一、是非题，判断下列各题,对的画“√”，错的画“×”（每题2分，共10分）

1、Ⅱ级机构的自由度不能大于2； （× ） 2、铰链四杆机构中，若存在曲柄，其曲柄一定是最短杆。 （× ） 3、当凸轮机构的压力角过大时，机构易出现自锁现象。 （√ ） 4、国产标准斜齿圆柱齿轮的端面齿顶高等于法面齿顶高； （√ ） 5、棘轮机构和槽轮机构都是间歇运动机构。 （√ ） 1、机构中与机架相联的每个主动件相对机架可以有两个以上的独立运动。 （× ） 2、摆动导杆机构中的导杆一定具有急回特性（曲柄为原动件）。 （√ ） 3、直动从动件盘形凸轮机构可以用增大基圆半径的方法减小其推程压力角。 （√ ） 4、与标准齿轮相比，负变位齿轮的分度圆变大。 （× ） 5、标准直齿圆柱齿轮外啮合时，只能有1对轮齿啮合。 （× ） 1、机构是具有确定运动的运动链。 （√ ） 2、直动从动件盘形凸轮机构中进行合理偏置是为了减小推程压力角和回程压力角。（× ） 3、平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。 （√ ） 4、用成形铣刀加工渐开线直齿圆柱齿轮时，一定会发生根切现象。 （× ） 5、直齿圆锥齿轮的标准模数是指中间截面的模数； （× ）

二、单项选择题（每小题2分，共10分）

1、在铰链四杆机构中，取（ B ）杆作为机架，则可得到双摇杆机构。 A．最短杆； B．最短杆的对边； C．最长杆； D．连杆

2、下列为空间齿轮机构的是（ A ）机构。 A．圆锥齿轮；B．人字齿轮； C．平行轴斜齿圆柱齿轮；D．直齿圆柱齿轮 3、表征蜗杆传动的参数和几何尺寸关系的平面应为（ C ）。 A．轴面； B．端面； C．中间平面； D．法面

4、在机构中原动件数目（ B ）机构自由度时，该机构具有确定的运动。 A．小于；B．等于；C．大于；D．大于等于

5、 作连续往复移动的构件，在行程的两端极限位置处，其运动状态必定是（ C A．v?0，a?0； B．v?0，a?0； C．v?0，a?0； D．v?0，a?0。

1、平面连杆机构是由若干构件和（ A ）组成的平面机构。 A．低副； B．高副； C．连杆； D．零件

2、计算周转轮系传动比时，对应原来周转轮系的“转化机构”应该是（ B ）。A．行星轮系； B．定轴轮系； C．混合轮系； D．差动轮系；

3、对于转速较高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用（动规律。

A．等速； B．等加速等减速； C．正弦加速度； D．余弦加速度。 4、下面哪项不属于齿轮的参数（ D ）

A．齿数； B．模数； C．压力角； D．中心距；

5、机构进行高副低代时每个虚拟构件及其运动副的自由度数应为（ A ）。 A．-1 ； B．0 ； C． +1 ； D．+2 ； 1、平面低副所受的约束数为( B ) 。 A．1 ； B．2 ； C． 3； D．4

2、仅用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副所绘制的简图称为( B )。A．机构运动简图 ；B．机构示意图；C．运动线图；D．机构装配图

3、凸轮机构从动件选用等加速、等减速运动规律的主要缺点是会产生( B )。A．刚性冲击 B．柔性冲击

C．振动 D．刚性冲击和柔性冲击

4、轮系运动时，各轮轴线位置都固定不动的称为( D )。 A．周转轮系 ；B．混合轮系 ；C．行星轮系；D．定轴轮系 5、平面连杆机构中， 当传动角较大时，则机构的( A )。 A．传动性能较好；B．传动性能较差；C．自锁性能好； D．效率较低。

