机械原理模拟练习题（含参考答案）

机械原理模拟练习题（含参考答案）一、单项选择题（每题2分，共30分）1.两构件通过（）接触组成的运动副称为低副。A.点B.线C.面D.以上均可参考答案：C。低副是两构件通过面接触组成的运动副，如转动副和移动副。而点或线接触组成的运动副为高副。2.机构具有确定运动的条件是（）。A.自由度大于零B.自由度大于零且原动件数目大于自由度数目C.自由度大于零且原动件数目等于自由度数目D.自由度大于零且原动件数目小于自由度数目参考答案：C。机构要有确定的运动，必须使机构的原动件数目等于机构的自由度数目。若原动件数目少于自由度数目，机构运动不确定；若原动件数目多于自由度数目，机构可能会被破坏。3.在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，且最短杆为机架，则该机构为（）。A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.无法确定参考答案：B。根据铰链四杆机构的类型判断条件，当最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和时：若最短杆为连架杆，是曲柄摇杆机构；若最短杆为机架，是双曲柄机构；若最短杆为连杆，是双摇杆机构。4.凸轮机构中，（）从动件的平底与凸轮轮廓之间易于形成油膜，润滑状况好。A.尖顶B.滚子C.平底D.以上都不对参考答案：C。平底从动件与凸轮轮廓接触时，平底与凸轮轮廓之间易于形成油膜，润滑状况好，可以减少磨损，常用于高速场合。尖顶从动件能较好地实现任意运动规律，但尖顶易磨损；滚子从动件通过滚子减少了磨损，但结构相对复杂。5.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是（）。A.两齿轮的模数和压力角分别相等B.两齿轮的齿数相同C.两齿轮的分度圆直径相等D.两齿轮的齿顶高系数相同参考答案：A。渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是两齿轮的模数和压力角分别相等。模数决定了轮齿的大小，压力角保证了齿廓的形状和传力特性。齿数、分度圆直径和齿顶高系数等参数对齿轮传动有影响，但不是正确啮合的必要条件。6.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的重合度ε＞1，表明（）。A.在传动过程中，同时有两对轮齿参与啮合B.传动比不稳定C.齿轮承载能力低D.会产生根切现象参考答案：A。重合度ε＞1表示在传动过程中，同时有两对轮齿参与啮合。重合度越大，同时参与啮合的轮齿对数越多，传动越平稳，承载能力也越高。渐开线齿轮传动比是恒定的；重合度大有利于提高承载能力；根切现象与刀具参数和齿轮齿数等有关，与重合度无关。7.在蜗杆传动中，通常（）为主动件。A.蜗杆B.蜗轮C.两者均可D.以上都不对参考答案：A。在蜗杆传动中，通常蜗杆为主动件，因为蜗杆的螺旋升角较小，能够方便地将动力传递给蜗轮，实现较大的传动比。如果蜗轮作为主动件，可能会出现自锁现象，无法正常传动。8.槽轮机构的运动特点是（）。A.间歇性转动B.连续匀速转动C.连续变速转动D.以上都不对参考答案：A。槽轮机构是一种常用的间歇运动机构，它能够将主动件的连续转动转换为从动件的间歇性转动。在主动件的驱动下，槽轮做周期性的停歇和转动运动。9.机械运转时，由于惯性力的作用，会使机械产生（）。A.振动和噪音B.效率提高C.运动速度加快D.以上都不对参考答案：A。机械运转时，惯性力的存在会引起机械的振动，振动会产生噪音，同时还可能影响机械的工作精度和使用寿命。惯性力一般不会使机械效率提高或运动速度加快，反而可能会增加能量损耗。10.在动平衡的刚性转子，其（）。A.一定是静平衡的B.不一定是静平衡的C.不是静平衡的D.以上都不对参考答案：A。动平衡是指在转子两个校正平面上同时进行校正平衡，使转子在运转时惯性力和惯性力偶矩均为零。静平衡是指转子的质心位于回转中心上，惯性力为零。动平衡的转子一定满足静平衡的条件，即动平衡的刚性转子一定是静平衡的。11.机器中安装飞轮的目的是（）。