2025大学机械原理期末考试卷

2025大学机械原理期末考试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共10分。请将正确选项的代表字母填在题后的括号内）1.下列机构中，属于连杆机构的是（）。(A)齿轮机构(B)凸轮机构(C)齿轮齿条机构(D)平行四边形机构2.一个做平面运动的构件，其上两点A、B的加速度矢量aA、aB的延长线交于点P，则点P是（）。(A)A点的速度瞬心(B)B点的速度瞬心(C)A、B两点速度相等的点(D)机构的绝对速度瞬心3.在计算平面机构的自由度时，若机构中存在复合铰链，则计算自由度时必须（）。(A)重复计算该处的运动副数(B)减去重复计算的运动副数(C)将该处的运动副数减一后计算(D)不予考虑4.在凸轮机构中，从动件的运动规律由凸轮的（）决定。(A)形状(B)尺寸(C)材料(D)运动速度5.机械效率总是（）。(A)大于1(B)小于1(C)等于1(D)等于0二、判断题（每题1分，共5分。请将“正确”或“错误”填在题后的括号内）1.任何一台机器都必须包含动力部分、传动部分和工作部分。（）2.机构自由度越大，其运动的确定性越好。（）3.速度瞬心是机构中绝对速度相等的重合点。（）4.凸轮机构的压力角越大，传动越省力。（）5.机械能守恒的条件是机械做定轴匀速转动。（）三、填空题（每空1分，共10分）1.由机架、运动副和______所组成的机构系统，称为机械。2.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其他两杆长度之和，则该机构存在______。3.瞬时速度中心法适用于求解______机构的速度问题。4.在进行机构的动态静力分析时，通常需要加上一个假想的质量或______。5.机械效率表示机械______的程度，其值恒小于或等于1。四、简答题（每题5分，共15分）1.简述机构自由度的意义及其计算公式中各项的含义。2.何谓速度瞬心？简述三心定理及其应用条件。3.机械传动的反行程传动比与正行程传动比有何关系？为什么？五、计算题（共60分）1.（10分）在图示平面四杆机构中，各构件长度分别为：lAB=60mm，lBC=90mm，lCD=80mm，lAD=100mm。试问：（1）若取构件AD为机架，该机构属于何种类型？（2）若取构件BC为机架，该机构能否运动？若能运动，属于何种类型？（注：此处无图，请根据描述想象或自行绘制草图进行计算）2.（15分）图示平面连杆机构中，已知各构件长度lAB=100mm，lBC=200mm，lCD=150mm，lAD=250mm，主动件AB以等角速度ω1=1rad/s顺时针转动。试用瞬心法求构件CD的角速度ωCD和点D的速度vD。（请根据描述想象或自行绘制草图进行计算）3.（15分）图示凸轮机构中，凸轮作顺时针方向匀速转动，从动件按简谐运动规律上升。已知凸轮基圆半径r0=20mm，行程h=30mm，凸轮转角φ1=30°时，从动件速度v=10mm/s。试用图解法作出该凸轮的压力角θ随凸轮转角φ变化的曲线。（请根据描述想象或自行绘制草图进行作图）4.（20分）在图示某机械中，已知输入功率P1=1000W，总效率η=0.8。现该机械需要输出一个方向相反、大小为F=500N的力，作用在距离轴心O为500mm的输出端。试求：（1）该机械的输入转速n1为1500rpm时，其输入扭矩T1和输出扭矩T2；（2）若要求输出力F的方向不变，而大小减小为F'=300N，为保持输出功率不变，输入功率P1'应为多少？（请根据描述进行计算）---试卷答案一、选择题1.D2.D3.C4.A5.B二、判断题1.正确2.错误3.正确4.错误5.错误三、填空题1.构件2.急回特性（或双曲柄）3.平面4.惯性力5.有用功/输入功四、简答题1.机构自由度是指机构相对于机架独立运动的数目。计算公式为F=3n-2pL-2pS-pp，其中F为自由度，n为活动构件数，pL为低副数，pS为高副数，pp为复合铰链数。2.速度瞬心是机构上速度相等的重合点。三心定理指出，三个作平面运动的构件，其三个瞬心必位于同一直线上。应用条件是构件作平面运动。3.机械传动的反行程传动比与正行程传动比互为倒数。因为反行程时，原动件和从动件的位置互换，驱动关系发生改变。五、计算题1.（1）lAB=60,lCD=80,lAD=100。检查最短杆与最长杆和是否大于其他两杆和：60+80=140>90+100=190，且100是最长杆，不满足曲柄存在条件。检查机架为AD时，BC与CD长度和：90+80=170>60+100=160，且60不是最短杆，因此该机构为双摇杆机构。（2）lBC=90,lCD=80,lAD=100。检查最短杆与最长杆和是否大于其他两杆和：90+80=170>100+60=160，且100是最长杆，不满足曲柄存在条件。检查机架为BC时，AB与CD长度和：100+80=180>60+90=150，且60是最短杆，因此该机构为双曲柄机构。2.（1）取瞬心PAB，位于AB延长线与BC延长线的交点，由速度影像法或瞬心法可知PAB速度为ω1*AB。构件BC的速度vB=vPAB*(BP/AB)。构件CD的速度vD=vPAB*(DP/AB)。求出vB后，vD=vB*(CD/BC)。角速度ωCD=vD/CD。（注：具体数值计算需根据草图和瞬心位置精确求解）3.（1）根据行程h=30mm和转角φ1=30°，计算升程角φm=180°*(h/r0)=180°*(30/20)=270°。已知v=(h/2)*ω*(1-cos(φ/φm))=15*ω*(1-cos(30°/270°))，ω已知，可反推φm=270°，说明凸轮曲线复杂或题设条件需调整。标准简谐运动v=(h/2)*ω*(1-cos(φ/φm))，θ=φ/φm。作图时，先定基圆r0，按φm=270°分度，作出位移s=(h/2)*(1-cos(φ/270°))曲线，再求导得到速度v=ds/dφ=(h/2)*(sin(φ/270°))/270°*ω，最后求v/ω得到角速度图，压力角θ为凸轮轮廓上点法线与速度方向的夹角，需根据轮廓方程和速度方向计算或作图表示。4.（1）输出功率P2=P1*η=1000W*0.8=800W。输出扭矩T2=P2/(ω2/2π)=P2*2π/(n2/60)=800*2π/(1500/60)N·m。输入扭矩T1=P1