機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 第4版 習(xí)題答案 第1-5章

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第4版自測題與習(xí)題答案（第1一5章）

第一章概論

（-）自測題

1-1機(jī)器與機(jī)構(gòu)的主要區(qū)別是（C）

A.機(jī)器的運(yùn)動較復(fù)雜

B.機(jī)器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜

C.機(jī)器能完成有用的機(jī)械功或機(jī)械能

D.機(jī)器能變換運(yùn)動形式

1-2下列五種實物：①車床；②游標(biāo)卡尺；③洗衣機(jī)；④齒輪減速器；⑤機(jī)械式

表，其中（B）是機(jī)器。

A.①和②B.①和③C.①、②和③D.④和⑤

1-3下列實物：①臺虎鉗；②百分表；③水泵；④臺鉆；⑤牛頭刨床工作

臺升降裝置，其中（B）是機(jī)構(gòu)。

A.①、②和③B.①、②和⑤

C.①、②、③和④D.③、④和⑤

1-4下列實物：①螺釘；②起重吊鉤；③螺母；④鍵；⑤縫紉機(jī)腳踏板，其中（C）

屬于通用零件。

A.①、②和⑤B.①、②和④C.①、③和④D.①、④和⑤

1-5由于接觸應(yīng)力的反復(fù)作用，零件表面的金屬呈小片狀脫落下來而形成一些小

凹坑，這種現(xiàn)象稱為點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕是（D）

A.疲勞破壞，屬于體積強(qiáng)度

B.表面強(qiáng)度中的一種失效形式，屬暫時性失效

C.表面擠壓應(yīng)力過大時零件表面被壓潰的破壞形式,其設(shè)計準(zhǔn)則又稱接觸強(qiáng)度

D.接觸應(yīng)力變化造成的疲勞破壞，無法修復(fù)使用

1-6剛度是零件在載荷作用下抵抗（B）的能力。

A.塑性變形B.彈性變形C.過載斷裂D.過載變形

1-7脆性突然斷裂必定發(fā)生在（B）。

A.脆性材料制成的零件B.過載情況下的脆性材料制成的零件

C.變應(yīng)力下的塑性材料制成的零件D.所有塑性與脆性材料制成的零件

1-8含碳量及含合金元素越高的材料,其（C）。

A.焊接性能越好，鍛造性能相對較差

B.焊接性能越差，鍛造性能相對越好

C.焊接與鍛造性能越差

D.焊接與鍛造性能越好

1-9淬火是把零件加熱到一定溫度，保溫一段時間后，將零件放入(A,B,C)

冷卻的處理過程A.水B.油C.水基鹽堿溶D.任何冷卻液

10調(diào)質(zhì)是(C)。

A.低溫回火B(yǎng).中溫回火C.高溫回火D.區(qū)別于回火的鋼熱處理形式

第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及自由度

自測題與習(xí)題

（-）自測題

2-1兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動副的主要特征是（D）。

A.兩構(gòu)件以點(diǎn)、線、面相接觸

B.兩構(gòu)件能做相對運(yùn)動

C.兩構(gòu)件相連接

D.兩構(gòu)件既連接又能做相對運(yùn)動

2-2圖2-17所示的運(yùn)動副4限制兩構(gòu)件的相對運(yùn)動為（C）。

A.相對轉(zhuǎn)動B.沿接觸點(diǎn)力切線方向的相對移動

C.沿接觸點(diǎn)A法線方向的相對移動

D.相對轉(zhuǎn)動和相對移動

2-3圖2-18中，運(yùn)動副A是高副的圖是（D）.

A.aB.bC.cD.d

2-4下列可動連接：1）內(nèi)燃機(jī)的曲軸與連桿的連接；2）縫紉機(jī)的針桿與機(jī)頭的連

接；3）車床拖板與床面的連接；4）火車車輪與鐵軌的接觸。其中為高副的是（D）o

A.1）B.2）C.3）D.4）

2-5圖2-19所示為電影放映機(jī)拉片機(jī)構(gòu)示意圖，其正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖是圖2-20

中的（C

A.aB.bC.cD.d

2?6用比例尺必=0.002m∕mm所作的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中，量得一構(gòu)件的長度為

30mm,則該構(gòu)件的實際長度/為（C）,

A./=15mmB./=15000mmC./=6OmmD./=6m

2-7圖2-21所示為轉(zhuǎn)動翼板式液壓泵，構(gòu)件1繞4軸等速轉(zhuǎn)動時，通過構(gòu)件2

帶動翼板3繞。軸轉(zhuǎn)動，該機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖是圖2-22中的（D）.

2-8機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條件是（D）.

