第11卷 常用机构（上）——运动副与平面四杆机构基本 湖南省（对口招生）《机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

湖南省（对口招生）机电类 《机械基础》（高教版·第3版） 常用机构（上）——运动副与平面四杆机构基本 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. 若两构件组成低副，其接触形式是（ ） A. 面接触 B. 点或线接触 C. 点或面接触 D. 线或面接触 【答案】A 【解析】低副是两构件通过面接触形成的运动副，常见的转动副和移动副均属于低副。因此，正确答案为A。 2. 台虎钳中螺杆和螺母组成的运动副是（ ） A. 转动副 B. 移动副 C. 高副 D. 螺旋副 【答案】D 【解析】螺杆与螺母的相对运动是旋转运动与直线运动的合成，属于螺旋运动；两者组成的运动副称为螺旋副。因此，正确答案为D。 3. 关于下列铰链四杆机构说法错误的是（ ） A. （a）为曲柄摇杆机构 B. （b）为双曲柄机构 C. （c）为双摇杆机构 D. （d）为曲柄摇杆机构 【答案】D 【解析】（d）中，因为50+100>70+60，所以无论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。 4. 在平面机构的自由度计算中，构件系统成为机构的条件是？（ ） A. 构件之间存在相对运动 B. 构件之间存在相对连接 C. 构件之间存在相对固定 D. 构件之间不存在相对运动 【答案】B 【解析】构件系统成为机构的条件是构件之间存在相对连接。 5. 平面四杆机构的特点有 （ ） A. 可使从动件实现多种形式的运动，结构简单、加工方便 B. 磨损较大，不可承受较大载荷 C. 适用于高速场合 D. 构件工作不可靠 【答案】A 【解析】平面四杆机构的构件通过低副连接，结构简单、制造方便，并可使从动件实现多种形式的运动。其余选项所述并非平面四杆机构的一般特点。因此，正确答案为A。 6. 惯性筛是（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 曲柄滑块机构 【答案】B 【解析】惯性筛是不等长的双曲柄机构。 7. 图示抽油机运动简图,CD杆由电动机驱动,带动BD杆、AB杆运动，从而实现钢索上下运动,已知CD=25mm,AB=67mm,AC=125mm,BD取值范围是( ) A. 25mm＜BD≤167mm B. 83mm≤BD＜125mm C. 125mm＜BD≤167mm D. 83mm≤BD≤167mm 【答案】D 【解析】铰链四杆机构的计算。 8. 下列机构中，不会出现“死点”位置的是（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 对心式曲柄滑块机构 D. 偏置式曲柄滑块机构 【答案】B 【解析】双曲柄机构中，两曲柄均能做整周转动，不存在从动件与连杆共线使机构运动不确定的情况，所以不会出现死点位置，答案为B。 9. 下列机构中，利用了死点位置实现特定工作要求的是（ ） A. 汽车雨刮器 B. 缝纫机踏板机构 C. 飞机起落架机构 D. 搅拌机 【答案】C 【解析】飞机起落架机构利用死点位置实现起落架的可靠定位，汽车雨刮器和搅拌机是曲柄摇杆机构但不是利用死点工作，缝纫机踏板机构存在死点但不是利用其实现特定工作要求，所以选C。 10. 图所示曲柄摇杆机构中，D与D是摇杆CD的极限位置，、连线通过曲柄转动中心A，该机构的行程速度变系数K是（ ） A. K=1 B. K<1 C. K>1 D. K=0 【答案】A 11. 在铰链四杆机构中，不与机架直接相连，且做平面运动的杆件是（ ） A. 摇杆 B. 连杆 C. 连架杆 D. 曲柄 【答案】B 【解析】平面四杆机构组成：机架：固定不动的构件。连架杆：机构中与机架用低副相连的构件。连杆：机构中不与机架相连的构件。 12. 四杆机构的急回特性是针对主动件做______而言的（ ） A. 匀速转动 B. 等速移动 C. 变速转动 D. 变速移动 【答案】A 【解析】急回特性是指从动件空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度。