2023年研究生类研究生入学考试专业课机械设计与机械原理历年高频考题带答案难题附详解

2023年研究生类研究生入学考试专业课机械设计与机械原理历年高频考题带答案难题附详解（图片大小可自由调整）第1卷一.历年考点试题黑钻版(共50题)1.如图所示为铰链四杆机构。已知LAB=62mm，LBC=40mm，LCD=60mm，LAD=19mm，试问：

(1)该机构为何种类型机构?有无曲柄存在?如有，指出哪个构件是曲柄。

(2)当以AB为主动件时，标出从动件的压力角。2.已知一渐开线标准斜齿圆柱齿轮与斜齿条传动，法面模数mn=8mm，法面压力角αn=20°，斜齿轮的齿数z=20，分度圆上的螺旋角β=20°，则斜齿轮的节圆直径等于______mm。A.170.27B.169.27C.171.27D.172.273.在图所示盘形回转件上有4个偏置质量，已知m1=10kg，m2=14kg，m3=16kg，m4=10kg，r1=50mm，r2=100mm，r3=75mm，r4=50mm，设所有不平衡质量分布在同一回转面内，问应在什么方位、加多大的平衡质径积才能达到平衡?

4.在滚子从动件盘形凸轮机构中，当凸轮理论轮廓线外凸部分的曲率半径小于滚子半径时，从动件的运动规律将产生“失真”现象。5.铰链四杆机构有整转副的条件是：______。铰链四杆机构的整转副是由______组成的。6.被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接时，则螺栓受______载荷作用，可能发生的失效形式为______。7.在设计闭式硬齿面齿轮传动中，当直径一定时，应选取较少的齿数，使模数m增大以______强度。8.有一直动尖顶推杆盘形凸轮机构，凸轮顺时针方向旋转，可使其压力角减小的措施是______。A.改尖顶推杆为滚子推杆B.减小凸轮的基圆C.将推杆偏置于凸轮转轴的右边D.将推杆偏置于凸轮转轴的左边9.有一外啮合槽轮机构，槽轮的槽数z=6，槽轮运动时间和停歇时间分别为2s和1s。求该机构运动系数及所需的圆销数目。10.用标准齿条型刀具加工ha*=1、α=20°的渐开线标准直齿轮时，不发生根切的最少齿数为______。A.14B.15C.16D.1711.试计算如下图所示机构的自由度，并指出计算该机构自由度时应注意的问题(虚约束、局部自由度、复合铰链)；说明该机构具有确定相对运动的条件，图中箭头表示原动件。

12.如图所示为自动离合的离心离合器的工作原理图。已知弹簧刚度k=3N/mm，活动瓦块质量中心与轴中心线的距离r=50mm，活动瓦块与鼓轮的间隙λ=12mm。活动瓦块集中总质量m=1.5kg，接合面间摩擦系数f=0.4，试求传递转矩T=13.5N·m时输入轴的角速度ωT(活动瓦块厚度较小，其尺寸可略去不计)。

13.要求设计一个机构，它能把某主动轴的回转运动转换成从动件的往复摆动。试绘出2种平面低副机构和2种平面三杆高副机构的运动简图供设计者选择。14.贯彻标准化的好处主要有______、______及______。(列举三项)15.平面四杆机构中，是否存在死点，取决于______是否与连杆共线。16.加工变位系数为x的变位齿轮时，齿条刀具的中线与节线相距xm距离。17.已知一对正常齿制渐开线标准斜齿圆柱齿轮a=250mm，z1=23，z2=98，mn=4mm，试计算其螺旋角、端面模数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。18.一对开式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮齿根上产生的弯曲应力σF1=120MPa，已知小齿轮z1=20，齿数比u=5，α=20°。试问：σF2=?