A.F≥0B.N>4C.W≥lD.F=W>0

（注：F一機(jī)構(gòu)的自由度；N—機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)；W—原動件數(shù)）。

2-9圖2-23所示四種機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖中，（B）是不正確的。

A.aB.bC.cD.d

2-10圖2-24所示機(jī)構(gòu)的自由度為（A）.

A.1B.2C.3D.0

2-11要使圖2-25所示的機(jī)構(gòu)具有確定的相對運(yùn)動，需要的原動件數(shù)為（A）.

A.1個B.2個C.3個D.4個

2-12圖2-26所示為汽車窗門的升降機(jī)構(gòu),自由度計算式正確的是(C).

A.∕7=3×7-2×8-3=2B.F=3×6-2×7-3=1

C.f=3×5-2×6-2=lD./7=3×6-2×6-3=3

2-13圖2-27所示機(jī)構(gòu)的自由度是(A)β

A.1B.2C.3D.4

2-14圖2-28所示為軸承襯套壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖，該

機(jī)構(gòu)中的虛約束數(shù)為(B)。

A.1B.2C.3D.4

2-15就圖2-29所示機(jī)構(gòu)判斷，下列(A)的結(jié)論是正確的(導(dǎo)路I平行于導(dǎo)路∏)。

A.n=5,PL=6,PH=2,F=I

B.n=6,PL=8,PH=2,F=O

C.n=7,PL=8,PH=3,F=2

D,n=9,PL=12,PH=2,F=I

a)b)C)d)

圖2-18題2--圖

JJ"

「rr

匕修H

b)c)d)

圖2-19題2-5圖圖2-20題2-5答案圖

鏟X

、a)b)

t?￠7

一」......1—、

7

77777777?7777777Tc)d)

圖2-21轉(zhuǎn)動翼板式液壓泵題2-7圖圖2-22機(jī)構(gòu)不意圖

圖2-23題2-9圖

圖2-28題2-14圖圖2-2911-15圖

（二）習(xí)題

2-16繪出圖2-30所示家用縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。

圖2-30-16圖解答參考：去彩色腳的形象，即為踏板

機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，用較鏈桿代偏心輪更簡

2-17繪制圖2-31所示各機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖，并計算其自由度,

a）液壓泵機(jī)構(gòu)b）假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)c）沖床主機(jī)構(gòu)

圖2-310-17圖

解答參考

b）假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

l小2辦2-1

LJW赤主權(quán)便逐石雨國

沖床機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

2-18圖2-32所示為照相機(jī)光圈口徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。1為調(diào)節(jié)圓盤繞圓盤中心轉(zhuǎn)動;2為變

口徑用遮光片（共5片，圖中只示出1片）,2與1在A點(diǎn)較接。2上另有一銷子B穿

過圓盤而嵌在固定的導(dǎo)槽C內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)動圓盤時，靠導(dǎo)槽引導(dǎo)遮光片擺動。圓盤順時針轉(zhuǎn)動時,

光圈放大；反之，光圈縮小。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)示意圖并計算自由度。

參考解答

2-19指出圖2-33所示各機(jī)構(gòu)中的復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束，計算機(jī)構(gòu)的自由度，并判

定它們是否具有確定的運(yùn)動（標(biāo)有箭頭的構(gòu)件為原動件）。

參考解答

圖a）解：C,D兩處滑塊運(yùn)動軌跳重合，為虛約束。只用一處（如去C處）。以1,

2,4可動構(gòu)件和機(jī)架構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計算自由度,￠1]:F=3n-2PL-Ph=3×3-2×4-0=l,原

動件W=I=F,故機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定。

圖b）解：c處滾子3為局部自由度，則剛結(jié)滾子與桿1,右下凸輪與撥叉兩處高副屬于重

復(fù)約束，只計一處。于是：F=3n-2Pι-Ph=3×4-2×4-2=2,原動件W=2=F,故機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定。

圖C）解：B處滾子與偏心輪的運(yùn)動副，滾子錢鏈產(chǎn)生的是局部自由度，剛結(jié)技鏈，計算自

由度：F=3n-2PL-Ph=3×4-2×5-l=l,原動件W=I=F,故機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定。

圖d）解：A,D兩處滑塊組相對于E的運(yùn)動軌跡相同，一處的約束視為虛約束（屬對稱布

置），去之；A處：L,4,5構(gòu)件形成復(fù)合較鏈，計2回轉(zhuǎn)副；簡化后的機(jī)構(gòu)計算自由度

F=3n-2PL-Ph=3×5-2×7-0=l,原動件W=I=F,故機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定。

圖2-33題2-19圖

2-20試?yán)L制圖2-34所示機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖，并計算自由度，如結(jié)構(gòu)上

有錯誤，請指出，并提出改進(jìn)辦法，畫出正確的示意圖，

參考解答

解：手動沖壓機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)是否有不妥之處，請學(xué)習(xí)者獨(dú)立思考。現(xiàn)根據(jù)題給出的示意圖畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并計算

*JW勾自由度：F=3n-2Pι-Ph=3χ4-2χ6-0=0,???原動件W=IWF,過約束？

提示：可在B處增加滑塊，如改成下圖所示,貝UF=3n-2P「Ph=3x5-2x7-0=l,搖桿為

在原動件。

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第4版自測題與習(xí)題參考答案（第三章）

第三章平面連桿機(jī)構(gòu)

（-）自測題

3-1四根桿長度不等的雙曲柄機(jī)構(gòu)，若主動曲柄做連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動，則從動曲柄將

做（C）.