。 ）运） C 三、填空题（每小题2分，共10分）

2、构件是_运动_的单元，而零件是制造的单元。

3、在摆动导杆机构中，导杆摆角? ?30，其行程速度变化系数K的值为__1.4__。 4、在周转轮系中，兼有__自转和公转_的齿轮称为行星轮。

5、平面定轴轮系传动比的大小等于__从动轮齿数乘积与主动轮齿数乘积之比__ 。 2、曲柄摇杆机构中，以摇杆为主动件、曲柄为从动件，则曲柄与连杆处于共线位置时称为_机构的死点位置__，此时机构的传动角为__零度__。 3、 发生线与 基圆 的切点一定是渐开线上某点的曲率中心。

4、平底垂直于导路的直动盘形凸轮机构，压力角为_0_ 度，传动角为_90_ 度。

5、能够实现间歇运动的机构主要有棘轮机构、槽轮机构、 不完全齿轮机构 和 凸轮式间歇运动机构 。

1、构件所具有的独立运动的数目称为自由度，作平面运动的自由构件具有 3 个自由度。 2、瞬心是两个作平面相对运动刚体上瞬时相对速度为零的 重合点 。

3、推动力与从动件被推动点速度间的夹角称为凸轮机构的 压力角 ，其值越小，则机构传力性能越好。

4、渐开线上任意一点的法线必与其 基 圆相切。 5、在周转轮系中，兼有自转和公转的齿轮称为 行星轮 。

1、为使凸轮机构结构紧凑，应选择较小的基圆半径，但会导致压力角_增大_ 。

1、直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 _m1?m2，?1??2_ 。

四、分析简答题（40分）

1、（10分）计算图示机构的自由度。确定机构所含杆组的数目和级别，并判定机构的级别。机构中的原动件如图所示。

ABCD?GHFE4

解：F?3n?2PL?PH?3?7?2?10?0?1（4分）

（构件数1分、低副数1分、高副数1分和自由度数1分）；

以CF为原动件时，图示机构去掉原动件和机架后可以拆分为1个Ⅱ级杆组和1个Ⅲ级杆组，如下图示（4分），所以该机构为Ⅲ级机构（2分）。

ABCDECGHEF

1、<10分>计算图示机构的自由度，图中已给定一个原动件，依据自由度数，请判断是否还需要再给定一个原动件该机构才能具有确定的运动？如需要请正确地从连架杆（与机架相连的杆件）中选定原动件做出标记,并画出拆分后该机构的杆组图。（注意：应将杆组图画到答题纸上，而不要在题签上标注。）

解：F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?0?2或F?3n?2PL?PH?3?8?2?11?0?2 （构件数1分，低副数1，高副数1分和自由度数1分，共4分）

需要（1分），如图画出原动件（1分）

，画出杆组（4分）

1、（10分）计算图示机构的自由度。确定机构所含杆组的数目和级别，并判定机构的级别。机构中的原动件如图所示。

FAEDBCGHJI

解：F?3?7?2?10?0?1（4分）

当构件IJ为原动件时，图示机构去掉原动件和机架后可以拆分为3个Ⅱ级杆组，如下图示（4分），所以该机构为Ⅱ级机构（2分）。

2.(6分)计算图示机构的自由度。如有复合铰链、局部自由度、虚约束请指出来。 (注意：应先将机构运动简图画到答题纸上，再做出相应标注。)

解：解：F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1?1

（构件数1分、低副数1分、高副数1分和自由度数1分，局部自由度1分、 复合铰链1分，共6分）；

2.（6分）计算下列机构的自由度。

解：F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1?1

（公式2分，构件数、运动副数各1分，结果1分）

2、（10分）图示铰链四杆机构中，所标数字代表杆长，单位为cm。试求： 1）通过计算判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型；

2）欲使该机构为曲柄摇杆机构，现调整AB杆长，试确定出AB杆长的取值范围。

B60C5040A80D

解： 1）因为40?80?50?60，属于双摇杆机构 （4分） 2）AB最短时，x?80?50?60，0?x?30， （2分） AB居中时，50?80?x?60，70?x?80， （2分） AB最长时， x?50?80?60 80?x?90， （2分） 所以 0?x?30,70?x?90

