第10卷 平面四杆机构与基本特性 浙江省（单独招生考试）《机械基础》（高教版·第二版） 单元过关卷

浙江省（单独招生考试）机械类 《机械基础》（高教版·第二版） 平面四杆机构与基本特性 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 在机械设计中，四杆机构的主要作用是什么？（ ） A. 提高传动效率 B. 实现直线运动 C. 实现旋转运动 D. 增加结构刚性 2. 菱形并联四杆机构相对于菱形四杆机构的优势是什么？（ ） A. 可以实现更大的连杆长度差异 B. 运动更加稳定 C. 不需要铰链连接 D. 可以实现完全旋转 3. 已知某曲柄摇杆机构的工作行程所需时间为3s，空同行程所需时间为2s，则该机构的极位夹角为（ ） A. B. C. D. 4. 平面连杆机构主要用于什么目的（ ） A. 控制运动速度 B. 控制运动方向 C. 控制运动加速度 D. 控制运动轨迹 5. 如图所示靠模车削手柄装置，下列叙述正确的是（ ） A. 此机构采用了圆柱凸轮机构 B. 此机构适用于高速重载、传动灵敏的场合 C. 此机构中，2为主动件，3为从动件 D. 此机构中，刀架的运动方向与凸轮运动方向垂直 6. 平面连杆机构中，若构件数为4，低副数为4，则机构的自由度数为（ ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 7. 在连杆机构中，连接两个转动副的杆件称为（ ） A. 连架杆 B. 连杆 C. 机架 D. 曲柄 8. 大客车车门启闭机构利用的是_____原理。（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 偏心轮机构 9. 铰链四杆机构中，若最长与最短之和大于其他两杆之和，则机构有（ ） A. 一个曲柄 B. 两个曲柄 C. 两个摇杆 D. 一个曲柄、一个摇杆 10. 如图所示的摄影平台长升降机构应用了（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双摇杆机构 C. 摆动导杆机构 D. 平行四边形机构 11. 平面四杆机构中各构件以______相连接（ ） A. 转动副 B. 移动副 C. 螺旋副 D. 高副 12. 平面四杆机构中，杆件的个数通常为多少( ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 13. 当连杆机构位置一定时，取不同构件为原动件，机构压力角的数值（ ） A. 相同 B. 不同 C. 与原动件转向有关 D. 与原动件转速大小有关 14. 机车主动轮联动装置属于（ ） A. 凸轮机构 B. 偏心轮机构 C. 平行四边形机构 D. 双滑块机构 15. 根据工件夹紧机构示意图，下列叙述错误的是（ ） A. 工件夹紧机构采用的机构为曲柄摇杆机构 B. 当手柄以F力下压时，BC与CD成一条直线，出现“顶死”现象 C. 图示所示中如将F力撤去，工件对机构的反作用力不会将夹具松开 D. 该机构与飞机起落架机构工作原理存在相同特点 16. 由 4 个杆件组成的平面连杆机构称为（ ） A. 平面四杆机构 B. 平面连杆机构 C. 平面运动机构 D. 平面传动机构 17. 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，该串联组合而成的机构的行程变化系数KA（ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 等于1 D. 等于2 18. 平面连杆机构中，如果连杆长度比小于1，则机构的运动为（ ） A. 椭圆运动 B. 直线运动 C. 曲线运动 D. 圆周运动 19. 平面连杆机构中，当两个连杆长度比等于1时，机构的运动为（ ） A. 圆周运动 B. 直线运动 C. 椭圆运动 D. 平行四边形运动 20. 在平面连杆机构中，如果连杆的长度增加，对机构的运动会产生什么影响（ ） A. 速度增加 B. 加速度增加 C. 