A.勻速轉(zhuǎn)動B.間歇轉(zhuǎn)動C.周期變速轉(zhuǎn)動D.往復(fù)擺動

3-2平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動曲柄做勻速轉(zhuǎn)動時，從動曲柄將做（A）.

A.勻速轉(zhuǎn)動B.間歇轉(zhuǎn)動C.周期變速轉(zhuǎn)動D.往復(fù)擺動

3-3當(dāng)銀鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長度的關(guān)系為：IAB=IBC=IAD<ICD（力。為機(jī)架），則

該機(jī)構(gòu)是（C）.

A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.雙搖桿機(jī)構(gòu)D.轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

3-4圖3-27所示機(jī)構(gòu)的構(gòu)件長度為：IBC=50mm,∕cd=35mm,IAD=40mm,

欲使該機(jī)構(gòu)成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，則構(gòu)件力8的長度（單位為：mm）不可

取的尺寸范圍為（D）.

A.0<IAB≤2SB.45<∕4β≤50C.50≤4g≤55D.25<心<45

3-5圖3-28所示為同步偏心多軸鉆，它屬于（C）,

A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙搖桿機(jī)構(gòu)C.平行雙曲柄機(jī)構(gòu)D.轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

圖3-27題3-4圖圖3-28題3-5圖

3-6有一對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長為100mm,則滑塊的行程是（C）

A.50mmB.IOOmrnC.200mmD.400mm

3-7下述方法中，對改變擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿擺角有效的是（B）.

A.改變導(dǎo)桿長度B.改變曲柄長度C.改變機(jī)架長度D.改變曲柄轉(zhuǎn)速

3-8欲改變曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿擺角的大小，一般采用的方法是（A）,

A.改變曲柄長度B.改變連桿長度C.改變搖桿長度D.改變機(jī)架長度

3-9下列機(jī)構(gòu)：1）對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；2）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；

3）平行雙曲柄機(jī)構(gòu)；4）擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；5）曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，

當(dāng)原動件均為曲柄時，具有急回運(yùn)動特性的有（B,3個：2,4,5）.

A.2個B.3個C.4個D.5個

3-10有急回運(yùn)動特性的平面連桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K的取值范圍是（B）.

A.K=1B.K>lC.K>lD.K<l

3-11圖3-29所示擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，若=200mm,IAC=400mm,

則行程速比系數(shù)K是（C).

A.1.4B.3C.2D.5

3-12曲柄為原動件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在圖3-30所示位置時，機(jī)構(gòu)的壓力角

為所標(biāo)角中的（D）.

A.a1.B.a2C.a3D.a4

3-13圖3-31所示位置機(jī)構(gòu)的壓力角是（B）.

A.aιB.a2C.a3D.α4

3-14圖3-32所示位置機(jī)構(gòu)的傳動角為（D

A.0'B.30'C.60,D.90'

3-15當(dāng)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄為原動件時，機(jī)構(gòu)（C）。

A.有急回特性，有死點(diǎn)B.有急回特性，無死點(diǎn)

C.無急回特性，無死點(diǎn)

圖3-29題3-11圖圖3-30題3-12圖

圖3-22題3-14圖

（二）習(xí)題

3-16判斷圖3-33所示中各校鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型，并說明判定依據(jù),

圖3-33題3-16圖

參考解答

解：a）由于Zmax+Zmin=45mm+20mm=65mm>L+L^=22mm+40mm=62mmz

無論以哪個構(gòu)件為機(jī)架均無曲柄，故該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，

b）由于2maχ+2min=35mm+15mm=5Omr∩<2+2"=32mm+20mm=52mm,且機(jī)

架AD為最短桿，故該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu).