2、（10分）在图示机构中，lAB?100mm，lBC?lCD?400mm。试解答： 1) 判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型。 2) 若改换以CD杆为机架，该机构又属于何种类型？

A1B2C?19003D

22l?400?500?640， 1）因为AD100?640<500?400所以是曲柄摇杆机构 （6分）

2）CD为机架时，最短杆的对边为机架，所以为双摇杆机构 （4分）

2、（10分）在图示铰链四杆机构中，各构件的长度为：l1?250mm，

l2?590mml3?340mm,l4?510mm。试问：

（１）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？

（２）若各杆长度不变，能否以不同杆为机架而获得双曲柄和双摇杆机构，如何

获得？

解： （1）因为l1?250mm最短，l1?l2?840mm?l3?l4?850mm，所以取杆４为机架时有曲柄且为杆１。（6分）

（2）可以。以杆１为机架可获得双曲柄机构，以杆３为机架可获得双摇杆机构。（4分）

l1?l2?50mm，l3?30mm。1.(10分)四杆机构ABCD中，图示位置A、B、D三点共线，CD?AD。

试解答：1)判断该机构属于四铰销机构中何种类型。 2)若CD为原动件，计算图示位置B点处压力角?=？ 3)保证机构类型不变，将AB杆尺寸加大，确定出尺寸加大范围。

C2A1B43D

解：1）lAD?50?40?90,30?90?50?50，双摇杆机构 （2分）

3?53.13 （2分） 5 3）AB居中 3-+90>x+50得出x<70 （2分） AB最长 30+x>90+50得出x>110 （2分） 所以 50?x?7,0110?x?170 （2分）

2）??cos?13、（10分）偏置曲柄滑块机构中，曲柄AB为原动件，其长为20 cm，且逆时针匀速转动。又

知连杆长BC为60cm，滑块行程速比系数K?2。试求：滑块行程s??

BAC

解：??1800B1K?1?600 （2分）画出两极限位置 （4分） K?1A?B2C1

所以s?802+402?2?80?40cos600?69.28 （4分）

3、（10分）图示传动机构中，已知蜗杆1为主动轮，蜗轮2螺旋角?2?11?，其旋向如图所

示；斜齿轮3螺旋角?3?11?，旋向与蜗轮2相同。请回答：1）、蜗杆的旋向和蜗杆导程角?的大小；2）、斜齿轮4的旋向和螺旋角?4的大小；3）、如果斜齿轮4（运动输出齿轮）转动方向如图，判断蜗杆的转向是逆时针还是顺时针？

2341

0解：1 、左旋（2分）， 11（2分） 0 2、 右旋（2分）， 11（2分）

3、顺时针（2分）

4、（10分）图示导杆机构运动简图中?1为常数，杆长BC为AB之半，作图标出摆杆的摆角?，

并计算出?、?以及行程速比系数K的大小。

?1B1C23A

解：每小问2分 解：??2arcsinBC1AB?60?（3分），

????60?（3分）；K?180???2（4分）

180??

4、（10分）一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R?30mm，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD?e?10mm，OA?10mm。凸轮以等角速度?逆时针方向转动。当凸轮在图示位置，即AD?CD时，试求：

（1）凸轮的基圆半径 r0；

（2）图示位置的凸轮机构压力角?； （3）图示位置的凸轮转角?； （4）图示位置的从动件的位移s；

（5）该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么？

CBRDOAe?