运动范围增加 D. 运动角度增加 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 平面连杆机构能够实现某些较为复杂的平面运动。（ ） 22. 平面连杆机构中，如果曲柄和连杆的夹角为180度，机构的运动为圆周运动。（ ） 23. 平面机构的自由度与构件的形状和尺寸有关。（ ） 24. 平面连杆机构中，如果连杆长度比大于1，机构的运动为椭圆运动。（ ） 25. 平面四杆机构中，杆件的个数可以少于4个。 （ ） 26. 铰链四杆机构的改变，只能通过选择不同构件作机构的固定件来实现（ ） 27. 从动件两极限位置间的夹角称为极位夹角。 （ ） 28. 平面四杆机构至少有两个滑动副。 （ ） 29. 在平面连杆机构中，如果两个连杆的长度比小于1，机构的运动为直线运动。（ ） 30. 平行四杆机构的四个连杆都平行。（ ） 三、简答题（本大题共2小题，每题4分，共8分） 31. 简述平面连杆机构在机械中的应用实例及作用。 32. 设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆 DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为 ，行程速比系数 K=1.5,机架长度取 90mm。(用图解法求解，4mm/mm） 四、计算题（本大题共1小题，每题4分，共4分） 33. 某铰链四杆机构由四根杆组成，杆长分别为：机架 AD 为 80 mm，连架杆 AB 为 30 mm，连杆 BC 为 70 mm，连架杆 CD 为 60 mm。设各杆均用转动副连接。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 如图所示为筛料主体机构的运动简图，件1为主动件，件5为滑块，各机构尺寸分别为 。试回答下列问题。 （1）该机构由哪些类型的基本机构组成？如何判断这些基本机构？ （2）若件1做匀速转动，则件3有没有急回特性？ 有没有“死点”现象？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 浙江省（单独招生考试）机械类 《机械基础》（高教版·第二版） 平面四杆机构与基本特性 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 在机械设计中，四杆机构的主要作用是什么？（ ） A. 提高传动效率 B. 实现直线运动 C. 实现旋转运动 D. 增加结构刚性 【答案】B 【解析】四杆机构可以将旋转运动转换为直线运动或者实现复杂的轨迹运动，不同构型的四杆机构可以实现不同的运动特性。 2. 菱形并联四杆机构相对于菱形四杆机构的优势是什么？（ ） A. 可以实现更大的连杆长度差异 B. 运动更加稳定 C. 不需要铰链连接 D. 可以实现完全旋转 【答案】A 【解析】菱形并联四杆机构相比于菱形四杆机构，能够实现更大范围的连杆长度差异，这增加了其设计的灵活性。 3. 已知某曲柄摇杆机构的工作行程所需时间为3s，空同行程所需时间为2s，则该机构的极位夹角为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】根据公式，可得，t1=3，t2=2，可求得θ= 4. 平面连杆机构主要用于什么目的（ ） A. 控制运动速度 B. 控制运动方向 C. 控制运动加速度 D. 控制运动轨迹 【答案】D 【解析】平面连杆机构可将一种运动形式转换为另一种运动形式，并使从动件实现预定的运动规律或运动轨迹，如雨刮器摆动、送料机构轨迹运动等。因此其主要用途更符合“控制运动轨迹”，应选 D。 5. 如图所示靠模车削手柄装置，下列叙述正确的是（ ） A. 此机构采用了圆柱凸轮机构 B. 此机构适用于高速重载、传动灵敏的场合 C. 此机构中，2为主动件，3为从动件 D. 此机构中，刀架的运动方向与凸轮运动方向垂直 【答案】D 【解析】靠模车削手柄装置中，凸轮作轴向移动或转动时，通过凸轮轮廓推动从动件，使刀架按规定方向移动。