A.调节周期性速度波动B.提高机器的效率C.增加机器的功率D.以上都不对参考答案：A。飞轮是一种储能装置，它可以在机器的能量过剩时储存能量，在能量不足时释放能量，从而调节机器的周期性速度波动，使机器的运转更加平稳。飞轮并不能提高机器的效率或增加机器的功率。12.以下哪种运动副属于高副（）。A.转动副B.移动副C.齿轮副D.螺旋副参考答案：C。齿轮副是通过齿廓的点或线接触来传递运动和动力的，属于高副。转动副、移动副和螺旋副都是两构件通过面接触组成的运动副，属于低副。13.一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是（）。A.为使两轮强度接近相等B.为了便于安装，保证接触线长度C.为了提高齿面接触强度D.以上都不对参考答案：B。把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，主要是考虑到安装误差等因素，保证在啮合过程中接触线长度，使齿轮传动更加平稳可靠。虽然齿宽与强度有一定关系，但不是主要为了使两轮强度接近相等或提高齿面接触强度。14.在四杆机构中，能实现急回运动的是（）。A.双曲柄机构B.双摇杆机构C.曲柄摇杆机构D.以上都不能参考答案：C。曲柄摇杆机构存在极位夹角，当曲柄做匀速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同，会出现急回运动现象。双曲柄机构和双摇杆机构一般不存在这种明显的急回特性。15.平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=40mm，b=60mm，c=60mm，d=100mm，当以a为机架时，该机构为（）。A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.无法确定参考答案：B。判断可知最短杆a与最长杆d长度之和（40+100=140mm）小于其余两杆长度之和（60+60=120mm），且最短杆a为机架，根据铰链四杆机构类型判断条件，该机构为双曲柄机构。二、填空题（每题2分，共20分）1.平面机构具有确定运动的条件是机构的自由度，且原动件数目等于机构的自由度数目。参考答案：大于零机构要有确定的运动，首先自由度必须大于零，然后原动件数目要与自由度数目相等。如果自由度小于等于零，机构无法运动；原动件数目与自由度数目不匹配，机构运动状态会出现不确定或破坏情况。2.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是。参考答案：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和这是铰链四杆机构存在曲柄的一个基本必要条件，当满足此条件时，还需根据最短杆所处的位置进一步判断具体的机构类型（曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆）。3.凸轮机构主要由、从动件和机架三个基本构件组成。参考答案：凸轮凸轮是凸轮机构中的主动件，它通常做等速转动或移动，通过其曲线轮廓推动从动件实现预期的运动规律。4.渐开线齿轮的齿廓形状取决于。参考答案：基圆大小渐开线是由基圆上的一点沿着一条直线做纯滚动时，该点的轨迹所形成的曲线。基圆大小不同，所形成的渐开线形状也不同，从而决定了渐开线齿轮的齿廓形状。5.齿轮的模数m反映了齿轮的大小。参考答案：轮齿模数是设计、制造齿轮的一个重要参数，模数越大，轮齿的尺寸越大，承载能力也越强；反之，模数越小，轮齿尺寸越小。6.在蜗杆传动中，通常蜗杆的头数z₁较。参考答案：少蜗杆传动的特点之一是能实现较大的传动比，通常将蜗杆的头数z₁设计得较少（一般为1-4），这样可以在较少的蜗杆转速下使蜗轮获得较低的转速，从而实现大传动比传动。7.槽轮机构由带圆销的、具有径向槽的槽轮和机架组成。参考答案：拨盘拨盘是槽轮机构的主动件，它上面的圆销在转动过程中插入和脱出槽轮的径向槽，从而驱动槽轮做间歇性转动。8.机械的平衡问题可分为平衡和动平衡两大类。参考答案：静静平衡主要考虑转子质心的平衡，使转子的惯性力为零；动平衡则不仅要平衡惯性力，还要平衡惯性力偶矩，适用于高速和转速变化的转子。