解：每小问2分

(1) r0?R?OA?30?10?20mm (2) tg??AD2020?=?0.895, ??41.830 BD302?20222.36(3)

(4)

mm

s?302?202?202?102?22.36?17.32?5.04mm (5) 偏置方向不合理。

图示偏置方向使推程段增大。应把从动件导路偏置在凸轮转动中心

的右侧，则推程段减小。

C?Br0B0DORA?D0e

?4、（10分）图示凸轮机构按逆时针方向转动，旋转中心为O，基圆半径r0?15cm，凸轮廓线是以A为圆心（A在基圆上），半径R?15cm的圆弧。试求：1）凸轮推程运动角???远休止角?s?? 近休止角??s??；2）当凸轮从图示位置转过30时，从动件位移s??，从动件与廓线接触点处压力角???。

01）推程角???BOA?600，远休止角?s?00；近休止角??；（6分） ?240s2）s?OK?r0?2?15?cos300?15?10.98mm； （2分）

3、（10分）图示凸轮机构中凸轮是一偏心圆盘，该圆盘几何中心为A，半径R?100mm，偏

心距e?40mm，图示位置从动杆垂直AO，主动件凸轮转向如图所示。在图中标出从动件位移最大的位置，并计算出最大位移h??及推程角???（注意：图形应画在答题纸上，不要直接画在题签上。）

??600?300?30?（2分）

?ROAe解：图中从动件与凸轮在B点接触时位移为最大的位置；（5分）

?ROAB

e s?1402?402?602?402?89.44mm （5分）

3、（6分）图示凸轮机构中原动件凸轮是一个偏心圆盘，图示为初始位置。作图标出当从动杆与凸轮在B点接触时，凸轮转角?及B点处压力角?。

解：

五、计算题：（30分）

1、（10分）一对渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z1?20，z2?40，

m?10mm,??20?,ha*?1,c*?0.25。如安装中心距为305mm。试确定：

(1)这对齿轮的啮合角??； (2)节圆半径r1? 、r2? ；

? ； (3)两齿廓曲线在节圆上的曲率半径?1? 、?2(4)实际齿顶间隙c?; (5)重合度?。

注：重合度计算式

1 ?????z(tg??tg?)?z(tg??tg?)?1a12a2? 2??解：每小问2分

(1) a?0.5m(z1+z2)=300mm， a'?305mm，

a'=arccos(a?cosa/a')22.44? (2分)

..(2) i12?2，r1'?101667mm，r2'?203333mm (2分)

? ?r2?sin???77.6mm (2分) (3) ?1? ?r1?sin???38.8mm，?2(4) 顶隙c?2.5?5?7.5mm (2分)

.(5) 重合度??11674 (2分)

*?1，c*?0.25,??20,小齿轮1、（10分）一对国产标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知ha基圆半径rb1?93.97mm，大齿轮基圆半径rb2?187.94mm，现测出实际中心距比标准中心距大

?a?3mm。求：传动比i12，小齿轮分度圆直径d1，实际中心距a?，节圆直径d1?及啮合角??各为多少？

解：

1）i12?rb2/rb1?2； （2分） 2）d1?2rb1/cos200?2?93.97/0.9397?200mm； （2分） 3）a??a??a?3?0.5(d1+d2)=303mm （2分） 4）a??0.5(d1?+d2?)=303mm，d??202mm （2分） 5）cosa'?

1、（10分）有一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，已知z1?19，z2?42，??20?，m?5mm，

a300cos??a'?arccos(cos20)?21.50 （2分） a'303若安装中心距a?增加到155.95 mm时刚好实现连续传动，试求其啮合角??，两轮节圆直径d1? ? ，径向间隙c?，实际啮合线长度。 和d2.5mm （2分） 解： a?r1?r2?152a'=arccos(a?cosa/a')23.234? （2分）

214.750 mm （2分）

d1'=2a'/(1+i)=97.149 mm d2'=i?d1'* 顶隙 c'=cm+Da=4. 7mm （2分）

e=B1'B2'/pb=1，pb=pmcosa=14.76

B1'B2'=pb=14.76 mm （2分）

2、（10分）图示机构中，已知AB杆长为100mm，其角速度?1?10rad/s，BD杆长为20mm,该位置时??300，请标出瞬心P13、P24，并计算件2上D点及件3的该瞬时速度VD??，V3??（注意：标示瞬心时，应将图形画在答题纸上，不要直接画在题签上。）

