机构，已知曲柄机构摇杆L CD 的长度及摇杆摆角φ和速度变化系数K 。用作图法设计曲柄摇杆机构。设计的实质是确定铰链中心A 点的位置，定出其他三杆的尺寸L AB 、L BC 和L CD 。其设计步骤、如下：

(1)由给定的行程速比系数K ，按式：1K 1

K 180+-?＝θ，求出极位夹角θ；

(2)任选固定铰链中心D 的位置，由摇杆长度L CD 和摆角φ，做出摇杆两个极限位置C 1D 和C 2D 。

(3)连接C 1和C 2，作∠C 1C 2O=90°－θ，∠C 2C 1O= 90°－θ，C 2O 与C 1O 相交于O 点，由图可见，∠C 1OC 2=2θ。

(4)以O 为圆心，OC 1为半径作一圆m ，此圆上任取一点A 作为曲柄的固定铰链中心。连接AC 1和AC 2，因同一圆弧的圆周角相等，故∠C 1AC 2＝∠C 1OC 2/2＝θ。

(5)因极限位置是曲柄与连杆共线。故AC 1＝（L BC －L AB ）/2，AC 2＝（L BC ＋L AB ）/2，从而得曲柄长度L AB ＝（AC 2－AC 1）/2，连杆长度L BC ＝（AC 2＋AC 1）/2。L CD 长度测量可得出。

由于A 点是圆m 上任选的点，所以若仅按行程速比系数K 设计，可得无穷多的解。A 点位置不同，机构传动角的大小也不同。如要获得良好的传动质量，可按照最小传动角最优或其他辅助条件来确定A 点的位置。

3、按给定的运动轨迹设计四杆机构

(1)连杆曲线

平面四杆机构运动时，其连杆作平面复杂运动，连杆上每一点都描出一条封闭曲线——连杆曲线。连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和各杆相对尺寸的不同而变化，如图2-37所示。连杆曲线形状的多样性可用于描绘复杂的轨迹。

平面连杆曲线是高阶曲线，所以设计四杆机构使其连杆上某点实现给定的任意轨迹是十分复杂的。为了方便设计，常借用已汇编成册的连杆曲线图谱。从图谱中找出所需的曲线，便可直接查出该四杆机构的各尺寸参数。这种方法称为图谱法。

图2-36 四杆机构的设计(2)用图谱设计四杆机构

图2-37 连杆曲线

如图2-38就是已出版的《四连杆机构分析图谱》中的一张，图中取原动曲柄1的长度等于1，其他各杆的长度以相对于原动曲柄长度的比值来表示，图中每一连杆曲线由72根长度不等的短线构成，每一短线表示原动曲柄转过5o时连杆上该点的位移，若已知曲柄转速，即可由短线的长度求出该点在相应位置的平均速度。

图2-39所示连杆曲线生成的模型。这种装置的各杆长度可以调节，在连杆2上固联一块薄板，板上钻有一定数量的小孔，代表连杆平面上不同点的位置。机架4与图板固联。转动曲柄1，即可将连杆平面上各点的连杆曲线记录下来，得到一组连杆曲线。依次改变2、3、4相对杆1的长度，就可得出许多组连杆曲线。将它们顺序整理编排成册，即成连杆曲线图谱。

运用图谱设计实现已知轨迹的四杆机构，可按以下步骤进行：首先，从图谱中查出形状与要求实现的轨迹相似的连杆曲线；其次，按照图上的文字说明得出所求四杆机构各杆长度的比值；再次，用缩放仪求出图谱中的连杆曲线和所要求的轨迹之间相差的倍数，并由此确

图2-38 四杆机构的连杆曲线图

定所求四杆机构各杆的真实尺寸；最后，根据连杆曲线上的小圆圈与铰链B、C的相对位置，即可确定描绘轨迹之点在连杆上的位置。

图2-39 连杆曲线生成器

机械设计基础第一章

《机械设计基础》电子教案 第一章机械设计基础概论 课题机械设计基础概论 授课日期授课类型理论课课时 教学目标了解机械及其组成 机械设计的基本要求和一般程序 金属材料的性能 机械零件的常用材料 机械零件的力学基础 摩擦、磨损及润滑 本课程的研究内容、性质及任务 教学内容机械及其组成 机械设计的基本要求和一般程序 金属材料的性能 机械零件的常用材料 机械零件的力学基础 摩擦、磨损及润滑 本课程的研究内容、性质及任务 教学方法教师讲解与学生领悟、练习相结合。 教学资源多媒体教室，多媒体课件 教学步骤及主要内容备注教学环节教学内容