+

C）由于Zma×Zmin=45mm+20mm=65mm<￡+L"=40mm+40mm=80mm,機(jī)架

AD為最短桿AB的相鄰桿，故該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，最短桿AB為曲柄。

d"max+∕min=4°mm+15mm=55mm</+/"=35mm+25mm=60mm,機(jī)架AD

為最短桿BC的對邊桿，故該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

3-17圖3-34所示的銀鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，AB長為a。欲使該機(jī)構(gòu)成為曲柄

搖桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，a的取值范圍分別為多少？

參考解答

解：

圖3-34題3-17圖

L若為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，則∕maχ+∕minS∕'+J且機(jī)架相^桿為最短桿，貝何能做Ψ情況：UB可能是

ZminI或ZcDLrnm

(1)若/AB=Zmin,則Z?AB+50≤45+40,有ZAB≤35mm,S.ZAB>O,故O<Z?AB≤35mm;

(2)若LcD=Lmmi則又分兩種情況：ZAB=C、L"或ZAB=Zmax

1)ZAB=A',則ZAD=Zma,,即50+40<ZAB+45,有iAB>45mm,且∕AB<50mm,故

45<ZAB<50mm

2)LAB=LmM,則2AB+40≤50+45,有∕AB≤55mm,且ZAB>50mm,故50<∕AB≤55mm

2.若機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)則可能為兩種情況：

(1)∕min+∕max4,且取與最短構(gòu)件相對的構(gòu)件為機(jī)架，圖中與機(jī)架相對的構(gòu)件為

ZBc=45mm≠Z.mi∏,將(1)排除。

(2)Zmin+Zmax>￡'+￡",則∕?B可能是Zmin,Zmax或L?L'?

1)ZAB=Zmin,則/.AB+50>45+40,有ZAB>35mm,且ZAB<40,故35<ZAB<40；

2)ZAB=/max,則∕AB+40>50+45,有∕AB>55mm,且ZAB>50,故∕AB>55?

3)ZAB=Z,,則40+50>ZAB+45,有∕AB<45mm,且40<∕AB<50,故40<∕AB<45。

3-18圖3-35所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄AB為原動件，搖桿CD為從動件，

已知四桿長為LAB=0.5m,LBC=2m,LCD=3m,LAD=4mo用長度比例

尺PL=0.lm∕mm繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、兩個極位的位置圖，量出極位夾

角θ值，計算行程速比系數(shù)K,并繪出最大壓力角的機(jī)構(gòu)位置圖。

3-18圖3-35所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄AB為原動件，搖桿CD為從動件，

已知四桿長為LAB=0.5m,LBC=2m,LCD=3m,LAD=4m。用長度比例

尺PL=0.lm∕mm繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、兩個極位的位置圖，量出極位夾

角θ值，計算行程速比系數(shù)K,并繪出最大壓力角的機(jī)構(gòu)位置圖。

參考解答

解：根據(jù)長度比例尺，得出作圖各桿件尺寸:LAB為5mm,LBC為20mm,LCD桿為

30mm,LAD為40mm。(提醒,由于按比例尺縮小的LAB只有5mm,作圖時不易

控制誤差，可以考慮增大長度比例尺PL?0.2m/mm)

(1)據(jù)給出尺寸做出機(jī)構(gòu)曲柄LAB與連桿LBC連成一線的兩個極限位置(實線為極位1,

虛線為極位2),量出NC2AC1的角度8

根據(jù)公式K=(180o+θ)/(180o-θ)計算結(jié)果，求得計算行程速比系數(shù)K

(2)據(jù)給出尺寸做出機(jī)構(gòu)曲柄LAB與機(jī)架LAD連成一線的兩個位置

ZBlCiD或為最小傳動角Ymin

ZB2C2D的補(bǔ)角(銳角)Y'min也可能為最小傳動角

比較,取較小的Y'為最小傳動角Ymin

圖3-35題3-18圖（2）

3-19圖3-36所示為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以曲柄為原動件，已知曲柄

AB長a=20mmz連桿BC長b-100mm,偏距e=5mm,1）試標(biāo)出

圖示位置的壓力角2）該機(jī)構(gòu)的最大壓力角Imax應(yīng)在什么位置？并求

出^ax（提示：如圖加輔助線AD,找出夕與?的關(guān)系）；3）若以滑塊

為主動件，試標(biāo)出圖示位置的壓力角α2.

圖3-36題3-19圖（圖解1）

參考解答

解：1）按題給定尺寸做△出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一般位置，從動件C處的壓力角αι=αc

如圖解1右下所示，滑塊C的速度沿滑道，連桿BC為二力桿。

2)該機(jī)構(gòu)的最大壓力角”max應(yīng)在曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直位置ABi,延長導(dǎo)路

交ABi延長線于E,直角三角形BiECi中，求解最大壓力角amax

SinamaX=BlE/BiCi=(a+e)∕b=25∕IOo=O.25,杳三角函數(shù)表可得tfmax,≡S

3)若以滑塊為主動件,如圖解2.曲柄AB回轉(zhuǎn)運(yùn)動，速度VB的方向

3-20試用圖解法設(shè)計一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿長/°=IoOmm,最大擺角1=