图示机构中刀架的进给运动方向与凸轮的运动方向相互垂直，因此选 D。A 项“圆柱凸轮机构”、B 项“高速重载”及 C 项主动件、从动件关系均不能准确表述图示机构特点。 6. 平面连杆机构中，若构件数为4，低副数为4，则机构的自由度数为（ ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 【答案】B 【解析】根据机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH（n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数），本题n=3（4个构件含1个固定构件）、PL=4、PH=0，代入得F=3×3-2×4=1。 7. 在连杆机构中，连接两个转动副的杆件称为（ ） A. 连架杆 B. 连杆 C. 机架 D. 曲柄 【答案】B 【解析】在连杆机构中，连接两个转动副的杆件称为连杆. 选B 8. 大客车车门启闭机构利用的是_____原理。（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 偏心轮机构 【答案】C 【解析】大客车车门启闭机构中，车门连杆在一定角度范围内往复摆动，两个连架杆通常都不能作整周转动，而是在限定角度内摆动，符合双摇杆机构的运动特点。因此应选 C。 9. 铰链四杆机构中，若最长与最短之和大于其他两杆之和，则机构有（ ） A. 一个曲柄 B. 两个曲柄 C. 两个摇杆 D. 一个曲柄、一个摇杆 【答案】C 【解析】不满足杆长条件，只能得到双摇杆机构。 10. 如图所示的摄影平台长升降机构应用了（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双摇杆机构 C. 摆动导杆机构 D. 平行四边形机构 【答案】D 【解析】摄影平台升降机构常采用平行四边形机构，使平台在升降过程中保持姿态基本不变，实现平稳升降。平行四边形机构的相对杆件平行且等长，能保证平台作近似平动，因此选 D。 11. 平面四杆机构中各构件以______相连接（ ） A. 转动副 B. 移动副 C. 螺旋副 D. 高副 【答案】A 【解析】平面四杆机构中各构件以 转动副相连接，形成铰链连接。 12. 平面四杆机构中，杆件的个数通常为多少( ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 【答案】C 【解析】平面四杆机构是由四个构件组成的平面连杆机构，通常包括一个机架、两个连架杆和一个连杆，共 4 个杆件。因此选 C。 13. 当连杆机构位置一定时，取不同构件为原动件，机构压力角的数值（ ） A. 相同 B. 不同 C. 与原动件转向有关 D. 与原动件转速大小有关 【答案】B 【解析】不同构件作为原动件时，机构的压力角会有所不同。 14. 机车主动轮联动装置属于（ ） A. 凸轮机构 B. 偏心轮机构 C. 平行四边形机构 D. 双滑块机构 【答案】C 【解析】平行四边形机构能保证两主动轮的角速度始终相等，实现机车主动轮的联动，使机车平稳运行，所以选C。 15. 根据工件夹紧机构示意图，下列叙述错误的是（ ） A. 工件夹紧机构采用的机构为曲柄摇杆机构 B. 当手柄以F力下压时，BC与CD成一条直线，出现“顶死”现象 C. 图示所示中如将F力撤去，工件对机构的反作用力不会将夹具松开 D. 该机构与飞机起落架机构工作原理存在相同特点 【答案】A 【解析】工件夹紧机构通常利用连杆机构的“死点”或“过死点”自锁特性实现夹紧。当手柄下压至 BC 与 CD 成一直线时，机构出现顶死现象；撤去外力后，工件的反作用力不易使机构反向松开，这与飞机起落架利用死点保持稳定的原理相似。因此 B、C、D 表述正确，A 将其说成曲柄摇杆机构不准确，故选 A。 16. 由 4 个杆件组成的平面连杆机构称为（ ） A. 平面四杆机构 B. 平面连杆机构 C. 平面运动机构 D. 