讲授新知 第一节机械及其组成 1 机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能力、物流和 (1)动力部分。 (2) (3) (4)控制部分。 2 机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用运动副连接起来的构件系统。 1 从运动学的角度看，机器是由若干个运动的单元所组成，这些运动单元称为构件。构件可以是单一的整体(如活塞)，也可以 2 零件是组成构件的基本单元。零件可以分为两类，一类是通用零件，在各种机器中普遍使用，如螺母、齿轮、键等；另外一类是专用零件，在少数机器中使用，如内燃机的曲轴，汽轮机中 第二节机械设计的基本要求和一般程序 机械零件的常见失效形式有断裂或过大的塑性变形，过大的弹性变形，工作表面失效（如磨损、疲劳点蚀、表面压馈、胶合等），发生强烈的振动以及破坏正常工作条件引起的失效（如连 1. 2. 3. 4. 5. 6.其他方面的要求 （1）根据零件在机械中的地位和作用，选择零件的类型和结（2）分析零件的载荷性质，拟定零件的计算简图，计算作用（3）根据零件的工作条件及对零件的特殊要求，选择适当的（4）分析零件可能出现的失效形式，决定计算准则和许用应

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双

曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-7 设计一曲柄滑块机构，如题2-7图所示。已知滑块的行程mm s 50=，偏距 mm e 16=，行程速度变化系数2.1=K ，求曲柄和连杆的长度。 解：由K=1.2可得极位夹角 第三章 凸轮机构 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知AB 段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角Φ。 3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以C 点为圆心的圆盘，试求轮廓上D 点与尖顶接触是的压力角，并作图表示。

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机械设计基础期末考试试题 一、填空题（30分） 1.两构件通过____________或____________接触组成的运动副称为高副； 2.曲柄摇杆机构的__________不等于00，机构就具有急回特性； 3.机构从动件所受力方向与该力作用点速度方向所夹的锐角，称为 _________角，用它来衡量机构的__________性能； 4.重合度的大小表明同时参与啮合的_________的对数的多少，重合度越大， 传动越 _________ ，承载能力越_________； 5.从切制原理上讲，加工齿轮的方法有__________、_________两种； 6.V带传动的主要失效形式是__________和__________； 7.凸轮机构从动件的形式有________从动件，________从动件和________从动件； 8.设计键连接时，键的截面尺寸b×h通常根据__________由标准中选择； 9.在链传动中，当两链轮的轴线在同一平面时，应将_______边布置在上面， _______边布置在下面； 10.牙嵌离合器只能在___________或___________时进行接合； 11.对齿轮材料性能的要求是齿面要__________，齿芯要__________； 12.按防松原理，螺纹联接常用的防松方法有__________、_________、__________三种； 13.在平键联接工作时，是靠__________和__________侧面的挤压传递转矩的； 14.按齿轮的啮合方式不同，圆柱齿轮可以分为________齿轮传动、________ 齿轮传动和________传动。 二、判断题（对的打“√”，错的打“×”，10分） 1.四杆机构中的最短杆是曲柄。（） 2.在摆动导杆机构中，当导杆为主动件时，机构有死点位置。（） 3.斜齿圆柱齿轮的标准模数是大端模数。（） 4.当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保 持不变。（） 5.螺纹联接件具有自锁性，不需要防松。（） 6.间歇运动机构的主动件，在何时也不能变成从动件。（） 7.球轴承的旋转精度比滚子轴承的大。（）

机械设计基础试题及答案解析

A卷 一、简答与名词解释(每题5分，共70分) 1. 简述机构与机器的异同及其相互关系 答. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。 2. 简述“机械运动”的基本含义 答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。 3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？ 答. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。 4. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？ 答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。 5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？ 答. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。 6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？ 答. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角minγ发生在什么位置？ 答. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之 锐角；传动角γ：压力角的余角。α＋γ≡900 。压力角（传动角）越小（越大）， 机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置 8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？

机械设计基础练习卷2答案

《机械设计基础》重修复习卷(二) 一．填空 1、在铰链四杆机构中相对静止的构件称为 机架 ；能作圆周运动的构件称 为 曲柄 ；不与机架相连的构件称为 连杆 。 2、三星轮变向机构之所以能够起变向作用，是因为有 惰轮起作用，它 不 影响传动比。 3、键连接通过键将 轴与轮毂结合在一起，从而实现周向运动传递扭矩。 4、根据轴承与轴工作面摩擦性质的不同，轴承可分为 滑动摩擦和 滚动摩擦。 5．为保证齿轮传动的连续性，将___实际啮合线_与__基圆齿距__的比值称为重合度。 6、按照滚动轴承所受载荷的不同，滚动轴承分为 向心 、 推力 和 和 向心推力 三类。 7、渐开线齿廓的啮合特性有瞬时传动比准确 、 中心距可分离性 和 齿廓间相对滑动等。 8．带传动的主要失效形式为打滑 和带的 磨损 。 9．齿面接触强度设计计算是针对齿面点蚀失效进行的；齿根弯曲疲劳强度设计计算是针对齿轮 疲劳折断 进行的。 二．选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ａ Ｂ Ｃ Ｂ Ａ Ｄ Ｃ Ｃ Ｂ Ｄ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ｂ Ｄ Ａ Ｂ Ａ Ｂ Ｂ Ａ Ａ Ｃ 1．平行四边形双曲柄机构，当主动件曲柄作匀速转动时，从动曲柄将怎样运动？( ) A ．匀速转动 B.间歇转动 C ．变速转动 D.往复摆动 2．曲柄滑块机构中，当( )为主动件时机构有死点位置出现。 A.曲柄 B.滑块 C.连杆 装 订 线