四杆机构中通常以主动曲柄作匀速转动作为研究急回特性的条件，因此正确答案为A。 13. 压力角增大时，对（ ） A. 凸轮机构的工作不利 B. 凸轮机构的工作有利 C. 凸轮机构的工作无影响 D. 与凸轮机构的工作无关系 【答案】A 【解析】接触点法线与从动杆运动方向之间所夹的锐角称为压力角,用𝜶表示。压力角越大,推动从动件运动的有效分力越小,有害分力𝑭𝟐越大，即传力性能越差，对凸轮机构的工作是不利的。 14. 下图所示的四杆机构中，已知60mm，150mm，105mm，下列哪一个条件能获得双摇杆机构?( ) A. 15mm≤≤105mm B. 15mm＜＜195 mm C. 195mm＜＜315mm D. 195mm≤≤315 mm 【答案】C 【解析】铰链四杆机构的计算。 15. 曲柄摇杆机构中以______为主动件时存在两个“死点”位置。（ ） A. 机架 B. 连杆 C. 摇杆 D. 曲柄 【答案】C 【解析】曲柄摇杆机构以摇杆为主动件时，当摇杆与连杆共线，机构处于两个极限位置，主动件的有效驱动力矩可能为零，形成两个死点位置。因此，正确答案为C。 16. 铰链四杆机构中，若，且四杆顺序铰接，则以为机架时该机构是（ ） A. 曲柄滑块机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 曲柄摇杆机构 【答案】D 【解析】四杆长度中最短杆为l4，最长杆为l1、l2、l3，且最短杆与最长杆之和小于另外两杆之和，满足格拉肖夫条件。以l3为机架时，最短杆l4与机架相邻，最短杆可作整周转动，另一相邻构件作往复摆动，因此为曲柄摇杆机构。 17. 如图所示自卸卡车机构应用了（ ） A. 摇杆滑块机构 B. 曲柄摇块机构 C. 曲柄滑块机构 D. 转动导杆机构 【答案】C 18. 已知铰链四杆机构的杆长：机架100mm,两个连架杆分别为70mm,45 mm。现要获得曲柄摇杆机构，连杆的长度不应大于______mm（ ） A. 15 B. 30 C. 75 D. 125 【答案】D 【解析】四杆长度为100 mm、70 mm、45 mm和连杆长度L。要形成曲柄摇杆机构，最短杆应为45 mm，且满足格拉肖夫条件：45+100≤70+L，解得L≥75 mm。与此同时，当L为最长杆时还需满足45+L≤100+70，解得L≤125 mm。因此，连杆长度的上限为125 mm，正确答案为D。 19. 能将主动件的旋转运动转化为从动件的旋转运动的铰链四杆机构的类型是（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双摇杆机构 C. 双曲柄机构 D. 曲柄滑块机构 【答案】C 【解析】双曲柄机构以其中一个曲柄为主动件时，另一个曲柄可作连续转动，能够将主动件的旋转运动转化为从动件的旋转运动。因此，正确答案为C。 20. 以下铰链四杆机构ABCD，都以BC为机架，则形成双摇杆机构的个数是（ ） （1）AB=70 BC=60 CD=80 AD=95 （2）AB=80 BC=85 CD=70 AD=55 （3）AB=70 BC=60 CD=80 AD=85 （4）AB=70 BC=85 CD=80 AD=60 A. 一个 B. 二个 C. 三个 D. 四个 【答案】C 【解析】分别应用格拉肖夫判定并考察机架BC与最短杆的相对位置：（1）60+95>70+80，不满足格拉肖夫条件，为双摇杆机构；（2）55+85≤80+70，最短杆AD与机架BC相对，为双摇杆机构；（3）60+85≤70+80，最短杆BC为机架，为双曲柄机构；（4）60+85≤70+80，最短杆AD与机架BC相对，为双摇杆机构。因此共有3个双摇杆机构，正确答案为C。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 尖顶式从动件易于磨损，而平底式从动杆磨损则较小，这是因为前者与凸轮组成高副，而后者与凸轮组成低副的缘故。（ ） 【答案】错误 【解析】凸轮副都是高副，平底式从动件，是线接触也是高副。 22. 运动副的接触面积越大，其承载能力就越强。（ ） 【答案】正确 【解析】一般来说，运动副的接触面积越大，能承受的力就越大，承载能力越强。 23. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。（ ） 【答案】正确 24. 绘制机构运动简图时，应严格按照比例尺绘制各构件的尺寸。（ ） 【答案】错误 【解析】机构运动简图主要是用简单的线条和符号来表示机构的结构和运动关系，不需要严格按照比例尺绘制各构件的尺寸。 25. 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】平面连杆机构由多个构件通过运动副连接组成，通过各构件之间的相对运动可以实现较为复杂的平面运动。因此，题干说法正确。 26. 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。 27. 在铰链四杆机构中，传动角越大，机构的传动性能越好。（ ） 【答案】正确 28. 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则机构有______曲柄。（ ） A. 一个 B. 两个 C. 没有 D. 不确定 【答案】C 【解析】根据格拉肖夫条件，若最短杆与最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则不满足格拉肖夫条件，四杆机构中不存在能够作整周转动的曲柄。因此，正确答案为C。 29. 曲柄摇杆机构以曲柄为主动件时，一定有急回特性。（ ） 【答案】错误 【解析】急回特性取决于两极限位置对应的曲柄转角是否相等；若转角相等则无急回，故不能说一定有。 30. 增大构件的惯性，是机构通过死点位置的唯一办法。（ ） 【答案】错误 【解析】增大构件惯性只是帮助机构通过死点的一种方法，并非唯一方法。还可以采用飞轮、辅助弹簧、辅助驱动装置或改变机构尺寸与运动参数等措施。因此，题干说法错误。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 平面四杆机构中的哪些机构具有急回特性？哪些机构具有“死点”位置？试各列举二种机构。 【答案】答：具有急回特性的机构有：曲柄摇杆机构、不等长双曲柄机构、摆动导杆机构、偏置曲柄滑块机构等。 具有死点位置有：曲柄摇杆机构、平行四边形机构、双摇杆机构、摆动导杆机构等。 【解析】具有急回特性的机构包括曲柄摇杆机构、不等长双曲柄机构、摆动导杆机构和偏置曲柄滑块机构等，列举其中两种即可。具有死点位置的机构包括曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摆动导杆机构等；平行四边形机构在特定共线位置也可能出现死点，列举其中两种即可。 32. 简要说明机车主动轮联动装置的工作原理及其在机车中的作用。 【答案】工作原理：机车主动轮联动装置是一种用于确保机车的主动轮组（通常是驱动轮）与从动轮组之间的同步装置。其工作原理基于四杆机构或类似的联动机制，确保机车的各个轮组在驱动过程中保持协调，避免滑轮或牵引力不均匀的情况发生。具体而言，主动轮通过联动装置传递运动和力，使从动轮也参与驱动，从而保证机车的稳定性和牵引力的均匀分布。作用：提高牵引效率： 确保机车各轮组同步转动，提高整体牵引效率，减少轮对间的摩擦和磨损。增强稳定性： 通过联动装置维持轮组的同步运动，减少机车在行驶过程中的抖动和不稳定现象，提升运行平稳性。延长轮组寿命： 通过均匀分配轮组上的负荷，减少局部过度磨损，延长轮组及相关部件的使用寿命。 33. 简述平面四杆机构有曲柄的条件。 【答案】① 连架杆与机架中必有一最短杆；② 最短杆与最长杆长度之和≤其他两杆长度之和。 【解析】两条件同时满足时，最短杆为曲柄，否则为摇杆，决定机构运动形式。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某自动送料装置采用平面四杆机构传递运动。机架为 AD，长度为 90 mm；曲柄 AB 长 50 mm，连杆 BC 长 100 mm，摇杆 CD 长 80 mm。各构件通过转动副连接，取曲柄 AB 与机架 AD 重合、且 B、C 位于机架同侧的装配位置。规定传动角取连杆 BC 与摇杆 CD 夹角的锐角。（1）计算该机构的自由度；并计算上述装配位置中点 C 的坐标及传动角。