提示：已查得YFa1=2.80，YFa2=2.18；YSa1=1.55，YSa2=1.79。19.采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，______。A.螺栓的横截面受剪切B.螺栓与螺栓孔配合面受挤压C.螺栓同时受剪切与挤压D.螺栓受拉伸与扭转作用20.在图所示差动轮系中，已知各轮的齿数z1=30、z2=25、z2=20、z3=75，齿轮1的转速为200r/min(箭头向上)，齿轮3的转速为50r/min(箭头向下)，求行星架转速nH的大小和方向。

21.当曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角γmin是出现在______。A.连杆与曲柄成一条直线时B.连杆与机架成一条直线时C.曲柄与机架成一条直线时22.如下图所示为凸轮机构的初始位置(该位置为从动件滚子与凸轮接触点C)。

(1)标出从动件上滚子与主动件凸轮在D点接触时凸轮的转角φ。

(2)标出在点D接触时从动件的压力角α。

(3)标出从动件的最大行程hmax。23.在题图所示的轮系中，已知各轮齿数为z1=z2'=20，z5=z6=z7=30，z2=z3=40，z4=100，试求传动比i17。

24.设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。已知炉门上两活动铰链的中心距为50mm，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上(如虚线所示)，设固定铰链安装y-y轴线上，其相关尺寸如图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。

25.若机构中的所有构件作______运动，则等效构件上的等效转动惯量或等效质量与机构位置无关；在计算等效转动惯量或等效质量时______知道机器的真实运动。26.V带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为带的______长度。V带的公称长度指的是V带的______长度。27.用于薄壁零件的联接螺纹，应采用______。A.三角形粗牙螺纹B.三角形细牙螺纹C.锯齿形螺纹D.梯形螺纹28.如下图所示六杆机构是由铰链四杆机构ABCD与滑块机构DCE串联而成。若已知AB、BC及滑块三个构件的三组对应位置：φ1—ψ1—S1，φ2—ψ2—S2，φ3—ψ3—S3，以及偏距e、机架lAD，试用解析法(位移矩阵法)设计此六杆机构，即要求：

(1)选定坐标系；

(2)求出有关刚体位移矩阵或平面相对位移矩阵；

(3)列出设计方程组；

(4)简述方程组求解步骤；

(5)讨论解的存在性及解的组数。

29.作相对运动的三个构件的三个瞬心必______。30.平面机构的平衡问题，主要是讨论机构的惯性力和惯性力矩对______的平衡。A.曲柄B.连杆C.机座D.从动件31.带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而______，随包角的增大而______，随摩擦系数的增大而______，随带速的增加而______。32.经调质处理的45号钢制轴，验算刚度时发现不足，合理的改进方法是改用合金钢。33.滚动轴承外圈与轴承座的配合应为______制，滚动轴承内圈与轴的配合应为______制。34.渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与______的比值。A.齿距B.基圆齿距C.齿厚D.齿槽宽35.在直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，题图所示的推杆运动规律尚不完全，试在图上补全各段的s-δ、v-δ、a-δ曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。

36.下图所示为几种不同的磨损过程图，图中q表示磨损量，t表示时间，则图______表示接触疲劳磨损；图______表示恶劣工况条件的磨损；图______表示一般正常磨损；图______表示两个稳定磨损阶段的正常磨损。

A．

B．

C．

D．37.盘形凸轮机构中的尖端从动件的推程速度线图如下图所示。凸轮的基圆半径r0=20mm，角速度ω1=10rad/s，偏距e=5mm。试计算凸轮转过90°时，凸轮机构的压力角α。

38.一带轮与轴的连接采用普通平键，己知轴径d=40mm，传递功率P=10kw，转速n=970r/min，选用A型平键，键的尺寸b=12mm，h=8mm，键长度取标准长度l=63mm，键连接的许用挤压强度[σp]=50-60MPa，试校核该键强度是否满足要求。39.平面四杆机构中，是否存在死点，取决于______是否与连杆共线。A.原动件B.从动件C.机架D.摇杆40.有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数z1=2，蜗杆直径系数q=8，蜗轮齿数z2=37，模数m=8mm，则蜗杆分度圆直径d1=______mm；蜗轮分度圆直径d2=______mm；传动中心距a=______mm；传动比i=______；蜗轮分度圆上螺旋角β2=______。41.在下图(a)所示的机构中，已知各构件的尺寸及机构的位置，长度比例尺为μl(m/mm)，各转动副处的摩擦圆如图中的虚线圆，移动副及凸轮高副处的摩擦角为φ，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为Q。若不计各构件的重力和惯性力，试求：

(1)在图示位置各运动副的反力；

(2)在图示位置需施加于凸轮上的驱动力矩M1；

(3)机构在图示位置的机械效率η。

42.渐开线直齿锥齿轮的当量齿数zv______其实际齿数z。A.小于B.小于且等于C.等于D.大于43.题图所示的三种传动系统中，哪一种传动方案较好?为什么?