3．以下关于曲柄摇杆机构的叙述正确的是( ) A．只能以曲柄为主动件 B.摇杆不可以作主动件 C．主动件既可能作整周旋转运动也可以作往复摆动 D. 以上都不对4．杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是什么机构( ) ？ A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构或双摇杆机构 C.双摇杆机构 D.双曲柄机构 5．图示凸轮轮廓是分别以O和O1为圆心的圆弧和直线组成的。该凸轮机构从动件的运动过程是( )类型。 A 升---停---降---停； B 升---停---降； C 升---降---停； D 升---降。 6．凸轮连续转动，从动件的运动周期是( )。 A 从动件推程时间； B 从动件回程时间； C 从动件推程和回程时间之和； D 凸轮一转的时间。 7．( )能把回转运动转变成往复摆动运动。 A．双曲柄机构 B．摆动导杆机构 C．曲柄摇杆机构 D．曲柄滑块机构8．定轴轮系的传动比以下各表达式中正确的是( )。 A.i1k =(-1) m所有的主动轮齿数连乘积/所有的从动轮齿数连乘积 B.i1k =Z k/Z1 C.i1k =(-1)m所有的从动轮齿数连乘积/所有的主动轮齿数连乘积 D.i1k=n1/n k 9．以滑块为主动件的曲柄滑块机构有（）个“死点” A．1 B．2 C．3 D．4 10．公共汽车的车门启闭机构属于（） A．曲柄摇杆机构 B．双摇杆机构 C．平行双曲柄机构 D.反向双曲柄机构11．可以承受不大的单方向的轴向力，上、下两面是工作面的连接是( ) A．普通平键 B.楔键 C.半圆键 D.花键

机械设计基础A卷试题及答案

机械设计基础A卷试题及 答案 It was last revised on January 2, 2021

东北农业大学成人教育学院考试题签 机械设计基础（A） 一、填空（每小题2分，共20分） 1.运动副是指能使两构件之间既能保持_____接触，而又能产生一定的形式相对运 动的_______。 2.在_______机构中，如果将_______杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆均 为摇杆，即是双摇杆机构。 3.平面连杆机构当行程速比K________时，机构就具有急回特性。 4. 曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件时摇杆为__________，曲柄为_________ _。 5.凸轮机构能使从动杆按照_____________实现各种复杂的运动。 6.轴承70211AC/P5的含义是______________________________________________ _。 7.阿基米德蜗杆的轴面齿廓为______________，在中间平面内它和蜗轮的啮合犹如 ________________________________________________________________。 8.滚子链的接头有________________和_________________________两种。

9.由于渐开线齿轮的传动比等于_________，所以即使两轮的安装中心距略有偏 差，也不影响两轮的传动比。 10.分度圆上的压力角等于____________，摸数取的是____________值，齿厚和齿 槽宽____________的齿轮，称为标准齿轮。 二、判断（每小题2分，共16分） 1．机构都是可动的。（） 2．通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。（） 3．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。（） 4．凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。（） 5．外啮合槽轮机构，槽轮是从动件，而内啮合槽轮机构，槽轮是主动件。 （） 6．在任意圆周上，相邻两轮齿同侧渐开线间的距离，称为该圆上的齿距。 （） 7．同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具进行加工。（） 8．只有轴头上才有键槽。（）

机械设计基础各章习题67页

绪论 一、判断题（正确T，错误F） 1. 构件是机械中独立制造的单元。（） 2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。（） 3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。（） 4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（） 二、单项选择题 1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。 A 机构 B 零件 C 部件 D 构件 2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成， 本课程主要研究（）。 A 原动机 B 传动部分 C 工作机 D 控制部分 三、填空题 1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。 2. 机械是______和______的总称。 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. T 3. T 4. F 二、单项选择题 1. B 2. B 三、填空题 1. 制造 2. 机构机器

