一、 填空题
1、机械是机器和机构的总称。
2、机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的自由度。
3、在自由度计算公式F=3n-（2Pl+Ph-P′）-F ′中，P ′指的是机构中的虚约束数，在虚约束是由引入构件引起时才计入。
4、n 个构件组成的机构，其总瞬心数N=n（n-1）/2。 5、转动副的自锁条件：驱动力作用线与摩擦圆相割。
6、铰链四杆机构的三种基本型式包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 7、在动力传动机构中，压力角越小越好；传动角越大越好。
8、一对渐开线直齿圆柱齿轮无齿侧间隙的条件是标准齿轮按标准中心距安装。
9、一对直齿圆柱齿轮的变位系数之和x1+x2＞0时称为正传动，x1+x2＜0 时称为负传动；一个齿轮的变位系数x ＞0称为正变位齿轮，x ＜0称为负变位齿轮。
10、一对渐开线齿轮连续传动的条件：重合度εa ≥1。 11、 锥齿轮的大端参数为标准值。
12、 常用的间歇运动机构有：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。 13、 对周期性速度波动，可通过在机械中安装具有较大转动惯量的飞轮来进行调节。 14、 对转子直径d 与宽度b 之比d/b＞5的刚性转子进行静平衡设计，而对于转子直径d 与宽度b 之比d/b＜5的刚性
转子进行动平衡设计。
15、 当推杆的运动规律选定后，凸轮的基圆半径越小，则凸轮机构的尺寸越小，而凸轮机构的压力角越大。 16、 为了使一对渐开线直齿圆柱齿轮能连续定传动比工作，应使实际啮合线段大于或等于齿轮的法向齿距。 17、 渐开线上任意点的法线必定与基圆相切，直线齿廓的基圆半径为无穷大。
18、 周转轮系根据自由度数目的不同，分为差动轮系和行星轮系，其对应的自由度分别为2和1。
19、 铰链四杆机构具有急回特性时其极位夹角θ值≠0，对心曲柄滑块机构的θ值=0，急回特性有无：无。 20、一个平面低副引入2个约束，存在1个自由度；一个平面高副引入1个约束，存在2个自由度。
21. 为了使运动副元素始终保持接触，运动副必须封闭。运动副因此可分为封闭运动副和 力封闭运动副。 22、 构件是机构的运动单元体，而零件是机械的制造单元体。
23、Ⅲ级杆组的特征是具有三个副构件。基本杆组最高级数为Ⅲ级的机构，是Ⅲ级机构。
24、构件1、2、3、4顺次通过转动副联接，已知P12、P23、P14、P34四个瞬心位置，利用三心定理，可以确定出瞬心 P13 。
25、铰链四杆机构曲柄存在的充分条件：1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于另外两杆长度之和；2）最短杆为机架或连架杆。
26、凸轮机构中的压力角是推杆所受正压力方向和推杆和凸轮触点速度方向所夹的锐角。
27、在偏置直动从动件盘形凸轮机构中，当凸轮逆时针方向转动时，为减小机构压力角，应使从动件导路位置偏置于凸轮回转中心的右侧。
28、共轭齿廓是指一对按预定传动 比规律相互啮合传动的的齿廓。
29、一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件：两齿轮的模数和分度圆压力角分别相等。 30、用齿条插刀切制出来的齿轮，其齿廓是渐开线曲线。
31、由锥齿轮组成的周转轮系，其转化机构传动比的正负号必须用画箭头的方法来确定。
32、 对2K-H 型行星轮系，要满足装配条件，则两个中心轮齿数和（z1+z3）应能被行星轮个数k 整除。 33、 对周期性速度波动，可通过在机械中安装具有较大转动惯量的飞轮来进行调节。 34、 运动副是两构件直接接触而组成的可动的联接。
35、 以转动副相连接的两构件的瞬心位于转动副的中心处，以移动副相连接的两构件的瞬心位于垂直于导路方向的无
穷远处，以平面高副相连接的两构件的瞬心，当两平面高副作纯滚动时，位于接触点处，当求机构的不互相直接连接的构件瞬心时，可应用三心定理来求。
36、 机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的自由度。
37、 回转构件的直径D 和轴向宽度b 之比D/b符合＞5条件的回转构件，只需满足静平衡条件就能平稳地回转。如不
平衡，可在两个校正平面上适当地加上或 去除平衡质量就能获得平衡。两
38、 在曲柄摇杆机构中，最小传动角发生的位置在主动曲柄与机架共线的两位置之一。
39、 用图解法设计滚子从动件盘形凸轮轮廓时，在由理论轮廓曲线求实际轮廓曲线的过程中，若实际轮廓曲线出现尖
点或交叉现象，则与滚子推杆滚子半径的选择有关。