9.机器的效率η=。参考答案：输出功/输入功效率是衡量机器性能的一个重要指标，它表示机器输出功与输入功的比值，反映了机器将输入能量转化为有用输出能量的能力。10.平面运动副所提供的约束数最多为。参考答案：2平面运动副分为低副和高副，低副（转动副和移动副）通过面接触，每个低副提供2个约束；高副通过点或线接触，提供1个约束。所以平面运动副所提供的约束数最多为2。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述机构自由度的计算方法。参考答案：机构自由度是指机构具有的独立运动参数的数目。对于平面机构，自由度的计算公式为：F=3n-2PL-PH。式中，F表示机构的自由度；n表示活动构件数（不包括机架）；PL表示低副的个数；PH表示高副的个数。计算步骤如下：（1）首先确定机构中的活动构件，将机架排除在外进行计数。（2）然后区分低副和高副，低副包括转动副和移动副，高副是点或线接触的运动副，分别统计它们的数量。（3）最后将活动构件数、低副数和高副数代入公式计算自由度。例如，一个简单的平面铰链四杆机构，有3个活动构件（不包括机架），4个低副（转动副），0个高副，代入公式可得F=3×3-2×4-0=1，说明该机构有1个自由度，需要1个原动件才能有确定运动。2.简述凸轮机构的特点和应用场合。参考答案：凸轮机构的特点：（1）优点-可以实现从动件的各种复杂运动规律，如等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动等，能满足不同的工作要求。-结构简单、紧凑，设计方便。通过合理设计凸轮的轮廓曲线就可以使从动件得到预期的运动。（2）缺点-凸轮轮廓与从动件之间为高副接触，容易磨损，所以承载能力较低，一般适用于传力不大的场合。-凸轮轮廓曲线的加工比较困难，特别是对于复杂运动规律的凸轮，加工精度较难保证。应用场合：（1）自动化机械中，如自动机床的进刀机构、自动送料机构等，利用凸轮机构可以实现零件的自动加工和送料动作。（2）纺织机械中，凸轮机构用于控制织针的上下运动、梭子的进出等工作，实现织物的编织过程。（3）内燃机的配气机构，通过凸轮控制气门的开启和关闭，保证内燃机的正常工作循环。3.简述渐开线齿轮传动的优点。参考答案：（1）传动比恒定渐开线齿轮的齿廓曲线是渐开线，根据渐开线的性质，一对渐开线齿轮啮合时，其传动比只与两轮的基圆半径有关，只要基圆半径不变，传动比就保持恒定。这使得齿轮传动平稳，减少了振动和噪音，适用于对传动精度要求较高的场合。（2）中心距具有可分性当一对渐开线齿轮的实际中心距与设计中心距略有偏差时，仍能保持传动比不变，这是因为渐开线齿轮的传动比取决于基圆半径，而与中心距无关。这种中心距的可分性给齿轮的制造和安装带来了方便，降低了制造和安装精度要求。（3）啮合特性好渐开线齿轮的齿廓在啮合过程中，接触应力较小且分布均匀，有利于提高齿面的接触强度和耐磨性。同时，在整个啮合过程中，齿面间的相对滑动较小，减少了磨损，提高了齿轮的使用寿命。（4）便于制造和安装渐开线齿轮的齿廓曲线形状相对简单，加工工艺较为成熟，利用标准刀具可以方便地加工出不同参数的渐开线齿轮。而且在安装过程中，对中心距的微小偏差不敏感，降低了安装难度。四、计算题（每题20分，共20分）已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=5mm，齿数z₁=20，z₂=60，压力角α=20°。试计算：（1）两轮的分度圆直径d₁、d₂；（2）两轮的齿顶圆直径da₁、da₂；（3）两轮的中心距a。参考答案：（1）根据分度圆直径公式d=mz（其中d为分度圆直径，m为模数，z为齿数）对于小齿轮1：d₁=mz₁将m=5mm，z₁=20代入可得：d₁=5×20=100mm对于大齿轮2：d₂=mz₂将m=5mm，z₂=60代入可得：d₂=5×60=300mm（2）对于标准直齿圆柱齿轮，齿顶高系数ha=1，齿顶圆直径公式为da=d+2ham对于小齿轮1：da₁=d₁+2ham把d₁=100mm，ha=1，m=5mm代入得：da₁=100+2×1×5=