第一章平面机构的自由度 一、判断题（正确T，错误F） 1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。（） 2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。（） 3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。（） 4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。（） 5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。（） 6. 对独立运动所加的限制称为约束。（） 7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（） 8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。（） 二、单项选择题 1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。 A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线 2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。 A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。 A 1 B 从动件 C 主动件 D 0 4. 所谓机架是指（）的构件。 A 相对地面固定 B 运动规律确定 C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点 5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。 A 相对转动或相对移动 B 都是运动副 C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动 三、填空题 1. 机构是由若干构件以_______________相联接，并具有__________________________的组合体。 2. 两构件通过______或______接触组成的运动副为高副。 3. m个构件组成同轴复合铰链时具有______个回转副。 四、简答题 1. 何为平面机构？ 2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？ 3. 计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。 （1）（2）

(完整版)机械设计基础2套试题答案

《机械设计基础》试题七答案 一、填空（每空1分，共20分） 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。 3、 V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为__拉断。 二、单项选择题（每个选项0.5分，共20分） （）1、一对齿轮啮合时 , 两齿轮的 c 始终相切。 (A)分度圆 (B) 基圆 (C) 节圆 (D) 齿根圆 （）2、一般来说， a 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承 (B) 球轴承 (C) 向心轴承 (D) 推力轴承 （）3、四杆机构处于死点时，其传动角γ为A 。 （A）0°（B）90°（C）γ>90°（D）0°<γ<90° （）4、一个齿轮上的圆有 b 。 （A）齿顶圆和齿根圆（B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 （C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆（D）分度圆，基圆和齿根

（）5、如图所示低碳钢的σ－ε曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化阶段(材料恢复抵抗能力)为图上 C 段。 （A）oab （B）bc （C）cd （D）de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是 d 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用。 (A) 带传动 (B)一对齿轮传动 (C) 轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动，则轮系称为 a 。 (A) 行星齿轮系 (B) 定轴齿轮系 (C)定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a 被称为公称直径。 (A) 大径 (B)小径 (C) 中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称为 D 。 (A) 齿轮线 (B) 齿廓线 (C)渐开线（D）共轭齿廓 （ B ）11、在摩擦带传动中是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避免的。 (A) 带的打滑 (B) 带的弹性滑动 (C) 带的老化（D）带的磨损 （ D）12、金属抵抗变形的能力，称为。 (A) 硬度 (B)塑性 (C)强度（D）刚度 （ B）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B。 （A）转动副(B) 高副 (C) 移动副（D）可能是高副也可能是低副 （ B）14、最常用的传动螺纹类型是 c 。 （A）普通螺纹(B) 矩形螺纹(C) 梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是 c 。 （A）作用力(B) 力矩 (C) 力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的 c 不同。 （A）轴向正应力σ(B) 轴向线应变ε(C) 轴向伸长△l（D）横向线应变

机械设计基础期末试卷及答案A卷

《 机械设计基础 》试卷第1页（共6页） 《 机械设计基础 》 试卷第2页（共6页） XX 学院2014年1月院考试A 卷 机械设计基础 考试专业：08数控专业 考试时间：100分钟 一．填空题（每小题1分,共15分） １．平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为 。 ２．在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为 。 ３．在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮便得到单方向 转动。 ４．滚子链传动中，链节距越 ，传递的功率越大。 ５．带动传动中，带轮直径越小，带的弯曲应力就越 。 ６．用范成法切制正常齿标准齿轮时，产生根切与否取决于被切齿轮的 。 7．带传动的主要失效形式是 和打滑。 8．工作时既承受弯矩又 传递转矩的轴叫 轴。 9．初步估算阶梯轴的最小直径，通常按 强度进行计算。 10．键的截面尺寸通常是根据 按标准选择的。 11．滚动轴承中，代号为6116的轴承，其内径为 。 12．普通平键的工作面是 面。 13．斜齿圆柱齿轮以 模数为标准模数。 14．为了不产生过大的轴向力，在斜齿轮的基本参数中， 不宜过大。 15．根据滑动轴承工作时的润滑状态不同， 可分为不完全液体润滑滑动轴承和 滑 动轴承。 二．选择题 （每小题2分 共30分） 1．当机构中主动件数目（ ）机构自由度数时，该机构具有确定的相对运动。 A 、大于 B 、等于 C 、小于 D 、大于或等于 2．一对标准齿轮啮合传动时，其啮合角（ ）其分度圆压力角。 A 、大于 B 、等于 C 、小于 D 、可能等于，也可能大于 3．欲保证一对直齿圆柱齿轮连续传动，其重合度ε应满足（ ）条件。 A 、ε=1 B 、1 ＞ε＞0 C 、ε＞1 D 、ε≥1 4．（ ）是带传动中所固有的物理现象，是不可避免的。 A 、打滑 B 、松驰 C 、弹性滑动 D 、疲劳破坏 5．在标准直齿外啮合圆柱齿轮传动中，齿形系数Y Fa 只取决于（ ）。 A 、齿形 B 、模数 C 、精度 D 、材料 6．键的长度主要根据（ ）从标准选定。 A 、传递功率的大小 B 、传递转矩的大小 C 、轮毂的长度 D 、轴的直径 7．对于螺旋转动来说，其传动效率η与螺旋升角ψ及当量摩擦角λV 有关，下述说法中正确的是（ ）。 A 、ψ越大，η越高 B 、ψ越小，η越高 C 、λV 越大，η越高 D 、λV 越小，η越低 8．当铰链四杆机构各杆长度的关系为：L AB =L BC =L AD ＜L CD （AD 为机架），则该机构是（ ）。 A 、曲柄摇杆机构 B 、双曲柄机构 C 、双摇杆机构 D 、转动导杆机构 9．型号为6315的滚动轴承，其内径是（ ）。 A 、15mm B 、60mm C 、75mm D 、90mm 10．在下列联轴器中，属于刚性联轴器的是（ ）。 A 、万向联轴器 B 、齿式联轴器 C 、弹性柱销联轴器 D 、凸缘联轴器 11．型号为7310的滚动轴承，其类型名称为（ ）。 A 、深沟球轴承 B 、调心球轴承 C 、滚针轴承 D 、角接触球轴承 12．选择齿轮精度的主要依据是齿轮的（ ）。 A 、圆周速度 B 、转速 C 、传递功率 D 、传递扭矩 13．选择蜗杆材料通常根据蜗杆的传动的（ ）。 A 、传动功率 B 、滑动速度 C 、传动比 D 、效率 座位号和姓名务必正确清楚填写。因填写错误或不清楚造成不良后果的，均由本人负责；如故意涂改、乱 答 题 请 勿 超 过 此 密 封 线 ， 否 则 视 为 无 效 。