40、 相啮合的一对直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓，其接触点的轨迹是一条定直线线。 二、判断题（在题后括号内将对的划“√”，错的划“×”）
1、高副两元素之间相对运动有滚动和滑动时，其瞬心就在两元素的接触点。 ( × ) 2、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。 ( √ ) 3、铰链四杆机构是由平面低副组成的四杆机构。( √ )
4、任何平面四杆机构出现死点时，都是不利的，因此应设法避免。( × ) 5、增大构件的惯性，是机构通过死点位置的唯一办法。 ( × )
6、图示铰链四杆机构ABCD 中，可变长度的a 杆在某种合适的长度下，它能获得曲柄摇杆机构。 ( × )
7、在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆。 ( × )
8、在直动从动件盘形凸轮机构中进行合理的偏置，是为了同时减小推程压力角和回程压力角。 ( × ) 9、直动平底从动件盘形凸轮机构工作中，其压力角始终不变。 ( √ )
10、从动件按等速运动规律运动时，推程起始点存在刚性冲击，因此常用于低速的凸轮机构中。 ( √ )
11、在凸轮理论廓线一定的条件下，从动件上的滚子半径越大，则凸轮机构的压力角越小。 ( × ) 12、. 一对相互啮合的直齿圆柱齿轮的安装中心距加大时，其分度圆压力角也随之加大。( × ) 13、在渐开线齿轮传动中，齿轮与齿条传动的啮合角始终与分度圆上的压力角相等。( √ ) 14、只有相互啮合的渐开线齿轮的变位系数x1，x2都是正值时，这对齿轮传动才叫正传动。 ( × ) 15、满足正确啮合条件的大小两直齿圆柱齿轮齿形相同。 ( × )
16、重合度ε=1。35表示在转过一个基圆周节pb 的时间T 内，35%的时间为一对齿啮合，其余65%的时间为两对齿啮合。 ( )
17、一个渐开线直齿圆柱齿轮同一个渐开线斜齿圆柱齿轮是无法配对啮合的。( √ )
18、两个渐开线直齿圆柱齿轮的齿数不同，但基圆直径相同，则它们一定可以用同一把齿轮铣刀加工。 ( × ) 19、周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。 ( × ) 20、标准渐开线齿轮的齿根圆一定大于基圆。 （ × ）
21、凸轮机构限制回程压力角不超过许用值, 其目的是为了提高效率, 防止自锁。 ( √ ) 22、经过动平衡的转子不需要再进行静平衡。（ √ ）
三、选择题
1、两构件作相对运动时，其瞬心是指。(C)
(A)绝对速度等于零的重合点；(B)绝对速度和相对速度都等于零的重合点；(C)绝对速度不一定等于零但绝对速度相等或相对速度等于零的重合点。
2、下图是四种机构在某一瞬时的位置图。在图示位置哥氏加速度不为零的机构为。(C)
3、基本杆组的自由度应为。(C) (A) -1； (B) +1； (C) 0 。
4、Ⅱ级组由两个构件和三个低副组成，但图C 不是二级杆组。
5、三角螺纹的摩擦c 矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于E 。 A) 小于； B)等于； C)大于； D)传动； E)紧固联接。 6、根据机械效率η，判别机械自锁的条件是C A) η≥1； B)0
7、反行程自锁的机构，其正行程效率c ，反行程效率D 。 A) η>1； B) η=1； C) 0
8、在图示a 、b 、c 三根曲轴中，已知m1r1=m2r2=m3r3=m4r4，并作轴向等间隔布置，且都在曲轴的同一含轴平面内，则其中A 轴已达静平衡，BC 轴已达动平衡。
9、图示为某机器的等效驱动力矩Md(φ) 和等效阻力矩Mr(φ) 的线图，其等效转动惯量为常数，该机器在主轴位置角φ等于B 时，主轴角速度达到ωmax ，在主轴位置角φ等于A 时，主轴角速度达到ωmin 。
A ）π/2 B ）2πC ）π
10、为了减轻飞轮的重量，飞轮最好安装在C 。
(A)等效构件上；(B)转速较低的轴上；(C)转速较高的轴上；(D)机器的主轴上。
11、设机器的等效转动惯量为常数，其等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化如图示，可判断该机器的运转情况应是b
匀速稳定运转； (B)变速稳定运转； (C)加速过程； (D)减速过程。
12、理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的 运动规律A 。 ( A)相同； ( B)不相同。
13、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C 运动规律。 ( A)等速； ( B)等加速等减速； (C)正弦加速度。