44.在单向间歇运动机构中，______的间歇回转角在较大的范围内可以调节。A.槽轮机构B.棘轮机构C.不完全齿轮机构D.蜗杆凸轮式间歇运动机构45.渐开线上离基圆越远的点，其压力角______。46.试分别绘出χ1+χ2=0，χ1+χ2＞0，χ1+χ2＜0三种类型的变位齿轮传动时，两齿轮分度圆的相应位置(每种类型均满足无侧隙啮合条件)。47.一开式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮齿根上产生的弯曲应力σF1=120MPa，已知小齿轮齿数z1=20，齿数比u=5，啮合角α=20°。试问在大齿轮的齿根危险剖面上将产生多大的弯曲应力。48.绘出图示的机构运动简图。

唧筒机构49.某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限σ-1N为______MPa。A.300B.428C.500.4D.430.550.试计算如下图所示机构的自由度。

第1卷参考答案一.历年考点试题黑钻版1.参考答案：(1)因为机架AD为最短杆，且LAD+LAB＜LBC+LCD，所以该机构为双曲柄机构。两连架杆AB、CD均为曲柄。

(2)如下图所示。

2.参考答案：A3.参考答案：解：由已知可求得各不平衡质径积为

m1r1=0.5kg·m，n2r2=1.4kg·m

m3r3=1.2kg·m，m4r4=0.5kg·m

用图解法求解，如图所示。由静平衡条件得

mbrb+m1r1+m2r2+m3r3+m4r4=0

量取得到所需加的质径积大小mbrb=1.1402kg·m，与水平方向夹角为127.87°。4.参考答案：B5.参考答案：最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和；最短杆与其相邻杆6.参考答案：拉伸(或轴向)；螺栓发生塑性变形或断裂7.参考答案：提高齿轮的弯曲疲劳8.参考答案：D9.参考答案：k=td/t=2/3

k=n(1/2-1/z)，n=210.参考答案：D11.参考答案：F=3n-2PL-PH=3×6-2×8-1=1

应注意的问题：①G处为局部自由度；②C处为复合铰链。

该机构具有确定相对运动的条件是要有一个单自由度原动件，如将AB杆作为原动件。在AB杆上画回转箭头。12.参考答案：解：分析瓦块到达最高点时的受力，根据平衡条件可得

Fc=FN+Fk+G

其中，FN为瓦块和鼓轮之间的正压力；

离心力：Fc=mω2(r+λ)=1.5ω2(50+12)×10-3=0.0930ω2；

弹簧拉力：Fk=kλ=3×12=36N；

瓦块重力：G=mg=1.5×9.8=14.7N。

考虑到传递转矩T时需要的摩擦力：且

Ff=fFN

则

代入数据整理得

0.093ω2=545+36+14.7

解得输入轴的角速度ω=80rad/s。13.参考答案：如下图所示，二种平面四杆低副机构：a)曲柄摇杆机构，b)曲柄摇块机构；二种平面三杆高副机构：c)摆动滚子从动件盘形凸轮机构；d)摆动从动件圆柱凸轮机构。

14.参考答案：减少设计工作量，缩短设计周期；为专业化生产创造条件，提高产品质量，降低制造成本；增大互换性，便于维修；有利于增加产品品种，扩大生产批量，容易收到优质高产、低消耗的经济效果；可集中成功经验，减少技术过失事故的重复出现15.参考答案：从动件16.参考答案：A17.参考答案：解：由中心距计算公式

