山东理工大学械原理考试原题目——四杆机构的设计
机械原理考试题及答案
机械原理考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 机构具有确定运动的条件是（）。
A. 至少有一个原动件B. 至少有两个原动件C. 至少有三个原动件D. 至少有四个原动件答案：A2. 凸轮机构中，从动件的行程是指（）。
A. 从动件的位移量B. 从动件的角位移量C. 从动件的线速度D. 从动件的角速度答案：A3. 齿轮传动中，齿顶高系数一般取（）。
A. 0.8B. 1C. 1.25D. 2答案：C4. 四杆机构中，若最短杆长度为50mm，最长杆长度为200mm，则该机构的杆长比范围是（）。
A. 0.25≤杆长比≤0.6B. 0.33≤杆长比≤0.6C. 0.25≤杆长比≤0.5D. 0.33≤杆长比≤0.5答案：A5. 曲柄滑块机构中，若曲柄长度为200mm，滑块行程为100mm，则该机构的压力角为（）。
A. 45°B. 60°C. 90°D. 120°答案：B6. 机构的自由度是指（）。
A. 机构中独立运动的数目B. 机构中独立运动的数目减去1C. 机构中独立运动的数目减去2D. 机构中独立运动的数目减去3答案：A7. 铰链四杆机构中，若最短杆长度为50mm，最长杆长度为200mm，则该机构的杆长比范围是（）。
A. 0.25≤杆长比≤0.6B. 0.33≤杆长比≤0.6C. 0.25≤杆长比≤0.5D. 0.33≤杆长比≤0.5答案：A8. 齿轮传动中，齿顶高系数一般取（）。
A. 0.8B. 1C. 1.25D. 2答案：C9. 凸轮机构中，从动件的行程是指（）。
A. 从动件的位移量B. 从动件的角位移量C. 从动件的线速度D. 从动件的角速度答案：A10. 四杆机构中，若最短杆长度为50mm，最长杆长度为200mm，则该机构的杆长比范围是（）。
A. 0.25≤杆长比≤0.6B. 0.33≤杆长比≤0.6C. 0.25≤杆长比≤0.5D. 0.33≤杆长比≤0.5答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 机构中，若两个构件之间只能绕某一轴线转动，则这两个构件称为______。
机械原理-平面四杆机构的设计基础_一_
a
A
b
C
有曲柄的条件：
ab
滑块行程： s=2a
B
a
A
b
C
偏心曲柄滑块机构： e 0 有曲柄的条件：a
பைடு நூலகம்
eb
平面四杆机构的设计基础
平面四杆机构的设计基础
平面四杆机构有曲柄的条件 C C"
B
b
c
C' B" d
设：a d
⑴ 在三角形B'C'D中
a
B'
ad bc
D
在三角形B"C"D中
A
b c d a | b c | d a c b d a
由式(1),(2),(3)得出：
a b, a c, a d
a b d c ⑵ a c d b ⑶
铰链四杆机构有曲柄的条件
铰链四杆机构有曲柄的条件
(1)最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余 两杆的长度之和。 ——杆长条件
(2)连架杆与机架中必有一杆为最短杆。 ——最短杆条件
铰链四杆机构的基本形式
铰链四杆机构的基本形式
1. 满足杆长条件 最短杆的邻边为机架，连架杆为最短杆— 曲柄摇杆机构 最短杆为机架，机架为最短杆— 双曲柄机构
最短杆的对边为机架连杆为最短杆— 双摇杆机构 2. 不满足杆长条件
无论取哪个构件作机架— 双摇杆机构
双摇杆机构具有不稳定性 两种运动可能
曲柄滑块机构 B 对心曲柄滑块机构： e 0
平面四杆机构设计(解析法)
按行程速比系数K设计
• 极位夹角θ和近极位传动角γ1为 • 环路AC1D投影方程
(b a) cos( 0 ) 1 c cos( 1 0 ) (b a) sin( 0 ) c sin( 1 0 )
1 2 K 1 180 K 1
• 由上式解出