14、若从动件的运动规律选择为等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦加速度运动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的速度是原来的B 倍。 (A)1； (B)2； (C)4。
15、滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径应B 凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径。 (A)大于； (B)小于； (C)等于。
16、齿廓啮合时，啮合点处两者的压力角C ，而在节点啮合时则A 。 (A)一定相等； (B)一定不相等； (C)一般不相等。
17、齿轮齿廓上的渐开线在B 上的压力角、曲率半径最小。 (A)根圆； (B)基圆； (C)分度圆。
18、渐开线齿轮的齿廓离基圆越远，渐开线压力角就A 。 (A)越大； (B)越小； (C)趋近于20
19、一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线切于B 。 (A)两分度圆； (B)两基圆； (C)两齿根圆。 20、渐开线直齿圆柱标准齿轮是指C 的齿轮。
(A)分度圆上模数和压力角为标准值；(B)节圆等于分度圆；(C)分度圆上齿厚等于齿槽宽，而且模数、压力角以及齿顶高与模数之比、齿根高与模数之比均为标准值。
21、为保证一对渐开线齿轮可靠地连续定传动比传动，应使实际啮合线长度A 基节。 (A)大于； (B)等于； (C)小于。
22、当渐开线圆柱齿轮的齿数少于Z min 时，可采用A 的办法来避免根切。 (A)正变位； (B)负变位； (C)减少切削深度。
23、下面给出图示轮系的三个传动比计算式，B 为正确的。
(A)i12H=(ω1-ωH)/(ω2-ωH) (B) i13H=(ω1-ωH)/(ω3-ωH) (C) i23H=(ω2-ωH)/(ω3-ωH)
四、简答题
24、 何谓机构的压力角？其值对机构的效率有何影响？
答：在不计摩擦的情况下，从动件所受力的方向与该点的速度方向之间所夹的锐角称为机构在该位置的压力角。其值越大，机构的效率越低，所以要限制机构的压力角，使α≤[α] 25、 何谓齿廓的根切现象？产生根切的原因是什么？如何避免根切？
答：范成法加工标准外齿轮时，被加工齿轮的根部被刀具的刀刃切去一部分，这种现象称为根切现象。产生根切的原因是标准对刀时刀具的齿顶线（圆）超过了啮合极限点。要避免根切，通常有两种方法，一增加被加工齿轮的齿数，二改变刀具与齿轮的相对位置。
26、 速度波动的形式有哪几种？各用什么办法来调节？
答：速度波动的形式有两种，周期性的速度波动和非周期性的速度波动。
周期性的速度波动可以加一飞轮来调节；非周期性的速度波动要用调速器来调节。 27、 何谓凸轮机构的压力角? 压力角的大小在凸轮机构的设计中有何重要意义?
答：在不考虑摩擦时，凸轮作用于推杆上的正压力方向与推杆上受力点
的速度方向之间的夹角称为凸轮机构的压力角。在其他条件相同的情况下，当载 荷一定时，压力角越大，则推动推杆所需的驱动力也越大，机构的效率也越低， 因此，在设计凸轮机构时，应限制其最大压力角不得超过某一许用直。
28、 平底推杆凸轮机构的压力角为多少? 是否恒为零? 这种凸轮机构是否也存在自锁问题? 为什么? 答：平底推杆凸轮机构的压力角为始终为零，故这种凸轮机构不存在自 锁问题。
29、 何谓机构运动简图? 它与机构示意图有何区别? 绘制机构运动简图的目的和意 义是什么? 绘制机构运动简图的主要步骤如何?
答：按机构的运动尺寸以一定的比例尺定出个运动副的位置，并用运动
副的代表符号、常用机构运动简图符号和简单的线条把机构的运动情况表示出 来的图形称为机构运动简图。它与机构示意图的主要区别是机构示意图只是反 映机构的组成情况及运动传递方式，故不要求严格按比例绘图，但机构运动简 图必须按比例绘制。因机构运动简图是表明机构运动情况的简单图形，它排除 了所有与运动无关的因素，因而对机构的运动分析十分有利。绘制机构运动简 图的主要步骤是：首先，搞清机械的实际构造和运动情况，查明该机械是由多 少构件组成的，各构件之间构成了何种运动副；其次，恰当的选择投影面，即 选择最能反映该机械运动特征的运动平面为投影面；最后，选择适当的比例尺 进行绘制。
30、 何谓机构的自由度? 在计算平面机构的自由度时应注意哪些问题? 答：机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目叫机构的自
由度。在计算平面机构的自由度时应注意机构中是否有复合铰链、局部自由度 和虚约束。
31、 斜齿轮传动和直齿轮传动相比有什么特点和优缺点? 为什么斜齿轮的模数和压力角有法面和端面之分? 为什么
要取法面参数为标准值?