2BD?AF1143C

?解：如图所示：2×每个瞬心2分=4分

?2P13BDP24?A1143C? V3??1?lP13A?500mm/s

，

VD?VB??1?lAB?1000mm/s（2×3=6分）

2、（10分）图示偏置曲柄滑块机构中，已知曲柄AB?20cm，偏心距e?10cm，连杆BC?40cm，主动件曲柄逆时针匀速转动，角速度??10rad/s。试求：1）请标出该时刻机构的传动角并求出其大小；2）请标出瞬心P13、P24；3）计算该时刻滑块C的速度是多少? （注意：标示瞬心时，应将图形画在答题纸上，不要直接画在题签上。）

4Ae1B2C3

解：

4AeP131B2C?3P24

1）如图所示：rmax?900， （3分） 2）如图所示：2×每个瞬心2分=4分 （4分）

3）v?1m/s， （3分）

2、（10分）图示机构中，已知? = 45?，H?50 mm，?1?100rad/s。试用瞬心法确定图示位置构件3的瞬时速度v3的大小及方向。

解：

P

（1）

P14 , P34?（5? P13，据三心定理求得，如图所示；P , P1223?分）

（2）v3?vP13??1lAP13?100?01m/s ，方向如图。（5分） .?10?

3、（10分）计算图示轮系的传动比iAB，并确定输出轴B的转向。已知各轮齿数z1?1，z2?40，

z2??24，z3?72，z3??18，z4?114，蜗杆左旋，n1转向如图所示。

解： i12?n1z2??40 （2分） n2z1Hi2'H?1?i2'4?1?z3z472?114?1??20 （5分） z2'z3'24?18 iAB?i1H?i12i2'H?40?20?800nB?nH,方向向下(?)。 （3分）

3、（10分）在图示混合轮系中，齿轮1的转向如图所示，已知各齿轮的齿数为：

z1?z4?40,z2?z5?30,z3?z6?100，求：轮系的传动比

i1H及H的转向。

5H46213

解：每小问2分

1）1、2、3组成定轴轮系，4、5、6、H组成行星轮系

2) i1H?i13?i4H

3) 1、2、3组成定轴轮系，i13??z3100????2.5 z140H?1?4）4、5、6、H组成行星轮系，i4H?1?i46z6?3.5 z45）i1H?i13?i4H=?35，H的转向方向与齿轮1的转向相反↓。 4

3、（10分）图示轮系中，已知蜗杆头数z1=1（左旋），蜗轮齿数z2?40，齿轮齿数

? ?20,z????20。试确定传动比z2z3?15,z?3 ?30,z4?40,z?4 ?40,z5?40, z5 2 ?20,iAB

解：

(1) 2''-3-3'-4-H 为 差 动 轮 系。 (2 分)

1-2 为 定 轴 轮 系。

1-2-2'-5-5'-4' 为 定 轴 轮 系。

(2)iHn2-nH?-z3z4（2分）； inzz12\?n-n12?1?2 , n2?n1 ?( 2 分)4Hz2\z3nn2z1z2in114?n?z2z5z4 z , nzz2 z5 4?1n1 ? ( 2 分) 4z12 z5 z2z5z4 (3) 联 立 式①、②、③ 得 in1AB?i1H?n?64 ( 2 分) H(8分)图示轮系中各轮齿数为z1?20

，z2?60，z3?60，z4?20，nA?1800rpm，方向如图。求nB大小及方向。

z5?25，z6?15，又知 AnA514623B

1)iAB?i13iH3;2)i13?z3?3z1解：

3)i3H6?1?i36?5nB?nA?500rpmiAB?

4)iAB?18/5

(10分)在图6-15所示的轮系中,已知z1?z3?z5?26,z2?z4?52,z6?78，又知

n5=800r/min,方向如图所示,求n4的大小及方向(方向标出即可)。

解：因为i54?i56?i64?i56?iH4?i56 （2分） i4Hz6z5i54??4 （4分）

z3z11?z4z2所以 n4?

n5?200r/min 其方向为?（2分） 4