45°,行程速比系數(shù)K=L25,機(jī)架長％。=115mm,

參考解答

解：求極位夾角θ=180°(K-l)∕(K+1)=180°(1.25-1)/(1.25+1)=20°

(1)試做圖。據(jù)已知條件“已知搖桿長ICD=IOOmmz最大擺角夕=45。，機(jī)架長

IAD=115mm”，可做出極位夾角6,如圖示。

現(xiàn)曲柄長a和連桿LBC未知，根據(jù)極位的定義，LAC2=a+LBC；LACl=LBC-a,

則有LAC2-LACI=2a,輔助作圖求得a,求得a,即可確定較鏈B位置。

根據(jù)公式K=(180o+θ)/(180o-θ),可反求行程速比系數(shù)K

(2)可用解析法求得。的準(zhǔn)確值：在AACiD中，已知LACI,LCID和LADS中，可求得N

CiAD;在AACzD中，已知LAC2,LC2D和LAD,可求得/CzAD;根據(jù)幾何關(guān)系，

θ=zC1AD-zC2AD0

如(1)做圖，可量得θ≈20。(作圖有誤差)，恰與擬題相符。

結(jié)論：①擬題可以K未知，用圖解法求條件K；②也可以K已知，LAD未知，

用圖解法確定A錢鏈，此時解題難度增加。指導(dǎo)教師和在上述兩種情況中選擇。

對于學(xué)習(xí)程度不高的學(xué)生群，可選①，學(xué)習(xí)程度高的學(xué)生群，可選②

題3-20圖解

3-21試用圖解法設(shè)計一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知行程速比系數(shù)K=L4,滑塊行

程”=50mm,偏距e=10mm,

參考解答

解：本題有一定難度，需要學(xué)生有扎實的幾何知識。

求極位夾角θ=180°(K-I)/(K+1)=180°(1.4-1)/(1.4+1)=30°

題3-21附圖1平面機(jī)構(gòu)的極位

準(zhǔn)備分析:

1）如圖3-15a）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位搖桿CiC皎鏈，極位I恰是A,B2,C2連

成一直線（LAC2=LAB2+LB2C2）位置，極位∏則是Bi,A,G連成一直線位置，有

LACI=LBICI-LABIO

如圖3-15b）所示，觀察可以發(fā)現(xiàn)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄做逆時針回轉(zhuǎn)，最左端

的滑塊Ci位置（極位I）是在曲柄LABI與導(dǎo)路共線（設(shè)為水平）位置，曲柄繼續(xù)回

轉(zhuǎn)，滑塊C右移，至曲柄錢鏈B2到達(dá)另一側(cè)導(dǎo)路共線位置C2,此為極位II,曲柄再

繼續(xù)逆時針回轉(zhuǎn)，則滑塊C又從C2往左移動，直至轉(zhuǎn)到另一極位Clo距離C1C2為行

程H。

2）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)情況比較特殊,極位夾角θ大小除與曲柄、連桿尺寸相關(guān)，還

與偏距e有關(guān)，如題3-21附圖2

a）一般e≡

b）極限位置

題3-21附圖2偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

圖解步驟：

1.作滑塊兩個極限位置CKC2；令CiC2=H（導(dǎo)程，50mm）

2.以CKC2為底作等腰三角形OCiC2,頂角為2θ（60°）;

3.以。為圓心，OCl為半徑作輔助圓，圓上任一點(diǎn)與J、C2形成的圓周角均為θ；

4.作CiC2的平行線距離為偏心距e,與輔助圓交于A點(diǎn)（有兩個交點(diǎn)，任取一點(diǎn)即

可，圖中取左邊一點(diǎn))；

5.連接ACi、AC2,有NCIAC2=9,rf?ACi=BC-AB(b-a),AC2=BC+AB(b+a),

量取ACKAC2長度即可得曲柄a(LAB)連桿b(LBC)r的長度。

6.附圖3為實際圖解。

題3-21附圖3偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第4版自測題與習(xí)題參考答案（第四章）

第四章凸輪機(jī)構(gòu)

（-）自測題

題4-1圖4-26所示機(jī)構(gòu)是（C）。

-A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

C.平底擺動從動件盤形凸輪D.平底擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)

題4-2圖4-27所示機(jī)構(gòu)（當(dāng)構(gòu)件1上下往復(fù)運(yùn)動時，構(gòu)件2做左右往復(fù)

移動），屬于（C）o

A.移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)B.移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

C.滾子移動從動件移動凸輪機(jī)構(gòu)D.平面連桿機(jī)構(gòu)

題4-3圖4-28所示機(jī)構(gòu)是（D）。

A.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)B.偏心輪機(jī)構(gòu)