答：斜齿轮传动时，其两轮齿面上的接触线为斜线，轮齿先由一端逐渐进入啮合，齿面上的接触线由短变长，然后又由长变短，逐渐地从轮齿的另一端脱离啮合，所以传动较为平稳，同时由于斜齿轮的轮齿是倾斜的，故在传动时同时啮合的轮齿对数较多，即其重合度较大，承载能力较高。
斜齿轮的齿廓也是渐开线，但由于其轮齿的倾斜，其齿面成为一渐开线螺旋面，端面齿形和垂直于螺旋线方向的法面齿形是不同的，因而斜齿轮端面参数和法面参数也不相同，故模数和压力角也有法面和端面之分。
在切制斜齿轮的轮齿时，进刀的方向一般是垂直于法面的，故其法面参数与刀具的参数相同，均为标准值。
五、计算题
1、计算测量仪表机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动？
测量仪表机构
解：活动构件数n=6
移动副2个，转动副6个，高副1个， 所以P L =8 ，P H =1
F=3n-2PL - PH =3×6-2×8-1=1
测量仪表机构的自由度为1，与机构的原动件数相等，所以，测量仪表机构具有确定的运动。
2、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，其模数 m=5mm，α=20º, h*a=1, Z1=19, Z2=42。 轮1主动，顺时针方向转动，当这对齿轮正确安装时，求：
1）画出其啮合图，并在图上表明：理论啮合线，开始啮合点，终止啮合点，实际啮合线，啮合角，节点和节圆；2）计算两齿轮的分度圆周节和基圆周节（周节=齿距） 解：1）见图所示
2） p1=p2=π·m=5π=15.7mm pb1=pb2=p·cos α=15.7×cos20°=14.75 mm
3、设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s=50mm,偏距e=16mm,行程速度变化系数K=1.4，求曲柄和连杆的长度。 解：1） k+1
2）作图法求出曲柄和连杆的长度 参考答案如下：
4、在图示轮系中，已知蜗杆右旋Z 1=1，蜗轮Z 2=30，齿轮Z 3=20， Z 3=15，Z 4=30，Z 5=25，n 1=1500rpm,n5=80rpm,转向如图所示。求： n 2与n 4的大小与转向。
n
解：1）i
12
=
n 1n 2
=
z 2z 1
=
301
=30 ⇒ n 2=
n 130
=50r p m
方向：向下（或如图所示）
2）i 45H
=
n 4-n H n 5-n H
=
Z 3'⋅Z 5Z 4⋅Z 3
=
15⋅2530⋅20
=
58
n H =n 2
n 4=31. 25rpm 方向与
n 5
相同。
5、图示轮系中，各轮模数和压力角均相同，都是标准齿轮，各轮齿数为z 1=23，z 2=51，z 3=92，z 3=40，z 4=40，z 4=17，z 5=33，n 1=1500r/min,转向如图示。试求齿轮2′的齿数z 2及n A 的大小和方向。
解：
（1）齿轮1，2啮合的中心距等于齿轮2’、3啮合的中心距，所以得
z1+z2=z3-z2 z2=z3-z1-z2=92-23-51=18
'
（2）1-(2-2) -3-(A ) 组成差动轮系，3'-(4-4') -5-(A ) 组成行星轮系
i =13
H
n 1-n H n 3-n H
=-
z 2z 3z 1z 2'
=-
H
51⨯9223⨯18
=-
343
40⨯3340⨯17
=5017
i 3' H =
n 3' n H
=
n 3n H
=1-i 35=1+
343
z 4z 5z 3' z 4'
=1+
n 1-n H
50n -n
H
17H
=-
3n 1-3n H =-66n H
=-71. 43 r/min
（3）63n H
n A =n H =-
=-3n 1
=-
150021
n 1
21
（4）负号表明nH 转向与n1相反。
6、在图示机构中，已知机构位置和各构件尺寸及原动件的等角速度 。试求机构在图示位置时的 及 （比例尺任选）。
解：将刚体 扩大到C 点
v c 2=
v c 1
+
v c 2c 1
3
)
方向：⊥CD ⊥AC ∥AB 大小： ？ lAC ∙ω1 ？
取速度比例尺μv ，任找p 点，做速度图
ω3=
v C 3l C D
=v C 2l C D
=