机械设计基础试卷及答案

《机械设计基础》答案 一、填空（每空1分，共20分） 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。 3、 V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a 为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为__拉断。 二、单项选择题（每个选项0.5分，共20分） （）1、一对齿轮啮合时 , 两齿轮的 C 始终相切。 (A)分度圆 (B) 基圆 (C) 节圆 (D) 齿根圆 （）2、一般来说， A 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承 (B) 球轴承 (C) 向心轴承 (D) 推力轴承 （）3、四杆机构处于死点时，其传动角γ为A 。 （A）0°（B）90°（C）γ>90°（D）0°<γ<90° （）4、一个齿轮上的圆有 B 。 （A）齿顶圆和齿根圆（B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 （C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆（D）分度圆，基圆和齿根圆 （）5、如图所示低碳钢的σ－ε曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化阶段(材料恢复抵抗能力)为图上 C 段。 （A）oab （B）bc

（C）cd （D）de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是 d 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采 用。 (A) 带传动 (B)一对齿轮传动 (C) 轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动，则轮系称为 A 。 (A) 行星齿轮系 (B) 定轴齿轮系 (C)定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a 被称为公称直径。 (A) 大径 (B)小径 (C) 中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称 为 D 。 (A) 齿轮线 (B) 齿廓线 (C)渐开线（D）共轭齿廓 （ B ）11、在摩擦带传动中是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避免的。 (A) 带的打滑 (B) 带的弹性滑动 (C) 带的老化（D）带的磨损 （ D）12、金属抵抗变形的能力，称为(D) 。 (A) 硬度 (B)塑性 (C)强度（D）刚度 （ B）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B。 （A）转动副(B) 高副 (C) 移动副（D）可能是高副也可能是低副 （）14、最常用的传动螺纹类型是 c 。 （A）普通螺纹(B) 矩形螺纹(C) 梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是 c 。 （A）作用力(B) 力矩 (C) 力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的 c 不同。