C.滾子移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)D.平底移動從動件盤形凸輪

圖4-26題4-1圖圖4-27題4-2圖圖4-28題4-3圖

題4-4圖4-29所示，如AB,CD以O(shè)為圓心的圓弧，此凸輪機(jī)構(gòu)的推程運(yùn)動角曷C）。

A.160oB.130oC.120oD.110°

題4-5若要盤狀凸輪的從動件在某段時間內(nèi)停止不動，對應(yīng)的凸輪輪廓曲線應(yīng)為（D）。

A.一段直線B.一段圓弧C.拋物線D.以凸輪轉(zhuǎn)動中心為圓心的圓弧

題4-6圖4-30所示凸輪輪廓是由分別以O(shè)及C）I為圓心的兩段圓弧和另外兩條直線

組成的。該凸輪機(jī)構(gòu)從動件的運(yùn)動過程屬于（C）類型。

A.升一停一降一停B.升一停一降

C.升一降一停D.升一降

題4-7從動件的推程采用等速運(yùn)動規(guī)律時，剛性沖擊將發(fā)生在（D）。

A.推程的起始點(diǎn)B.推程的中點(diǎn)

C.推程的終點(diǎn)D.推程的始點(diǎn)和終點(diǎn)

題4-8當(dāng)從動件做無停留區(qū)間的升降連續(xù)往復(fù)運(yùn)動時，（D）沖擊最小。

A.推程和回程均采用等速運(yùn)動規(guī)律

B.推程和回程均采用等加速等減速運(yùn)動規(guī)律

C.推程采用簡諧運(yùn)動規(guī)律，回程采用等加速等減速運(yùn)動規(guī)律

D.推程和回程均采用簡諧運(yùn)動規(guī)律

題4-9某凸輪機(jī)構(gòu)從動件用來控制刀具的進(jìn)給運(yùn)動，在切削階段時，從動件宜采用（A）。

A.等速運(yùn)動B.等加速等減速運(yùn)動C.簡諧運(yùn)動D.其他運(yùn)動

題4-10圖4?31所示凸輪機(jī)構(gòu)從動件的最大擺角是（C）β

A.13.84oB.24.70oC.33.74oD.49.64°

題4-11圖4-32所示機(jī)構(gòu)中，屬空間凸輪機(jī)構(gòu)的是（）。

A.aB.bC.cD.d

題4-12凸輪從動件與凸輪保持接觸的形式也稱之為"鎖合"，由外力實現(xiàn)接觸的鎖

合稱為力鎖合，利用結(jié)構(gòu)實現(xiàn)接觸的鎖合稱為形鎖合。圖4-32中（）為

形鎖合。

A.aB.bC.cD.d

題4-13在圖4-32中,B）位置中的從動件壓力角最小。

A.aB.bC.cD.d

題4-14如圖4-32c所示圓柱凸輪的圓柱直徑為d,基圓半徑為rb則（D）。

A.Γb=0.5dB.Γb=dC.Γb=0D.Γb=∞

題4-15如圖4-32所示，最不易引起從動件自鎖的是（C）.

A.aB.bC.cD.d

圖4-32題4-11,4-12,4-13,4-14,4-15圖

（二）習(xí)題

參考解答

題4-16圖4-33所示為一偏心圓凸輪機(jī)構(gòu)，。為偏心圓的幾何中心，偏心距

e=15mm,<√=60mm,試在圖中標(biāo)出：

1）該凸輪的基圓半徑、從動件的最大位移h和推程運(yùn)動角S0的值,

2）凸輪轉(zhuǎn)過90。時從動件的位移s,

根據(jù)已知條件做出對心尖項偏心凸輪的初始位置A（最低點(diǎn)），

基圓半徑HJ=。,A=e=d∕4=15mm

設(shè)凸輪順時針回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過180。，自A到達(dá)A",以。1A"為半徑，作圓弧，

交導(dǎo)路上方的B點(diǎn)，這是尖頂桿的最高點(diǎn)，

計麗知O'A"=d∕2+e=30+15=45mm,因O,B=O,A,,=45mm

,,,

1）則從動件最大位移h=AB,計算可知AB=OA-rb=45-15=30mm

,

2）凸輪從初始A回轉(zhuǎn)90。到達(dá)A'點(diǎn)，其從動件位移s=0A'-rb,作圖量

圖4-33題4-16圖解

題4-17圖4-34所示為一滾子對心直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。試在圖中畫出該

凸輪機(jī)構(gòu)的基圓、理論輪廓曲線、推程最大位移力和圖示位置的凸輪機(jī)構(gòu)

壓力角。

題4-17參考解答

(1)設(shè)從動件滾子回轉(zhuǎn)中心為B,以凸輪幾何中心。為圓心，以O(shè)A

為半徑作圓，該圓為滾子圓心運(yùn)動軌跡，即理論輪廓曲線。

(2)設(shè)滾子與凸輪輪廓接觸點(diǎn)為A,過A作凸輪幾何中心圓的切線t-t,過A點(diǎn)作

切線的垂線，當(dāng)是輪廓接觸點(diǎn)的法線方向，根據(jù)力學(xué)知識，忽略摩擦力情況下，光滑接

觸點(diǎn)的受力方向沿法線方向，標(biāo)出受力FA,從動件運(yùn)動的速度方向恒沿導(dǎo)路，標(biāo)出速度

VA,如圖標(biāo)記，F(xiàn)A和VA所夾銳角即為接觸點(diǎn)A處的壓力角。

(3)過凸輪回轉(zhuǎn)中心。”，作凸輪偏心圓的內(nèi)切圓，切點(diǎn)為C”,該內(nèi)切圓即為基

圓，標(biāo)出其半徑H,,過C”作切線，其法線交凸輪偏心圓于C'點(diǎn),并與理論輪廓曲線圓

-

交于C點(diǎn)。由幾何關(guān)系，推程最大位移h=OC-rb

圖4-34題4-17圖解

題4√L8標(biāo)出圖4-35所示各凸輪機(jī)構(gòu)4位置的壓力角心和再轉(zhuǎn)過45。

圖4-35題4-18圖

題4-18參考解答

如圖4-35題4-18圖解（1）所示：要標(biāo)出接觸點(diǎn)A的壓力角O（A,關(guān)鍵是要確定

從動桿A處的受力FA的方向和從動件速度VA的方向，對光滑接觸（不計摩擦力）,FaA

的方向是A接觸點(diǎn)的法線n-n方向,可由過A點(diǎn)作切線t-t并取其垂線為直n-n方向。

對圖a）的對心尖頂從動件凸輪，其速度VA的方向必然沿導(dǎo)路方向，其受力FA的

方向法線n-n的方向恰與導(dǎo)路方向共線，故壓力角αA=O°；

對圖b）的偏置尖頂從動件凸輪，其速度VA的方向必仍沿導(dǎo)路方向，作圖確定受

力方向（即法線n-n方向），標(biāo)出壓力角OCA,用量角器量取。

同理，對圖C）的偏置滾子從動件在A點(diǎn)光滑接觸，作輔助切線t-t,進(jìn)而確定法

線n-n方向，標(biāo)定壓力角O（A,用量角器量取。

對圖d）的擺動滾子從動件，其速度VA方向是擺桿滾子中心處擺動圓弧圓周切線

方向，受力FA方向如前面所述由作輔助切線作得法線n-n確定，標(biāo)定壓力角C（A,用量

角器量取。

轉(zhuǎn)過45。的b）,c）,d）情況，可根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，參照圖4-35題4-18圖

解（2）求作，此處略。

圖4-35題4-18圖解（1）

圖4-35題4-18圖解（2）

題419已知從動件的升程方=50mm,推程運(yùn)動角δ°=150°,遠(yuǎn)停程角δs=

30。，回程運(yùn)動角δ'0=120。，近停程角6's=60°,試?yán)L制從動件的位移線圖，

其運(yùn)動規(guī)律如下：

1）以等加速等減速運(yùn)動規(guī)律上升，以等速運(yùn)動規(guī)律下降，

2）以簡諧運(yùn)動規(guī)律上升，以等加速等減速運(yùn)動規(guī)律下降，

題4-19參考解答

解：1）情況的作圖步驟，如圖4-19圖解所示。選取適當(dāng)?shù)谋壤擀台O（1:1）:

1.參考教材P51,圖4-10等加速等減速運(yùn)動規(guī)律線圖作圖步驟，等分δo∕2成若

干等分（此處為簡化作圖取E喈分，檎虻的分點(diǎn)1,2,3,4）,序管呈h/2對酒分成

臉（縱軸向等分點(diǎn)1,2,3,4）。

2.從初始原點(diǎn)O（A）蛾，輔端豁點(diǎn)，得Ol,02,03,04懶線，與第害舞

δ“2角位移等創(chuàng)威11',22',33',的交點(diǎn)為1,,2',3,,4'（為簡化，縱圖中

角位移等分縱線梃長）。

3.圓滑連接1',2',3',4',得等力魄位移曲線。

4.同理，在右上方1/4矩形框中，作圖得等減速位移曲線。

5.遠(yuǎn)停程角δs=30。（CC'）,輪廓曲線當(dāng)為圓弧，位移曲線為直線

6.在水平軸上取點(diǎn)D,作δ,0=120°,從C至D腌舒速g械律，故為斜直線段

,

CDo

7.凸輪轉(zhuǎn)過360°,終點(diǎn)接觸點(diǎn)為D',DD'為近停程角δ's=60。。

8.圓滑連接A、B、C、C'、D、D',則曲線ABCC'DD'為題意要求的位移

曲線。

題4-19圖解1）

2）情況作圖步驟：

1.參考圖4-11簡諧運(yùn)動規(guī)律位移作圖方法，以h為直徑作輔助圓O，，推程運(yùn)