2 2 2 2 ( y2 y1 )( y3 y12 x3 x12 ) ( y3 y1 )( y2 y12 x2 x12 ) x 2( x3 x1 )( y2 y1 ) ( x2 x1 )( y3 y1 ) 2 2 y2 y12 x2 x12 ( x2 x1 ) x y 2( y2 y1 ) ( y2 y1 )
按连杆给定位置设计
• 连架杆的杆长和方位角
l ( x x1 ) 2 ( y y1 ) 2
y yi i arctan xx i
按行程速比系数K设计
• 给定行程速比系数K、执行构件摆角ψ和机构远 极位传动角γ2
y C2 C1 θ A B1 a θ0 γ1 B2 d ψ D x b γ2 c
平面四杆机构设计（解析法）
1. 按连杆给定位置设计 2. 按行程速比系数置设计四杆机构
• 问题实质：求固定支座A、D的坐标值
C1 C2
b B2 B3
c
C3
B1
D a A d α4
按连杆给定位置设计
• 由某点的三个位置坐标求其转动中心坐标
( x1 x) 2 ( y1 y ) 2 ( x2 x) 2 ( y2 y ) 2 ( x1 x) 2 ( y1 y ) 2 ( x3 x) 2 ( y3 y ) 2
(5)山东理工大学2012年硕士研究生入学考试《机械设计基础》试题(A卷)
（2） 支反力的大小。
（3） 轴承所受的轴向载荷 Fa1 和 Fa2。
I
II 啮合点
n
300
100
图6
7、如图 7 所示螺栓组联接。若螺栓和被联接件的刚度分别为 Cb 和 Cm，且 Cm=4Cb，支
架与墙壁间的摩擦系数为 0.15，取防滑系数为 1.2。（25 分）
m1、2=3 mm，i34=3，m3、4=5 mm， 20， ha* 1 。（15 分）
(1) 求齿数 z1，z2，z3，z4; (2) 确定两对齿轮的传动类型，并说明理由。
4、在图示轮系中，已知各轮齿数为z1 20，z2 25，z2' 30，z3 20，z4 70。轴Ⅰ的转
速n I=750 r/min，方向如图示，试求轴Ⅱ 转速n II 的大小及方向。（15 分）
山东理工大学 2012 年硕士研究生招生考试试题 A 卷
注意事项：本试题的答案必须写在规定的答题纸上，写在试题上不给分。 考试科目：机械设计基础
1、试计算图 1 所示机构的自由度。（ 若有复合铰链、 局部自由度或虚约束， 必须明确 指出。〕 并指出杆组的数目与级别以及机构级别。（20 分）
GI
L
图1
图2
2、如图 2 所示的铰链四杆机构中，AD 为机架， AB a 35 mm，CD c 50 mm， AD d 30mm，问 BC b在什么范围内该机构为双摇杆机构；该机构是否有可能成为双 曲柄机构？（20 分） 3、如图 3 所示为共轴线的两级直齿圆柱齿轮减速箱，已知安装中心距 a'=150mm，i12=4，
试求：（1）螺栓所需的预紧力。 （2）受载最大的螺栓的总拉力。
F=4KN
四杆机构设计ppt课件
自测试题
一、 判断题（正确：T，错误：F）
1.平面连杆机构是低副机构，其接触处压强较小，因 此适用于受力较大的场合。
2.铰链四杆机构通过机架的转换，就一定可以得到曲 柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
3.铰链四杆机构如有曲柄存在，则曲柄必为最短构 件。
4.在曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件时，机构没
21
5.平行四边形机构的极位夹角=___ ,它的行程速比系 数K____。 6.铰链四杆机构演化成其它形式的四杆机构常有三种 方法，它们是______、________和_______。 7.一对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化 成___________机构。 8.曲柄为主动件的曲柄摇杆机构中，当从动摇杆处于 两极限位置时，________在该位置所夹的锐角，称 为极位夹角。
14
2）用作图法按两连架杆预定的对应位置 设计四杆机构 设计方法是：此类问题刚固反转法进行设计 （重点）