解得：螺旋角β=14.53°。

端面模数

分度圆直径

齿顶圆直径

da1=d1+2ha=95.04+2×4=103.04mm

da2=(d2+2ha=404.96+2×4=412.96mm

齿根圆直径

df1=d1-2hf=95.04-2×1.25×4=85.04mm

df2=d2-2hf=404.96-2×1.25×4=394.96mm18.参考答案：解题要点：

计算大齿轮齿根危险剖面上的弯曲应力：

19.参考答案：D20.参考答案：解：这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2'为行星轮，H为行星架，则有

设轮1方向为正，则有n1=200r/min，n3=-50r/min，代入上式得：nH=10.61r/min，转向与轮1转向相同。21.参考答案：C22.参考答案：如下图所示。

23.参考答案：[解]

因为

所以

i17=i12·i2'5·i57=(-2)×6×(-1)=1224.参考答案：解：用圆心法作该图，连接B1、B2两点，作B1B2中垂线交y-y轴线于点A，连接C1、C2两点，作C1C2中垂线交y-y，轴线于点D，即得机构AB2C2D，如图所示。

由图中量取得到各杆长度：lAB=68mm，lAD=96mm，lCD=112mm。

25.参考答案：等速

无需26.参考答案：基准；基准27.参考答案：B[解析]三角形螺纹主要有普通螺纹和管螺纹，普通螺纹多用于紧固连接，管螺纹用于各种管道的紧密连接。对于普通螺纹又分为粗牙螺纹和细牙螺纹。当公称直径相同时，细牙螺纹的螺纹升角小、小径大，因而自锁性能好、强度高，但不耐磨、易滑扣，故适用于薄壁零件的连接。28.参考答案：解：刚体位移矩阵公式为

平面相对位移矩阵公式为

解：(1)设坐标系如下图所示。

(2)求刚度位移矩阵或平面相对位移矩阵。

(3)由定长条件可得其设计方程组。

(4)由下列各式，可分别求出(xBC'，yB2')、(xB3'，yB3')、(xC2，yC2)、(xC3，yC3)及(xE1，yE1)、(xE2，yE2)、(xE3，yE3)，再代入设计方程组⑤，即可求解。

由以上各式，即可求出(xB2'，yB2')、(xB3'，yB3')、(xC2，yC2)、(xC3，yC3)关于xB1、yB1、xC1、yC1的表达式：

(5)由于所求共4个未知数xB1、yB1、xC1、yC1，而设计方程有4个，因此只存在唯一一组解，即此六杆机构只存在一组方案满足设计条件。

29.参考答案：位于同一直线上30.参考答案：C31.参考答案：增大；增大；增大；减小32.参考答案：B[解析]45号钢和合金钢的刚度相同。33.参考答案：基轴；基孔34.参考答案：B35.参考答案：[解]

如图所示，在B、C处有速度突变，故在B、C处存在刚性冲击；在O、A、D、E处有加速度突变，故在O、A、D、E处存在柔性冲击。

36.参考答案：D37.参考答案：由速度线图知：该凸轮推程运动角Φ=π，从动件运动规律为等加速等减速运动规律。等加速段，速度，即，解得

α≈11.113°38.参考答案：解：由题意得

A型键的计算长度为

lc=63-12=51mm

根据平键连接挤压强度条件得

该键的强度满足要求。39.参考答案：B40.参考答案：mq=(8×8)mm=64；mz2=(8×37)mm=296；0.5m(q+z2)=[0.5×8(8+37)]mm=180；z2/z1=37/2=18.5；arctan(z1/q)=arctan(2/8)=14°2'10"41.参考答案：解：(1)首先，分析并标出各构件间的相对运动方向；

(2)其次，关键是确定运动副中总反力的方向；

(3)然后，从二力杆开始进行各构件的受力分析。

解：(1)求各运动副的反力。

根据机构的运动情况和力的平衡条件，可确定各运动副总反力的作用线位置和方向，如题图(a)所示，分别取构件2、4为示力体，列出力平衡方程式为

构件2

R12+R32+R52=0

构件4

R34+R54+Q=0

而

R34=-R43=R