机械设计基础试题A

广东工业大学试卷用纸，共 页，第 页 学 院 ： 专 业： 学 号： 姓 名 ： 装 订 线 广东工业大学考试试卷 ( A ) 课程名称: 机械设计基础 考试时间: 第 16 周星期 二 ( 12 月 19日) 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 评分人 一、单项选择题（每题2分，共40分） 1. B 是运动的单元， 是制造的单元。 A. 机构 构件 B. 构件 零件 C. 零件 构件 D. 机械 机构 2.下列运动副属于低副的有 A 。 A. 移动副 转动副 B. 移动副 螺旋副 C. 移动副 球面副 D. 螺旋副 转动副 3.下列机构中， B 具有急回特性。 A. 曲柄摇杆机构（摇杆为原动件） B. 偏置曲柄滑块机构（曲柄为原动件） B. 对心曲柄滑块机构（曲柄为原动件） D. 转动导杆机构（曲柄为原动件） 4.凸轮机构中，从动件的运动必然包括有如下 C 运动过程。 A. 推程、远休止、回程 B. 推程、回程、近休止 C. 推程、回程 D. 远休止、近休止 5.从动件的常用运动规律有等速运动、等加速等减速运动和摆线运动，这三种运动依次发生什么样的冲击? A A. 刚性冲击 柔性冲击 既没有刚性冲击，也没有柔性冲击 B. 柔性冲击 刚性冲击 既没有刚性冲击，也没有柔性冲击 C. 既没有刚性冲击，也没有柔性冲击 刚性冲击 柔性冲击 D. 柔性冲击 既没有刚性冲击，也没有柔性冲击 刚性冲击 6.下列机构属于间歇运动机构的有 A 。 A. 槽轮机构 棘轮机构 B. 槽轮机构 齿轮机构 C. 不完全齿轮机构 凸轮机构 D. 棘轮机构 带轮机构 7.下列螺纹中，主要用于联接的有 A 。 A.三角形螺纹 B.管螺纹 C. 矩形螺纹 D. 锯齿形螺纹 8.下列螺纹中，没有标准化的螺纹有 C 。 A.三角形螺纹 B.管螺纹 C. 矩形螺纹 D. 锯齿形螺纹 9.普通螺纹的牙型角α为 A ，管螺纹的牙型角α为 。 A. 55° 60° B.50° 45° C. 60° 50° D. 60° 55°

机械设计基础试题及答案 (2)

A 卷 一、简答与名词解释(每题5分，共70分) 1. 简述机构与机器的异同及其相互关系 答. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。 2. 简述“机械运动”的基本含义 答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。 3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？ 答. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。 4. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？ 答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。 5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？ 答. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。 6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？ 答. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角min γ发生在什么位置？ 答. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角；传动角γ：压力角的余角。α＋γ≡900。压力角（传动角）越小（越大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin 发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置 8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？ 答. 对于盘形凸轮，当外凸部分的理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径r T 相等时：ρ=r T ，凸轮实际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径ρ’=0）。在机构运动过程中，该处轮廓易磨损变形，导致从动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象的发生。 9. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特点？ 答. ①传动比恒定；②实际中心距略有改变时，传动比仍保持不变（中心距可分性）；③啮合过程中，相啮合齿廓间正压力方向始终不变（有利于传动平稳性）。 10. 试说明齿轮的分度圆与节圆、压力角与啮合角之间的区别，什么情况下会相等（重合）？ 答. 分度圆：模数和压力角均取标准值得圆定义为齿轮分度圆；每个齿轮均有一个分度圆；节圆：一对齿轮啮合时、两个相切并相对作纯滚动的圆定义为节圆。只有当一对齿轮啮合时节圆才存在。 压力角：指分度圆上的标准压力角（常取200 ）；啮合角：一对齿轮啮合时，节圆上

2014-机械设计基础试卷A卷及答案

合肥学院20 13至20 14 学年第1 学期机械设计基础课程考试（A ）卷 化工系系11 级无机非专业学号姓名题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分

阅卷 得分 一、填空题(14×2=28分) 1、常用机械设计准则 。 机械传动形式。 齿轮传动的失效方式。 4、滚动轴承的主要失效形式。 5、螺纹连接种类。 6、弹簧的制造方法。 7、带传动的张紧装置。 8、轴的材料主要采用。 9、常用的润滑剂可分为。 10、齿轮传动设计主要参数。 11、弹簧的类型。 12、常用的轴毂连接是。 13、带传动的组成。 14、传动系统设计中的两大类参数。 得分 二、选择题(15×2=30分) 1 零件的工作安全系数为____。 (1) 零件的极限应力比许用应力(2) 零件的极限应力比零件的工作应力(3) 零件的工作应力比许用应力(4) 零件的工作应力比零件的极限应力2 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。 (1) 屈服点(2) 疲劳极限(3) 强度极限(4) 弹性极限