15
3）按预定的连杆位置设计四杆机构：
已知：连杆BC的三个预定位置B1C1、B2C2和B3C3 设计的实质是：求固定铰链中心的位置 设计方法是：此类问题可用求圆心法来解决，即作 铰链B各位置点连线B1B2 、B2B3的中垂线，两中 垂线的交点即为固定铰链中心A。同理，作铰链C 各位置点连线C1C2、 C2C3的中垂线，两中垂线的 交点即为固定铰链中心D。
9.铰链四杆机构中，_____角越大，对机构的传动越 有利。
22
10.死点是指不计摩擦时机构所处的特殊位置，可借 助_____或采用_____的方法使机构能顺利通过死点 位置而正常运转。
三、选择题
1.下面
不是平面连杆机构的优点。
A. 运动副是面接触，故压强小、耐磨损；
山东理工大学机械原理试题
d=140【试题章节标题】一、填空题1、两构件之间线接触所形成的平面运动副称为 高副 ，它产生了 一个 个约束而保留了 两个 个自由度。
{难度:1-最简}2、如图所示，a=80，b=150，c=130，d=140，单位mm以a 为机架时得到 双曲柄 机构； 以b 为机架时得到 曲柄摇杆 机构； 以c 为机架时得到 双摇杆 机构； 以d 为机架时得到 曲柄摇杆 机构。
{难度:3-中等难度}3、在滚子从动件凸轮机构设计中，r 0是指 理论 轮廓曲线的基圆半径。
{难度:2-简单}4、凸轮机构的运动规律中，当速度不连续时机构产生 刚性 冲击；加速度不连续时机构存在 柔性 冲击；{难度:3-中等难度}5、渐开线齿轮的可分性是指： 中心距改变但传动比不变 。
{难度:6-竞赛题}6、当一直线在一圆周上作纯滚动时，直线上任意一点的轨迹称为该圆的 ，这个圆称为 。
{难度:3-中等难度}7、行星轮系中，各轮齿数与行星轮数的选择必须满足的四个条件是：传动比条件， 条件， 条件和 条件。
{难度:3-中等难度} 8、从效率的观点看，机器必然会发生自锁的条件是 。
{难度:1-最简}9、串联机构的效率必 （>、<、=）任一局部效率。
{难度:3-中等难度}二、单选题1、一般情况下，在直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的理论轮廓与实际轮廓 。
A. 相同B. 等距C. 相似{难度:1-最简}2、 设有两齿轮Z1=12，Z2=25，中心距为96.6mm ，压力角＝20°，ha*＝1，m=5mm ，则该对齿轮为_________ 。
A. 标准齿轮传动B. 等变位齿轮传动C. 正传动D. 负传动{难度:2-简单}3、用同一把齿轮滚刀加工具有相同齿数的斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮， 。
A. 直齿圆柱齿轮容易产生根切B. 斜齿圆柱齿轮容易产生根切C. 直齿圆柱齿轮不容易产生根切D. 斜齿圆柱齿轮必须正变位{难度:3-中等难度}4、经正变位的齿轮比标准齿轮的分度圆齿厚变，齿顶厚变，齿顶高变。
机械设计基础之平面四杆机构的设计(ppt 17页)
⑴ 已知：连杆的三个位置及其长度BC
设计：铰链四杆机构
— ABCD
C 2
B
3
分析：
1 A
4D
确定固定铰链中心 A、D
曲柄摇杆机构
12
B2 B1
B3
C2
C3
C1 A
D
13
⑵ 已知：连杆BC的二个位置及其长度 l2
设计：铰链四杆机 — ABCD 可得无穷解！
四、图谱法设计“给定轨迹”的平面四杆机构 1、连杆曲线
4-5 铰链四杆机构的演化 1、转动副化为移动副法
2、扩大转动副法 3、取不同的构件为机架
1
第五讲 内容提要
4-6 平面四杆机构的设计 一、平面连杆机构设计的基本问题 二、平面连杆机构的设计方法 三、平面四杆机构的设计（作图法） 四、图谱法设计“给定轨迹”的平面四杆机构
2
学习提示：
1、明确平面连杆机构设计的基本问题 2、了解平面连杆机构的各种设计方法 3、掌握平面四杆机构的图解设计法
6
⑴ 导杆机构
已知：机架长度 l1 ， 行程速比系数K
设计：摆动导杆机构
分析：
θ= ψ 求 AB = ?