平面传动机构 【答案】A 【解析】由 4 个杆件组成，并且各构件在同一平面或相互平行平面内运动的连杆机构，称为平面四杆机构。因此选 A。 17. 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，该串联组合而成的机构的行程变化系数KA（ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 等于1 D. 等于2 【答案】A 【解析】串联组合后的行程变化系数取决于各个机构的行程变化系数，但通常大于1。 18. 平面连杆机构中，如果连杆长度比小于1，则机构的运动为（ ） A. 椭圆运动 B. 直线运动 C. 曲线运动 D. 圆周运动 【答案】A 【解析】如果连杆长度比小于1，机构的运动为椭圆运动。 19. 平面连杆机构中，当两个连杆长度比等于1时，机构的运动为（ ） A. 圆周运动 B. 直线运动 C. 椭圆运动 D. 平行四边形运动 【答案】A 【解析】当两个连杆长度比等于1时，机构的运动为圆周运动。 20. 在平面连杆机构中，如果连杆的长度增加，对机构的运动会产生什么影响（ ） A. 速度增加 B. 加速度增加 C. 运动范围增加 D. 运动角度增加 【答案】C 【解析】如果连杆的长度增加，机构的运动范围会增加。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 平面连杆机构能够实现某些较为复杂的平面运动。（ ） 【答案】正确 【解析】平面连杆机构由若干构件通过低副连接而成，能够实现转动、摆动、往复移动以及较复杂的平面轨迹运动，如雨刮器、夹紧机构、送料机构等。因此该说法正确。 22. 平面连杆机构中，如果曲柄和连杆的夹角为180度，机构的运动为圆周运动。（ ） 【答案】错误 【解析】如果曲柄和连杆的夹角为180度，则机构的运动为直线运动。 23. 平面机构的自由度与构件的形状和尺寸有关。（ ） 【答案】错误 【解析】平面机构的自由度与构件的形状和尺寸无关，而与构件的数量和类型有关。 24. 平面连杆机构中，如果连杆长度比大于1，机构的运动为椭圆运动。（ ） 【答案】错误 【解析】如果连杆长度比大于1，机构的运动为平行四边形运动。 25. 平面四杆机构中，杆件的个数可以少于4个。 （ ） 【答案】错误 【解析】平面四杆机构按定义由 4 个杆件组成，通常包括机架、两个连架杆和连杆。若杆件少于 4 个，就不能称为平面四杆机构。因此该说法错误。 26. 铰链四杆机构的改变，只能通过选择不同构件作机构的固定件来实现（ ） 【答案】错误 【解析】铰链四杆机构类型的改变可以通过选择不同构件作为机架来实现，也可以通过改变各杆长度关系来实现。例如满足杆长条件时，取最短杆为机架可得双曲柄机构，取最短杆相邻杆为机架可得曲柄摇杆机构。因此“只能通过选择不同构件作固定件来实现”的说法错误。 27. 从动件两极限位置间的夹角称为极位夹角。 （ ） 【答案】错误 【解析】从动件两极限位置之间的夹角称为摆角。极位夹角是指机构处于从动件两个极限位置时，主动曲柄对应两个位置之间所夹的锐角。因此题干表述错误。 28. 平面四杆机构至少有两个滑动副。 （ ） 【答案】错误 【解析】平面四杆机构可以全部由转动副组成，如铰链四杆机构；也可以含有移动副，如曲柄滑块机构。它并不要求至少有两个滑动副。因此该说法错误。 29. 在平面连杆机构中，如果两个连杆的长度比小于1，机构的运动为直线运动。（ ） 【答案】错误 【解析】当两个连杆的长度比小于1时，机构的运动为椭圆运动。 30. 平行四杆机构的四个连杆都平行。（ ） 【答案】正确 【解析】平行四杆机构的四个连杆都平行，形成一个平行四边形结构。 三、简答题（本大题共2小题，每题4分，共8分） 31. 简述平面连杆机构在机械中的应用实例及作用。 【答案】如汽车雨刮器采用曲柄摇杆机构，将电机的回转运动转换为雨刮片的往复摆动，实现清洁挡风玻璃的作用；搅拌机利用双摇杆机构实现搅拌叶片的摆动，搅拌物料。 【解析】本题要求举出平面连杆机构的应用实例并说明作用。