3 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是________。 (1) 三角形螺纹(2) 梯形螺纹(3) 锯齿形螺纹(4) 矩形螺纹 4 当两个被联接件不太厚时，宜采用________。 (1) 双头螺柱联接(2) 螺栓联接(3) 螺钉联接(4) 紧定螺钉联接 5 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用______。 (1) 螺栓联接(2) 螺钉联接(3) 双头螺柱联接(4) 紧定螺钉联接 6 带传动采用张紧装置的目的是____。 (1) 减轻带的弹性滑动(2) 提高带的寿命(3) 改变带的运动方向(4) 调节带的预 紧力 7 设计链传动时，链节数最好取______。 (1) 偶数(2) 奇数(3) 质数(4) 链轮齿数的整数倍 8 链传动设计中，当载荷大，中心距小，传动比大时，宜选用_____。 (1) 大节距单排练(2) 小节距多排练 (3) 小节距单排练(3) 大节距多排练 9 链传动的张紧轮应装在_____。 (1) 靠近主动轮的松边上(2) 靠近主动轮的紧边上 (3) 靠近从动轮的松边上(4) 靠近从动轮的紧边上 10 链传动人工润滑时，润滑油应加在______。 (1) 紧边上(2) 链条和链论啮合处(3) 松边上 11 在机械传动中，传动效率高，结构紧凑，功率和速度适用范围最广的是______。 (1) 带传动(2) 摩擦轮传动(3) 链传动(4) 齿轮传动 12 要实现两平行轴之间的传动，可采用____。 (1) 圆柱齿轮传动(2)直齿锥齿轮传动(3)准双曲面齿轮传动 (4) 曲线齿锥齿轮传动 13 要实现两相交轴之间的传动，可采用____。 (1) 圆柱直齿轮传动(2)圆柱斜齿轮传动(3)直齿锥齿轮传动(4) 准双曲面齿轮传动 14 一般参数的闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是______。 (1)齿面点蚀(2)软齿折断(3)齿面磨粒磨损(4)齿面胶合 15 深沟球轴承，内径100mm，宽度系列O，直径系列2，公差等级为O级，游隙O组，其代号为_____。 (1) 60220 (2) 6220/PO (3) 60220/PO (4) 6220 得分 三、简答题(3×8=24分) 简述轴的结构设计的基本要求。 提高螺纹连接强度的措施有哪些？ 3、简述机械设计创新基本原理。 得分 四、计算题(1×18=18分)

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5

自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10

自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω

1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω

机械设计基础试题(含答案)

二、填空题 16．槽轮机构的主要参数是 和 。 17．机械速度的波动可分为 和 两类。 18．轴向尺寸较大的回转件，应进行 平衡，平衡时要选择 个回转平面。 19．当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是 和 。 20．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取 处的接触应力为计算依据，其载荷由 对轮齿承担。 21．蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe 3制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力；锡青铜ZCuSn10P 1制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力。 22．若带传动的初拉力一定，增大 和 都可提高带传动的极限摩擦力。 23．滚子链传动中，链的 链速是常数，而其 链速是变化的。 24．轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。 25．非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时，为了防止过度磨损，必须使 ； 而为了防止过热必须使 。 16．槽数z 拨盘圆销数K 17. 周期性 非周期性 18．动 两 19. 分度圆直径d 1（或中心距a ） 齿宽b 20. 节点 一 21. 胶合 点蚀22．包角1α 摩擦系数 23. 平均 瞬时 24．弯矩 扭矩 25. [][]υυp p p p ≤≤ 三、分析题 26． 图1所示链铰四杆机构中，各构件的长度为a =250mm,b =650mm, C =450mm,d =550mm 。 试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。 图1 最短杆与最长杆长度之和（250+650）小于其余两杆长度之和（450+550），满足存在曲柄的 必要条件，且最短杆为连架杆。 故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。 27． 图2所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动，I 轴为输入轴，已知小齿轮1的转向n 1和齿

机械设计基础试卷及答案

机械设计基础题库及答案 一、判断题 1、悬挂的小球静止不动就是因为小球对绳向下的重力与绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。(×) 2、作用于刚体上莫点的力,作用点沿其作用线移动后,其对刚体的作用效果改变了。(√) 3、力偶无合力。(√) 4、铰链四杆机构都有摇杆这个构件。(×) 5、在实际生产中,机构的“死点”位置对工作都就是不利的,处处都要考虑克服。(×) 6、衡量铸铁材料强度的指标就是强度极限。(√) 7、由渐开线的形成过程可知,基圆内无渐开线。(√) 8、若齿轮连续传动,其重合度要大于或等于1。(√) 9、蜗杆传动一般用于大速比的场合。(√) 10、压入法一般只适用于配合尺寸与过盈量都较小的联接。(√) 11、三角形螺纹具有较好的自锁性能,螺纹之间的摩擦力及支承面之间的摩擦力都能阻止螺母的松脱。所以就就是在振动及交变载荷作用下,也不需要防松。(×) 12、机器就是由机构组合而成的,机构的组合一定就就是机器。(√) 13、作用于刚体上某点的力,作用点沿其作业线移动后,不改变原力对刚体的作业效果。(√) 14、组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触。(√) 15、在平面四杆机构中,连杆与曲柄就是同时存在的,即有连杆就必有曲柄。(×) 16、曲柄滑块机构滑块为主动件时,有死点位置。(√) 17、塑性材料的失效主要为断裂失效。(×) 18、分度圆就是计量齿轮各部分尺寸的基准。(√) 19、斜齿轮不产生根切的最少齿轮大于直齿轮。(√) 20、差动轮系的自由度为2。(×) 21、带传动中打滑现象就是不可避免的。(√) 22、一个平键联接能传递的最大扭矩为T,则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。(×) 二、单项选择题 1、两个构件之间以线或点接触形成的运动副,称为(B) A、低副 B、高副 C、转动副 D、移动副 2、下图所示的平面四杆机构中,各杆长度分别为 a=25mm,b=90mm,c=75mm,d=100mm、若杆BC就是机构的主动件,CD 为机架机构就是(C)