180K1
K1
7
m A
n
《
作
B (B1)
图
法
设
计
摆
动
ψ
导 杆
机
构
C
》
8
(2) 曲柄摇杆机构
已知：摇杆CD长度 l3 ， 摆角为ψ 行程速比系数K
B
1 A
C 2
3
4
D
设计：曲柄摇杆机构ABCD
3
4-6 平面四杆机构的设计
15解析法设计四杆机构
5）将各结点的坐标值及初始角代入式
cos(1i 0 ) P0 cos(3i 0 ) P1 cos(3i 0 1i 0 ) P2
得
cos90.02°= P0cos31.93°+P1cos58.09°+P2 cos116°= P0cos76.15°+P1cos39.85°+P2
cos141.98°= P0cos109.07°+P1cos32.91°+P2
yM2 i
x
2 A
yA2
k2
a2) /
2
xA xMi
yA yMi
k( xA xMi ) cos( 2i ) k( yA yMi ) sin( 2i ) 0
式中有5个待定参数：xA、yA、a、k、γ。
可按5个预定位置精确求解。
N <5 时，可预选参数数目 N0=5-N，故有无穷多解。
当预定连杆位置数N=3： 可预选参数xA、yA
根据左右杆组各参数有：
d ( xA xD )2 ( yA yD )2
3、按预定的运动轨迹设计四杆机构
左侧杆组
右侧杆组
设计要求：确定机构的各尺度 参数和连杆上的描点位置M， 使该点所描绘的连杆曲线与预 定的轨迹相符。
设计思路：分别按左侧杆组 和右侧杆组的矢量封闭图形 写出方程解析式。
联 ( x xA )2 ( y yA )2 e2 f 2 2[e( x xA ) f ( y yA )]cos2
注意：N=4或5时，方程组为非线性
例题：试设计如图所示铰
链四杆机构，要求其两连
架杆满足如下三组对应位
置关系： 11=45o, 31=50o, 12=90o, 32=80o, 13=135o, 33=110o。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章平面连杆机构及其设计1、如图示的铰链四杆机构中，AD为机架，AB a==50 mm，==35 mm，CD c=在什么范围内该机构为双摇杆机构；该机构是否有30=AD mm，问BC b=d可能成为双曲柄机构？2、试画出图示机构的传动角γ和压力角α，并判断哪些机构在图示位置正处于“死点”？（1）（2）（3） （4）5、在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度25=AB l mm ，55=BC l mm ，40=CD l mm ， 50=AD l mm 。
（1）问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄； （2）该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围；（3）以AB 杆为主动件时，该机构有无急回性？用作图法求出其极位夹角θ，并计算行程速度变化系数K ；（4）以AB 杆为主动件，确定机构的αmax 和γmin 。
6、图示为开关的分合闸机构。
已知150=AB l mm ，200=BC l mm ，200=CD l mm ， 400=AD l mm 。
试回答：（1）该机构属于何种类型的机构；（2）AB 为主动件时，标出机构在虚线位置时的压力角α 和传动角γ； （3）分析机构在实线位置（合闸）时，在触头接合力Q 作用下机构会不会打开，为什么？7、试设计一曲柄摇杆机构。
设摇杆两极限位置分别为4090,15021===CD l ； ϕϕmm ，50=AD l mm 。
求AB l 、BC l 及行程速比系数K 和最小传动角γmin 。
（用图解法求解用图解法求解，简述作图步骤，并保留作图过程）8、现需设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD 的长度l CD =150mm ，摇杆的两极限位置与机架AD 所成的角度 903021==ϕϕ，，机 构的行程速比系数K =1，试确定曲柄AB 和连杆BC 的长度。