答案中汽车雨刮器将电机连续回转运动转化为雨刮片往复摆动，体现了曲柄摇杆机构的运动转换功能；搅拌机通过连杆机构使搅拌部件摆动，实现物料搅拌，也符合平面连杆机构的应用特点。因此答案基本正确。 32. 设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆 DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为 ，行程速比系数 K=1.5,机架长度取 90mm。(用图解法求解，4mm/mm） 【答案】1. 计算极位夹角： 。 2. 按比例尺 作图，先作机架 ，再以 为圆心、 为半径作圆，并作出摇杆的两个极限位置 、，使 。 3. 连接 。过 、 分别作与 成 的直线，两直线相交于 ，以 为圆心、 为半径作圆。 4. 以 为圆心、 为半径作圆，该圆与上述圆的交点取为曲柄转动中心 。 5. 连接 、。在摇杆两个极限位置时，曲柄与连杆共线，故有： ，（或两式互换）。 6. 由图上量得 、 后，按比例尺换算实际长度，并计算： ， 。 由此即可确定曲柄 、连杆 、摇杆 和机架 ，完成曲柄摇杆机构设计。 【解析】曲柄摇杆机构的图解设计应先根据行程速比系数求极位夹角，公式为 ，不能把左端写成 K。摇杆长度、摆角和机架长度已知时，应先作出摇杆两个极限位置，再利用极位夹角确定曲柄转动中心 A 的位置。由于摇杆处于两极限位置时，曲柄与连杆共线，所以可由 、 的和差关系求出曲柄长度 和连杆长度 。原答案只写到部分作图步骤，未完成机构尺寸求解，因此需要补全。 四、计算题（本大题共1小题，每题4分，共4分） 33. 某铰链四杆机构由四根杆组成，杆长分别为：机架 AD 为 80 mm，连架杆 AB 为 30 mm，连杆 BC 为 70 mm，连架杆 CD 为 60 mm。设各杆均用转动副连接。 【答案】（1）最短杆为 AB，长度 30 mm；最长杆为 AD，长度 80 mm。最短杆与最长杆长度之和为 110 mm，其余两杆长度之和为 130 mm，满足杆长条件。 （2）以 AD 为机架时，最短杆 AB 为连架杆，该机构为曲柄摇杆机构。 （3）以最短杆 AB 为机架时，与机架相邻的两杆均可作整周转动，该机构为双曲柄机构。 【解析】（1）铰链四杆机构有曲柄的条件为最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。 （2）满足杆长条件时，最短杆为连架杆，则得到曲柄摇杆机构。 （3）满足杆长条件时，最短杆为机架，则得到双曲柄机构。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 如图所示为筛料主体机构的运动简图，件1为主动件，件5为滑块，各机构尺寸分别为 。试回答下列问题。 （1）该机构由哪些类型的基本机构组成？如何判断这些基本机构？ （2）若件1做匀速转动，则件3有没有急回特性？ 有没有“死点”现象？ 【答案】（1）由普通双曲柄机构、对心式曲柄滑块机构组成。 在机构ABCD 中, ∵AD+BC<AB+CD,且以最短杆AD 为机架,两连架杆中 ∴该机构为普通双曲柄机构。 在机构DCE 中，构件 E 为滑块，其几何中心与曲柄CD 的转动中心在一条直线上，故该机构为对心式曲柄滑块机构。 （2）件3没有急回特性，无“死点”现象。 【解析】机构 ABCD 中， 为最短杆， 为最长杆，，满足铰链四杆机构存在曲柄的杆长条件。又因为最短杆 AD 为机架，所以与机架相邻的 AB、CD 均可作整周转动，机构 ABCD 为双曲柄机构；且 ，不是平行四边形机构，故为普通双曲柄机构。机构 DCE 中，CD 作曲柄，CE 为连杆，E 为滑块，若滑块导路通过曲柄转动中心 D，则为对心式曲柄滑块机构。急回特性通常针对从动件往复摆动或往复移动时的工作行程、回程时间不等而言，件3作整周转动，不存在两极限位置间的往复行程，因此没有急回特性；同时件1为主动件连续转动，机构不会因从动件反力通过连杆中心线而出现不能起动的死点现象。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $