机械原理期中试卷汇总

班级学号姓名

一、 (15分)图示为一个油泵机构，试画出机构的运动简图

和机构拓扑图，并写出该机构的关联矩阵和邻接矩阵。图示比例为mm

m

l

002.0=μ

二、 （14分）图示的凸轮机构，凸轮廓线为中心为O ，半径为R 的圆盘，构件为2原动件，其转动角速度为

m in

/5002r =ω，转向如图

所示。图示机构的比例尺为mm

m

l

003.0=μ。

1． 机构中，

若有复合铰链、局部自由度和虚约束，

以指出；

2．利用速度瞬心法确定图示位置时，构件3的角速度

；

3

3．进行高副低代，并画出该机构的运动等效低副机构。

三、（16分）图示连杆机构，已知各固定铰链点的位置、

各构件的杆长和原动件1的运动，现要用直角坐标解析法求解构件4、5之间的相对运动。试按照求解顺序写出机构位置分析的运动方程式，并说明如何求解两构件之间的相对速度和相对加速度。

四、 （15分）现要设计一个曲柄滑块机构ABC ，实现曲柄和滑块之间的相互对应位置关系

2 ,1 , ,=i s i i ?，并且要求

在第二组对应位置时，滑块处于其左极限位置。设已经确定出铰链点A 的位置，如图所示。

说明如何用位移矩阵法得到机构的设计方程和如何得出构件AB 、BC 的杆长BC AB l l ,。

五、 （20分）图示机构，构件AB 匀速转动，已知mm a

120=，

mm b 600=，mm e 120=。滑块从其左极限位置运动到其右

极限位置为其工作行程，而从其右极限位置运动到其左极限位置为空回行程。

（1） 连架杆AB 是否为曲柄？

（2） 机构是否具有急

回作用，行程速比系数K 是多少？ （3） 确定构件AB 的正

确转向；

（4） 若将机构改变为尖底直动从动件盘形凸轮机构，

并且保证机构的行程速比系数K 、滑块的行程H 不

发生变化，凸轮的转向与构件AB的转向相同。

①问凸轮的推程运动角

δ和回程运动角'0δ应为多

少？

②若已经确定出从动件的运动规律)(δs，基圆半径

r，

0试写出凸轮廓线的方程式；

六、（12分）某一传动系统设

计者的主要目的是实现构件

EF的上下往复运动。拟采用

单自由度机构（原动件为构件

AB）,初步拟定的方案如图所

示。

（1）分析图示方案所存在的问题；

（2）提出一个单自由度Ⅱ级机构的设计方案，并画出机构的示意图；

（3）提出一个单自由度Ⅲ级机构的设计方案，并画出机构的示意图；

（4）提出一个两自由度Ⅱ级机构的设计方案，并画出机构的示意图；

七、 （8分）现要设计一个三杆机械手，其中要求构件1和构件2之间的相对运动为绕通过点O 1而平行于Z 轴的轴线的往复摆动。问

（1） 在构件1和构件2之间应提供什么样的运动约束，

并画出一种可行的运动约束的结构草图；

（2） 设计一个机构或驱动方案实现构件1和构件2之间

的往复摆动，并对方案进行说明。设机械手是在有电力供给的条件下工作的。

最新机械原理期中考试试题

机械2001级使用

班级学号姓名

八、 (15分)

图示为一个油泵机构，试画出机构的运动简图

和机构拓扑图，并写出该机构的邻接矩阵。图示比例为

mm

m

l 002.0=μ

九、 （14分）

a) 计算图（a ）(b)所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请予以指出。

b) 对图（a ）进行高副低代，画出其低副运动等效机构。

十、 （16分）图示连杆机构，已知各固定铰链点的位置、各构件的杆长和原动件1的运动。

a) 拆出机构中所含的基本杆组，并确定机构的级别； b) 现要用直角坐标解析法求解构件4、5之间的相对运动。试按照求解顺序写出机构位置分析的运动方程式，并说明如何求解两构件之间的相对速度和相对加速度；

（a ） (b)

十一、 （15分）现要设计一个清洁用工具，将扫入簸箕中的垃圾倒进垃圾箱中，

如图所示。图示比例为mm

m

l

004.0=μ。

a) 选择机构的类型； b) 用图解法确定机构中各个构件的杆长及固定铰链点的位置；

c) 说明如何用位移矩阵法得到机构的设计方程和如何得出各个构件杆长。

十二、 （20分）图示机构，构件AB 匀速转动，已知

mm

a 120=，

mm

b 600=，

mm e 120=。滑块从其左极限位置运动到其右极限位置为

其工作行程，而从其右极限位置运动到其左极限位置为空回行程。

（1） 连架杆AB 是否为曲柄？

（2） 机构是否具有急回作用，行程速比系数K 是多

少？

（3） 确定构件AB 的正确转向；

（4） 若将机构改变为尖底直动从动件盘形凸轮机构，

并且保证机构的行程速比系数K 、滑块的行程H 不发生变化，凸轮的转向与构件AB 的转向相同。 ① 问凸轮的推程运动角0δ和回程运动角'0δ应为多少？

② 若已经确定出从动件的运动规律)(δs ，基圆半径0r ，试写出凸轮廓线的方程式；

十三、 （10分）图示连杆机构，构件1为主动件，角速度为s rad /501=ω图示比例

为mm

m l

001.0=μ。试利用速

度瞬心法求图示位置时构件4的速度和构件5的角速度。

十四、 （10分）现要为游乐场设计一个恐龙张嘴伸舌机构的系统。要求上、下颚张嘴动作与舌头伸缩动作协调，舌头伸至远端时，应有短暂停歇。

a) 试选择系统的动力装置，画出系统的设计示意图，并说

出所采用机构的名称;

b) 如果设计还要求龙头能够沿y 轴方向伸缩，并绕x 轴方向

摆动，设计龙头与机架之间的连接，并画出连接的示意图。

班级学号姓名

十五、 (14分

题一图

（图示比例为mm m

l

002.0=μ）

一个油泵机构的结构图，构件1和构件2分别绕固定点A

和固定点D转动。

i.画出该机构的运动简图；

ii.画出该机构拓扑图，并写出该机构的邻接矩阵；

iii.计算该机构的自由度。

十六、（12分）题二图所示机构

a)若机构中有复合铰链、局部自由度和虚约束，请予以指出；

b)进行高副低代，画出其低副运动等效机构；

c)当以构件4为原动件时，拆出机构所含的基本杆组，并确

定机构的级别。

十七、（14分）题二图中，

已知各固定铰链点的位

置、各构件的杆长和原动

件4的运动。现要用直角

坐标解析法求解构件4、5

题二图

之间的相对运动和构件1

的角运动。

i.按照求解顺序写出机构位置分析的方程式；

ii.简要说明如何求解构件4、5之间的相对速度和相对加速度，以及构件1的角速度和角加速度；

iii.利用速度瞬心的概念和方法，确定出机构在图示位置时构件6上绝对速度为零的点P的位置。

十八、 （15分）现要设计平面三杆机械手，实现末端构件PC 的位置i i i i y x ? ),,(P 与构件AB 的角位置i θ之间的对应关系， 3,2,1=i 。已知固定铰链点B(0,0)。 i. 说明用位移矩阵法如何得到机构

的设计方程；

ii. 分析最多能够实现多少组这样的对应精确位置关系。

十九、 （15分）题五图所示凸轮机构，凸轮匀速转动，角速度为

ω

。在凸轮转动一周的时间内，

要求从动件在第一个3秒内以正弦加速度运动规律从最低位置上升到最高位置，行程mm h 30=，然后，在最高位置处停留1秒，再在最后的2秒内以等速运动

规律由最高位置下降到最低位置。凸轮的基圆半径

mm r 200=。

i. 写出从动件位移S 与凸轮转角δ之间的关系式)(δS ，并画出

从动件的位移线图的示意图δ--S ;

题四图

题五图

ii. 判断机构运动中是否存在冲击，如果存在冲击，属于什么

类型的冲击；

iii. 计算出凸轮转角为320°凸轮轮廓曲线点的坐标值00

320320

,y x ；

iv. 如果仅仅将尖底从动件改为滚子从动件，问将会带来的好

处是什么，从动件的运动规律是否会发生变化，为什么？

二十、 （18分）题六图所示机构，构件AB 匀速转动，已知

mm

a 120=，

mm

b 600=，

mm e 120=。

i. 指出机构中哪些转动副为周转副；ii. 画出滑块C 的极限位置； iii. 标出机构的极位夹角θ；

iv. 如果保持偏距e 和滑块的行程不变，而将极位夹角θ改为

30°，问此时机构的行程速比系数K 是多少，杆长AB l 和BC l 应为多少？

题六图

二十一、（12分）题七图为一种压力机的结构示意图。

由作用在滑块6上的力P驱动，而在滑块2上输出压力

F，

r 铰链点A为固定铰链点。

a)为该机构选择一种能够提供力P的驱动装置;

b)提出一种与现有机构有所不同、但机构的功能却相同的新

机构设计方案。画出新机构的机构示意图，并简要说明机构的不同之处。

题七图

班级学号姓名

二十二、 (14分)题一图所示为一个机构的结构图，构件1和构件3分别绕固定点A 和固定点B 转动。 i.

画出该机构的运动简图；

ii. 画出该机构拓扑图，并写出

该机构的邻接矩阵； iii. 计算该机构的自由度。

二十三、 （12分）题二图所示机构 a) 若机构中有复合铰链、局部自由度和虚约束，请予以指出；

b) 进行高副低代，画出其低副运动等效机构； c) 当以构件1为原动件时，拆出机构所含的基本杆组，

题一图

（图示比例为mm

m

l

002.0=μ）

题二图

并确定机构的级别。

二十四、（14分）题二图中，已知各固定铰链点的位置、各构件的杆长和原动件1的运动。现要用直角坐标解析法求解构件5、6之间的相对运动和构件6的角运动。

i.试按照求解顺序写出机构位置分析的方程式；

ii.简要说明如何求解构件5、6之间的相对速度和相对加速度，以及构件6的角速度和角加速度；

iii.确定出机构在图示位置时构件1和构件3的相对速度瞬心

P。

13

二十五、（15分）现要为自动装配线设计一个铰链四杆机构ABCD来运送螺栓，使螺栓依次实现题四图所示的三个位置。设已经确定出固定铰链点A、D的位置，如图所示。

i.设计该铰链四杆机构（如果用解析法只需写出约束方程和

位移矩阵方程，并说明应该代入的数值和如何得到设计方程，不需要进行具体详细的计算；如果用图解法则需说明主要的作图步骤）；

ii.如果该四杆机构是由一台单向整周转动的电动机直接驱动构件AB，试说明机构设计中应当检验的条件有哪些，如果机构不能满足检验条件，问可以采用哪些措施？

二十六、 （15分）题五图为搅拌机的设计构思，已知mm l AB

15=，

mm l BC 25=，mm l CD 20=。

i. 要使机构为曲柄摇杆机构，试确定机架AD 长度AD l 的取值范围；

ii. 若要通过增加构件和运动副数目的方法、将该机构改为

题四图

题五图

一个两自由度的Ⅲ级机构，则应如何改动？请画出改动后的机构示意图。

二十七、 （18分）题六图所示机构，构件AB 匀速转动，已知mm 120AC =，mm l AB 500=，mm l CD

100=，mm l DE 1000=。

i. 分析导杆BCD 是否可以作整周转动； ii. 画出滑块E 的极限位置； iii. 标出机构的极位夹角θ；

iv. 如果要将机构的极位夹角θ改为40°，应如何改变机构中

构件的结构尺寸？

题六图

二十八、 A （12分）题七、A 图为一种具有过载安全保护功能的机构，即当构件4上受到正常载

荷F 时，构件2、3、5、6、7为一个整体，将构件1的转动通过该整体传递到构件4上。当出

现过载时，构件4将停止运动，而构件1仍然像正常工作时一样转动。

a) 画出该过载安全保护机构的机构运动示意图； b) 分析机构过载保护的工作原理。

七、B （12分）起重设备中的抓斗一般应具有抓取功能、容

题七、A 图