10、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K =，滑块的行程10021=C C l mm ，导路的偏距20=e mm 。
（1）用作图法确定曲柄长度l AB 和连杆长度l BC ；（2）若滑块从点C 1至C 2为工作行程方向，试确定曲柄的合理转向； （3）用作图法确定滑块工作行程和空回行程时的最大压力角。
11、试用图解法设计图示曲柄摇杆机构ABCD 。
已知摇杆40=DC l mm,摆角o 45 =ϕ，行程速度变化系 数K =，机架长度a b l AD -=（a 为曲柄长，b 为连杆长）。
14、试设计一铰链四杆机构。
已知行程速度变化系数K =1，机架长 100=AD l mm ，曲柄长 20=AB l mm ，且当曲柄与连杆共线，摇杆处于最远的极限位置时，曲柄与机架的夹角为30 ，确定摇杆及连杆的长度。
建议比例尺为μl =0002. m/mm15、有一铰链四杆机构。
已知：摇杆的长度为430 mm ，最大摆角为90，在两个极限位置时与机架上的两固定铰链中心连线所成夹角为60 和30（如图所示），行程速度变化系数为。
求：曲柄、连杆及机架长度。
16、设计一曲柄摇杆机构。
已知：582=AC mm ，241=AC mm ，75=CD mm ，K =。
求曲柄长AB 、连杆长BC 、机架长AD 及摇杆最大摆角ψ。
17、设计一曲柄滑块机构。
已知机构处于两极限位置时，其682=AC mm ，251=AC mm ，K =。
求曲柄长AB 、连杆长BC 、偏心距e 和滑块的导程H 。
19、碎矿机用曲柄摇杆机构如图所示。
已知摇杆CD 长为500 mm ，摆角ϕ=45，其中左极限位置为垂直，铰链A ，D 同在水平线上，行程速度变化系数K=。
试用图解法确定机架AD 、曲柄AB 及连杆BC 的长度。
（保留作图线，并将设计结果写在下面）{参考答案}一、填空题二、选择题三、简答及作图题四、计算及分析题1、（本题共10分）解：（1）当存在曲柄时，b 为最短杆c b ad +≤+, 50353065015+≤+=<<b b , mm （3分） （2）当不存在曲柄时： 1）b 为最短杆，b >15 mm （1分） 2）b 为最长杆，b d a c +>+， b +>+=30355085，b >55mm ，又，115mm >b55 mm <<b 115 mm （2分）3）b 为中间长度杆， c d a b +>+, 503035+>+bb <45 mm （2分） 所以4515<<b mm mm ，55 mm <<b 115 mm （1分） 综合以上两种情况，450<<b mm ，55 mm <<b 115 mm 时，此机构为双摇杆机构。
（3）有可能成为双曲柄机构。
（1分）{考核知识点: 整转副存在的条件}2、（本题共10分）解：每题2分，压力角和传动角各1分，（1）和（3）机构正处死点位置，（2分）。
{考核知识点: 压力角、传动角、死点}3、(本题共10分)解：（1）1）当BC l 为最长杆时（即40≥BC l mm ），要使机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：403020+≤+BC l ，故5040≤≤BC l 。
（2分）2）当BC l 不为最长杆时（即40<BC l mm ），要使 此机构成为曲柄摇杆机构还应满足下列条件：BC l +≤+304020，故4030<≤BC l 。
（2分）所以：5030≤≤BC l （1分） （2） 最小传动角出现的两个可能位置，每个2分，最小传动角1分。
（5分）{考核知识点: 整转副存在的条件、最小传动角的位置}4、（本题共10分）解：（1）118.1170190)180()180(,10==-+==θθθ K 。
（2分）（2）γmin =57 。
（3分） （3）向左大。
（2分） （4）会出现，因为在连杆与曲柄共线时传动角γ=0 。
（3分）{考核知识点: 行程速度变化系数、最小传动角的位置、死点}5、（本题共10分）解：（1）80max min =+=+BC AB l l l l mm ，其它二杆之和90=+CD AD l l mm即 <+max min l l 其它二杆之和，且连架杆AB l 为min l 。