设 A 为坐标原点，AD 沿 x 轴正方向。（2）根据格拉肖夫条件，判断该机构属于哪一种平面四杆机构，并说明曲柄 AB 能否连续转动。（3）说明该机构处于死点附近时的运动特点，并提出两项改善传力性能的措施。 【答案】（1）平面机构自由度公式为 F＝3(n−1)−2。代入 n 为 4、 为 4、 为 0，得 F 为 3×(4−1)−2×4−0，结果为 1。此时 BD 为 90−50，结果为 40 mm；由两圆相交关系，BC 方向的水平投影为（1002−802＋402）÷（2×40），结果为 65 mm。因此，C 点坐标约为（115 mm，76.0 mm）。传动角 μ 满足 cosμ 为（65×25＋76.0×76.0）÷（100×80），计算得 μ 约为 。（2）最短杆 AB 长 50 mm，最长杆 BC 长 100 mm，二者长度之和为 150 mm；另两杆长度之和为 170 mm，满足格拉肖夫条件。机架 AD 与最短杆 AB 相邻，因此该机构为曲柄摇杆机构，曲柄 AB 可以连续转动。（3）死点附近，曲柄与连杆接近共线，输入力矩的有效力臂很小，机构容易出现传力困难、运动不稳定或停滞现象。可优化各杆长度及机架尺寸，增大工作区间内的传动角；也可设置飞轮、辅助弹簧或辅助驱动装置，帮助曲柄越过死点。 【解析】（1）按平面机构自由度公式计算，并利用两圆相交求出 C 点位置，再由连杆与摇杆的夹角求传动角。（2）比较最短杆与最长杆之和、其余两杆之和，结合机架与最短杆的相邻关系判定机构类型。（3）死点附近有效力臂减小，应从杆长设计和辅助越障两方面改善。 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 $ 湖南省（对口招生）机电类 《机械基础》（高教版·第3版） 常用机构（上）——运动副与平面四杆机构基本 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. 若两构件组成低副，其接触形式是（ ） A. 面接触 B. 点或线接触 C. 点或面接触 D. 线或面接触 2. 台虎钳中螺杆和螺母组成的运动副是（ ） A. 转动副 B. 移动副 C. 高副 D. 螺旋副 3. 关于下列铰链四杆机构说法错误的是（ ） A. （a）为曲柄摇杆机构 B. （b）为双曲柄机构 C. （c）为双摇杆机构 D. （d）为曲柄摇杆机构 4. 在平面机构的自由度计算中，构件系统成为机构的条件是？（ ） A. 构件之间存在相对运动 B. 构件之间存在相对连接 C. 构件之间存在相对固定 D. 构件之间不存在相对运动 5. 平面四杆机构的特点有 （ ） A. 可使从动件实现多种形式的运动，结构简单、加工方便 B. 磨损较大，不可承受较大载荷 C. 适用于高速场合 D. 构件工作不可靠 6. 惯性筛是（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 曲柄滑块机构 7. 图示抽油机运动简图,CD杆由电动机驱动,带动BD杆、AB杆运动，从而实现钢索上下运动,已知CD=25mm,AB=67mm,AC=125mm,BD取值范围是( ) A. 25mm＜BD≤167mm B. 83mm≤BD＜125mm C. 125mm＜BD≤167mm D. 83mm≤BD≤167mm 8. 下列机构中，不会出现“死点”位置的是（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 对心式曲柄滑块机构 D. 偏置式曲柄滑块机构 9. 下列机构中，利用了死点位置实现特定工作要求的是（ ） A. 汽车雨刮器 B. 缝纫机踏板机构 C. 飞机起落架机构 D. 搅拌机 10. 图所示曲柄摇杆机构中，D与D是摇杆CD的极限位置，、连线通过曲柄转动中心A，该机构的行程速度变系数K是（ ） A. K=1 B. K<1 C. K>1 D. K=0 11. 在铰链四杆机构中，不与机架直接相连，且做平面运动的杆件是（ ） A. 摇杆 B. 连杆 C. 连架杆 D. 曲柄 12. 四杆机构的急回特性是针对主动件做______而言的（ ） A. 匀速转动 B. 等速移动 C. 变速转动 D. 变速移动 13. 压力角增大时，对（ ） A. 