pc 2⋅μv （逆） l C D
μ
c 2
k +a C 2C 1
v C 1C 2=c 1c 2⋅μv （方向如图）
n τ
a C 2+a C 2=a C 1
r +a C 2C 1
c 2'
方向：C →D ⊥CD C→A ∥AB ⊥AB 大小：l CD ω3 ？ lAC ω1 ？ 2ω1v C 1 C2 取加速度比例尺μα，任找p ’，作加速度图
2
2
c 2''
α3
=
a C 3l C D
τ
=
a C 2l C D
τ
=
c 2''c 2'⋅μa
l C D
（顺）
7、某原动机输出力矩Md 相对主轴转角φ的线图如图所示。其运动循环周期为半转（图上为0°～180°）。主轴平均转速为620r/min。当用该机驱动一等效阻力矩为常数的机器时，如要求不均匀系数为δ=0.01。试求： 主轴的最大转速nmax 和相应的曲柄转角φmax ；
在主轴上应装的飞轮转动惯量JF （不计其余构件的等效转动惯量）。
解：1）n max =n m (1+
δ
2
) =623. 1rpm
2）M r ⋅180=0. 5⨯(20+130) ⋅200+30⨯200 ⇒M r =116. 67N . m
φ
max
在C 处，
φ
max
=50°+54.16°=104.16º
[∆W ]=89. 0J
3）J F =900⋅[∆W ]=
22
π
⋅n ⋅[δ]
900⋅893. 14⋅620
2
2
⋅0. 01
2
=2. 11kg . m
8、在下图所示的机构中, 设已知: lAB=38mm lBC=20mm原动件1以等角速度ω1=10rad/s沿顺时针方向回转. 试用图解法求当ϕ1=150°时构件3的角速度ω3、E 点的速度。
利用B3与B2重合点之间的关系，可求得B3点的速度如下：
六、作图题
1、图示为一小型压力机，试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
图中活动构件数n=7，低副数pL=9，高副数pH =2。
故该机构的自由度为： F =3n-(2pL +pH ) =3×7-（2×9+2）=1
2、绘制下图所示的鄂式破碎机主体机构的运动简图，并计算机构自由度。
解：（1）分析机构的组成及运动情况 在鄂式破碎及中，带轮5与偏心轮2固结在一起绕A 轴转动，为原动件。偏心轴2带动鄂3作平面运动时将矿石粉碎。2为机架。动鄂与机架之间联结有肘板4。动鄂和肘板为从动件。
（2） 确定运动副的类型及数量 原动件（偏心轴与带轮）与机架构成转动副，其中心为A 。偏心轴与动鄂构成转动
副，其中心为B 。动鄂与肘板构成转动副，其中心为C 。肘板与机架构成转动副，中心为D 。
（3） 选择试图平面。在绘制机构运动简图时，一般选多数构件的运动平面为试图平面。鄂式破碎机为平面机构，故选构件运动平面为试图平面。
（4）选择适当比例尺，绘制机构运动简图 根据实际机构及图样大小，以清楚表达机构为目的，选择比例尺（单位为m/mm）相应构件和运动副符号绘出机构运动简图，如上图所示。 机构自由度F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=1
3、已知一滚子移动从动件盘形凸轮的部分轮廓η´如图所示，滚子中心位于B0点时为此机构的起始位置。试用图解法标出：
当滚子中心位于B1点时，所对应的凸轮转角φ1； 当凸轮转角φ2=90°时的凸轮机构压力角α2。
解：如图所示，θ1和α2 各1.5分
4、求出下图所示机构在图示位置时的全部瞬心位置：
P
（a ）
（b ）
解：机构中的全部瞬心如下图所示。
)
P
（b ）
5、 画出图示机构的机构运动简图，并检验机构的运动是否确定。并提出使其具有确定运动的方案。
解： n=3,pL=4,pH=1,
F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-1×
此机构不能动。更正如下：
n=4,pL=5,pH=1,
F=3n-2pL-pH=3×4-2×5-1× 6、设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s=50mm,偏距e=16mm,行程速度变化系数K=1.4，求曲柄和连杆的长度。 解：1）θ=180°×k-1 =30° k+1
2）作图法求出曲柄和连杆的长度