该机构为曲柄摇杆机构。
有曲柄，即AB 杆为曲柄。
（3分）（2）该机构为曲柄摇杆机构，故有摇杆。
摇杆摆角范围ϕ=90 。
（2分）（3）有急回性，且θ=30，故4.1)30180()30180()180()180(=-+=-+= θθK 。
（3分）（4）αmax 或γmin 发生曲柄与机架两次共线的位置，作其二位置AB 'C 'D 和AB "C "D ，由图得αmax 或γmin 发生在AB "C "D 位置处。
故量得： αmax =60 γmin =30（2分）{考核知识点: 整转副存在的条件、行程速度变化系数、最小传动角的位置}6、（本题共10分）解：（1）150400200200+>+，不满足有曲柄条件，该机构为双摇杆机构。
(4分)（2）如图所示，α是压力角，γ为传动角。
（3分）（3）此时CD 杆是主动件，机构处于死点位置，C 点的约束反力通过B 点和A 点，因此机构不能自动打开。
（3分）{考核知识点: 整转副存在的条件、压力角和传动角、最小传动角的位置}7、（本题共10分）解：（1）取比例尺mmmm1=l μ，先将已知条件画出。
（2分） （2）测得：261=-=AB BC l l AC mm ，642=+=AB BC l l AC mm两式联立求得：19=AB l mm ，45=BC l mm （3分） （3）测得： 15 21AC C ∠=θ所以，18.11518015180180180=-+=-+=θθK （3分） （4）测得：γmin =42 （2 分〕{考核知识点: 平面四杆机构的设计、行程速度变化系数、最小传动角的位置}8、（本题共10分）解：（1）先将已知条件画出， 60309012=-=∠DC C ，15021==CD l C C mm （2分）（2）K=1，θ=0，A 必在 C 1C 2 的连线上。
（3分） （2）30015022=⨯==+CD a b mm ，150==-CD a b mm （3分） 解得，曲柄 75=a mm ，连杆225=b mm （2分）{考核知识点: 平面四杆机构的设计}9、（本题共10分）解：（1）画出摇杆两位置 （2分）（2） 30)14.1()14.1(180)1()1(180=+-⨯=+-=K K θ （2分） （3） 画出C 1，C 2所在圆。
（2分）（4）找出A 点，连接AC 1，AC 2，a b l AC +=2=520mm ，a b l AC -=1=280mm （2分）1202)(12=-=AC AC l l a mm ，4002=-=a l b AC mm （2分）{考核知识点: 平面四杆机构的设计}10、（本题共10分）解：（1〕 36)1/()1(180=+-=K K θ （2分）（2）作21C C l 及e ，作θ-=∠=∠ 901221O C C O C C ，得C 1O 和C 2O 的交点O ，以O 为圆心和OC 1为半径作圆周L ，该圆与导路相距为l 的平行线q 相交于A 点，此点即是曲柄回转中心。
（2分） 从图上量得，1182=AC l mm ，301=AC l mm ，从而可求得442)(12=-=AC AC AB l l l mm ，742)(21=+=AC AC BC l l l mm （2分）（3）根据滑块的工作行程需获得较佳的受力条件和工作较平稳的要求，选定曲柄的回转方向为逆时针。
（2分） （4）工作行程和空回行程的最大压力角分别为'αmax 和''αmax 。
（2分）{考核知识点: 平面四杆机构的设计，最小传动角的确定}11、（本题共10分）解：（1）极位夹角o o 3.16)1()1(180 =+-=K K θ （2分）（2）作o o 7.73901221=-=∠=∠θO C C O C C ，C 1O 与C 2O 相交于O 点； （2分） （3）以O 为圆心，以OC 1为半径画L 圆； （2分） （4）作DC 1的垂直平分线交L 圆于A 点，则A 即为曲柄的回转中心； （2分）（5）连AC 2和AC 1，因AC 2=b+a ，AC 1=b -a ，故以（AC 2-AC 1）/2 为半径， 以A 为圆心 画 圆 交 AC 2和 AC 1 于 B 2 点，交 AC 1 的 延 长 线 于 B 1 点 。