机械设计基础试卷及参考答案

机械设计基础试卷 学年第一学期课号 课程名称机械设计基础（卷，闭卷）适用班级（或年级、专业） 一、填空题（每题2分，共30分） 1.在曲柄摇杆机构中，通常为原动件，并作运动；而为从动件，作运动。 2.摆动导杆机构的传动角始终等于，具有。 3.在凸轮机构中，常见的从动件运动规律为等速运动时，将出现冲击。 4.斜齿轮的标准参数在，和直齿圆柱齿轮相比斜齿轮的优点是。 5.如下图所示双极蜗轮传动中，已知右旋蜗杆1的转向如图所示，判断蜗轮3的转向。(顺时针、逆时针) 6.渐开线标准齿轮能实现定传动比的原因是。 7.在槽轮机构中如要想增加槽轮的转动次数，则要增加。 8.国家标准中，把牙型角α等于的米制螺纹称为普通螺纹，以为公称直径。 9.键是标准件，分为、、楔键和切向键等，键的失效形式为。 10.开式齿轮传动润滑一般可采用和。 11.带传动一般松边在（上、下），其目的是为了。 12.链传动中的节距越大，链条中各零件尺寸，链传动的运动不均匀性。

13.阶梯轴上截面变化处叫做 ，其作用是 。 14.滚动轴承内圈与轴的配合是 。 15.弹簧按受载情况可分为 、 和 。 二、判断题（每题2分，共10分） 1.在凸轮机构中，基圆半径取得较大时，其压力角也较大。 （ ） 2.在平键联接中，平键的两侧面是工作面。 （ ） 3.带传动在工作时产生弹性滑动是由于传动过载。 （ ） 4.圆盘摩擦离合器靠在主、从动摩擦盘的接触表面间产生的摩擦力矩来传递转矩。 （ ） 5. 动压润滑形成动压油膜的必要条件之一是保证润滑油从工作表面的楔形间隙的小截面流入，从大截面流出。 （ ） 三、计算题（每题10分，共60分） 1.如图所示，已知四杆机构中机架3和1构件两个铰接点，并已知2构件上两个对应位置，求四杆机构和第一对应位置上2构件的压力角。 2图示盘状转子上有两个不平衡质量：m 1 =1.5kg ，m 2＝0.8kg ，r 1 =140mm ，r 2 =180mm ，相位如图。现用去重法来平衡，试求所需挖去的质量的大小和相位（设挖去质量处的半径r ＝140mm ）。 3.求图示卷扬机减速器的传动比若1H i 。若各轮的齿数为124z = 248z = 230z '= 360z = 320z '= 440z = 4100z '=。

机械设计基础

机械设计基础Revised on November 25, 2020

第一章 1-1 运动副 一、低副：两构件为面接触的运动副 二、高副：两构件为点或线接触的运动副 1-2机械系统的运动简图设计 P14表1-1 1-3机械系统具有确定运动的条件 三、平面自由度的计算 1.找到机构的总构件数N，则活动构件数n=N-1 2.找到构件的低副个数P1 3.找到机构构件的高副个数Ph 4.带入公式F=3n-2p1-ph 注意事项： 1.复合铰链：则其低副个数为m-1个既3-1=2个 2.局部自由度：两者相同，可不考虑其低副个数 3.虚约束：存在与否都不影响其运动的轨迹 4.判断最后运动是否确定应看F是否等于原动件的个数，若等于则确定，若大于则不确 定 课后题：P22 1-7 1-9 图1-24 1-25 1-27 1-28 第二章 2-1 铰链四杆机构 曲柄基准：最短杆与最长杆长度只和小于等于其他两杆长度之和 不同机构的分析： 1.曲柄摇杆：最短杆与机架相邻 2.双曲柄摇杆：最短杆为机架 3.双摇杆：最短杆远离机架 极为夹角：在两极限位置时，曲柄所夹的锐角θ称为极为夹角 判断方法： 1.曲柄与连杆两次共线的位置 2.利用定义找到两次极限位置 公式： θ=180（k-1）/（k+1） 作图，运动物理关系计算出θ值，从而求得其他值 课后题：P43 2-6 2-10 2-13 第三章 3-2从动件的常用运动规律 一、基本术语 基圆：以凸轮轮廓的最小向径r0为半径的园称为基圆 推程：从动件被凸轮推动，以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B’所走过的距离AB’称为推程 远休止角：当凸轮继续回转δs角，从动件在最远位置停止不动，δs称为远休止角 回程：凸轮继续回转δh时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置所走过的距离。δ b称为回程运动角