凸轮机构的工作不利 B. 凸轮机构的工作有利 C. 凸轮机构的工作无影响 D. 与凸轮机构的工作无关系 14. 下图所示的四杆机构中，已知60mm，150mm，105mm，下列哪一个条件能获得双摇杆机构?( ) A. 15mm≤≤105mm B. 15mm＜＜195 mm C. 195mm＜＜315mm D. 195mm≤≤315 mm 15. 曲柄摇杆机构中以______为主动件时存在两个“死点”位置。（ ） A. 机架 B. 连杆 C. 摇杆 D. 曲柄 16. 铰链四杆机构中，若，且四杆顺序铰接，则以为机架时该机构是（ ） A. 曲柄滑块机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 曲柄摇杆机构 17. 如图所示自卸卡车机构应用了（ ） A. 摇杆滑块机构 B. 曲柄摇块机构 C. 曲柄滑块机构 D. 转动导杆机构 18. 已知铰链四杆机构的杆长：机架100mm,两个连架杆分别为70mm,45 mm。现要获得曲柄摇杆机构，连杆的长度不应大于______mm（ ） A. 15 B. 30 C. 75 D. 125 19. 能将主动件的旋转运动转化为从动件的旋转运动的铰链四杆机构的类型是（ ） A. 曲柄摇杆机构 B. 双摇杆机构 C. 双曲柄机构 D. 曲柄滑块机构 20. 以下铰链四杆机构ABCD，都以BC为机架，则形成双摇杆机构的个数是（ ） （1）AB=70 BC=60 CD=80 AD=95 （2）AB=80 BC=85 CD=70 AD=55 （3）AB=70 BC=60 CD=80 AD=85 （4）AB=70 BC=85 CD=80 AD=60 A. 一个 B. 二个 C. 三个 D. 四个 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 尖顶式从动件易于磨损，而平底式从动杆磨损则较小，这是因为前者与凸轮组成高副，而后者与凸轮组成低副的缘故。（ ） 22. 运动副的接触面积越大，其承载能力就越强。（ ） 23. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。（ ） 24. 绘制机构运动简图时，应严格按照比例尺绘制各构件的尺寸。（ ） 25. 平面连杆机构能够实现某些较为复杂的平面运动。（ ） 26. 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。（ ） 27. 在铰链四杆机构中，传动角越大，机构的传动性能越好。（ ） 28. 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则机构有______曲柄。（ ） A. 一个 B. 两个 C. 没有 D. 不确定 29. 曲柄摇杆机构以曲柄为主动件时，一定有急回特性。（ ） 30. 增大构件的惯性，是机构通过死点位置的唯一办法。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 平面四杆机构中的哪些机构具有急回特性？哪些机构具有“死点”位置？试各列举二种机构。 32. 简要说明机车主动轮联动装置的工作原理及其在机车中的作用。 33. 简述平面四杆机构有曲柄的条件。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某自动送料装置采用平面四杆机构传递运动。机架为 AD，长度为 90 mm；曲柄 AB 长 50 mm，连杆 BC 长 100 mm，摇杆 CD 长 80 mm。各构件通过转动副连接，取曲柄 AB 与机架 AD 重合、且 B、C 位于机架同侧的装配位置。规定传动角取连杆 BC 与摇杆 CD 夹角的锐角。（1）计算该机构的自由度；并计算上述装配位置中点 C 的坐标及传动角。设 A 为坐标原点，AD 沿 x 轴正方向。（2）根据格拉肖夫条件，判断该机构属于哪一种平面四杆机构，并说明曲柄 AB 能否连续转动。（3）说明该机构处于死点附近时的运动特点，并提出两项改善传力性能的措施。 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 $