動角δ0=150。，作推程位移曲線：

（1）等分輔助圓弧成若干等分（等分越多越準(zhǔn)確），此處分6等分每等分30。角。將

推程凸輪轉(zhuǎn)角位移δoti^分成6等分，作爵瓢橫等分簸點(diǎn)1',2',3',4：5',6

設(shè)6'點(diǎn)為C,圓滑翦妾］23'4l5'6',是為睇?諧國颯律腐釁

2.作遠(yuǎn)停程角δs=30。位移曲線為直線段CD（凸輪廓為圓?。?/p>

3.作回程運(yùn)動角δ'0=120。位移曲線，步驟與1）對應(yīng)6。憧兄作圖步驟忖方，D相當(dāng)于題4-19

圖解1）中的原點(diǎn)，作圖如題4-19圖解2）所示，得1,2'3'等點(diǎn)，圓滑連接，得等加

等減速運(yùn)動規(guī)律的位移曲線。

4.近停程角8=60。處，與遠(yuǎn)停程δs情況相仿，得直線段'EFo

5.圓滑連接的A,B,C,D,E,E',F,是謂所求凸輪輪郭位移曲線。

題4-19圖解2)

題4-20設(shè)計一尖頂對心直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu),凸輪順時針勻速轉(zhuǎn)動，

基圓半徑rb=40mm,從動件按題4-19中1)的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動，

題4-20參考解答

解：作圖步驟：

1,選取適當(dāng)?shù)谋壤呱?1:1),作出從動件的位移線圖，如題4-20圖解1)。

2.取與位移線圖相同的比例，以O(shè)為圓心，以基圓rb=40mm為半徑作基圓，按題

意要求，等分推程運(yùn)動角δ0=150°成8等分，分別交基圓于1,2,3,4,5,

6,7,8,AO為始點(diǎn)。自基圓向外分別在題4-19圖解1)中量取位移Sl=Il

,

',S2=22',S3=33',S4=44...S8=88',得輪廓上對應(yīng)點(diǎn)AI,A2,A3,

A4,".Ag。

3.圓滑連接AOAIA2A3A4...Ag,是謂推程的輪廓曲線。

4.遠(yuǎn)停程角6s=30°,頰從動于0。故從8至9這T期輪廓曲線即為基圓。

5.回程運(yùn)動角δo=120。，從動件運(yùn)動規(guī)律為等速運(yùn)動規(guī)律，其輪廓曲線為斜直線

段C'D,將題4-19圖解1)中5'。=120°等分成4等分，弓I與位移S平行0轆助跳

等速運(yùn)就規(guī)律位移曲線CD于9>,10,,11,,12,,13',14',見題4-20圖解1),自

,,

基圓向外，量取位移S9=9-9,Si0=IO-IO,Sii=Il-Il',Sι2=12-12'o

-

由此得回程推程輪廓曲線的選定點(diǎn)A9(c),Aio,Au,Ai2,D,圓滑連接

AIoAIIA"D是謂回程輪廓曲線。

4.近停程角a=600,DD'睇侖廓曲線當(dāng)為半徑=ι?的圓眼

5.圓滑連接的推程，遠(yuǎn)停程，回程，近停程四段輪廓曲線，形成一個封閉的輪廓曲

線，如題4-20圖解2),即為題意所求凸輪輪廓實際曲線。

題4-21若將題4-20改為滾子從動件，設(shè)已知滾子半徑。=10mm,試設(shè)計其

凸輪的實際輪廓曲線，

解：作圖步驟：

1,取題4-20圖解2),在各等分的徑線方向距離為/-τ=IOmm處為理論廓線點(diǎn),如

果取更多的等分徑線，將得到較為連續(xù)的理論廓線，如題4-21圖解中的虛線。

2.以理論廓線為圓心，作滾子的系列圓，圓滑連接得系列圓的內(nèi)、外包絡(luò)

線，內(nèi)包絡(luò)線為實際廓線。則內(nèi)、外包絡(luò)線構(gòu)成需要形封閉的滾子導(dǎo)槽。

題4-22設(shè)計一平底對心直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪逆時針勻速轉(zhuǎn)動，

基圓半徑Q=40mm,從動件按題4-19中2）的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動，試用

圖解法繪制凸輪輪廓，并要求確定平底的尺寸，

題4-22參考解答

解：取定題4-19中2）的圖解位移曲線圖（題4-22圖解a）,

題4-19圖解2)a

題4-19圖解2)b

本題作圖步驟：

1.按教材4版P54圖4-15所述：

1）作基圓，取始點(diǎn)A,在-3