2025年哈尔滨工程大学机械原理考研试题及答案

2025年哈尔滨工程大学机械原理考研试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在曲柄摇杆机构中，若曲柄为主动件，摇杆为从动件，则该机构的急回特性取决于：A.曲柄长度B.摇杆长度C.机架长度D.曲柄与摇杆的相对长度【答案】D【解析】急回特性由极位夹角决定，极位夹角与曲柄和摇杆的相对长度有关。2.对于一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，其正确啮合条件为：A.模数相等，压力角相等B.齿数相等，模数相等C.齿顶高相等，齿根高相等D.分度圆直径相等【答案】A【解析】渐开线齿轮正确啮合的基本条件是模数和压力角分别相等。3.在凸轮机构中，若从动件采用等速运动规律，则其加速度为：A.常数B.零C.无穷大D.随时间变化【答案】B【解析】等速运动规律下，速度为常数，加速度为零。4.在周转轮系中，若太阳轮固定，行星架为主动件，则该轮系为：A.行星轮系B.差动轮系C.定轴轮系D.复合轮系【答案】A【解析】太阳轮固定，行星架主动，属于行星轮系。5.在机械系统中，若两轴轴线相交，且需传递较大扭矩，应选用：A.弹性套柱销联轴器B.万向联轴器C.齿式联轴器D.凸缘联轴器【答案】B【解析】万向联轴器适用于相交轴间传递扭矩，且允许较大角度偏差。6.在带传动中，若小带轮直径减小，其他条件不变，则带的有效拉力将：A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小【答案】A【解析】小带轮直径减小，包角减小，带与轮间摩擦力减小，但有效拉力由功率和速度决定，功率不变，速度降低，有效拉力增大。7.在链传动中，链条节距增大，则：A.传动平稳性提高B.承载能力提高C.噪声减小D.磨损减小【答案】B【解析】节距增大，链板厚度增加，承载能力提高，但噪声和冲击增大。8.在机械系统中，若需实现较大传动比，且结构紧凑，应优先选用：A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动【答案】D【解析】蜗杆传动可实现较大传动比，结构紧凑，且具有自锁性。9.在机构自由度计算中，若某构件引入一个局部自由度，则：A.整体自由度增加1B.整体自由度减少1C.整体自由度不变D.需重新计算所有构件【答案】C【解析】局部自由度不影响整体机构自由度，仅影响局部运动。10.在机械系统中，若需实现间歇运动，且运动平稳，应选用：A.槽轮机构B.棘轮机构C.不完全齿轮机构D.凸轮机构【答案】A【解析】槽轮机构实现间歇运动，运动平稳，冲击小。二、判断题（每题1分，共10分）11.在曲柄滑块机构中，若曲柄为主动件，则滑块一定具有急回特性。（×）【解析】只有当极位夹角不为零时才具有急回特性。12.渐开线齿轮的齿廓形状与模数无关。（√）【解析】渐开线形状仅与基圆有关，模数影响齿的大小，不影响齿廓形状。13.在凸轮机构中，若从动件采用等加速等减速运动规律，则其加速度在行程中点处发生突变。（√）【解析】等加速等减速规律在行程中点加速度方向改变，发生突变。14.在行星轮系中，若太阳轮、行星架和齿圈三者中任意两个主动，则该轮系为差动轮系。（√）【解析】差动轮系需两个主动件，一个从动件。15.在带传动中，带的弹性滑动是由于带的弹性变形引起的，是不可避免的。（√）【解析】弹性滑动是带传动的固有特性，无法消除。16.在链传动中，链条的磨损主要发生在销轴与套筒之间。（√）【解析】链条磨损主要发生在铰链副，即销轴与套筒之间。17.在蜗杆传动中，蜗杆的导程角越大，其自锁性越强。（×）【解析】导程角越小，自锁性越强。18.在机构自由度计算中，虚约束不影响机构自由度，但可提高机构刚度。（√）【解析】虚约束不改变自由度，但可提高结构稳定性。19.在机械系统中，若两轴轴线平行，且需传递较大扭矩，应选用齿式联轴器。（√）【解析】齿式联轴器适用于平行轴间传递大扭矩。20.在间歇运动机构中，棘轮机构可实现任意角度的间歇转动。（√）【解析】棘轮机构通过改变棘爪行程，可实现任意角度间歇转动。三、简答题（每题10分，共30分）21.简述曲柄摇杆机构存在曲柄的条件，并说明如何判断机构类型。【答案】曲柄摇杆机构存在曲柄的条件为：（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和（杆长条件）；（2）最短杆为连架杆。若满足杆长条件，且最短杆为连架杆，则为曲柄摇杆机构；若最短杆为机架，则为双曲柄机构；若最短杆为连杆，则为双摇杆机构。若不满足杆长条件，则无论取何杆为机架，均为双摇杆机构。22.简述渐开线齿轮啮合传动的优点。【答案】（1）传动比恒定，啮合过程中无滑动，传动平稳；（2）中心距具有可分性，安装误差对传动比无影响；（3）齿廓形状由基圆决定，制造方便，互换性好；（4）啮合线为直线，受力方向不变，传动效率高；（5）可实现较大传动比，结构紧凑。23.简述凸轮机构中从动件常用运动规律的特点及适用场合。【答案】（1）等速运动规律：速度恒定，加速度为零，但在行程始末存在刚性冲击，适用于低速、轻载场合；（2）等加速等减速运动规律：加速度在行程中点突变，存在柔性冲击，适用于中速、中载场合；（3）简谐运动规律：加速度按余弦变化，无突变，运动平稳，适用于高速、轻载场合；（4）摆线运动规律：加速度按正弦变化，无冲击，运动最平稳，适用于高速、重载场合。四、计算题（每题15分，共45分）24.如图所示曲柄滑块机构，已知曲柄长度LAB=100mm，连杆长度LBC=300mm，偏距e=50mm，曲柄为主动件，转速n1=600r/min。求：（1）滑块的行程H；（2）机构的极位夹角θ；（3）行程速比系数K。【答案】（1）滑块行程H：H=√[(LBC+LAB)²-e²]-√[(LBC-LAB)²-e²]=√[(300+100)²-50²]-√[(300-100)²-50²]=√[160000-2500]-√[40000-2500]=√157500-√37500≈396.85-193.65≈203.2mm（2）极位夹角θ：cosθ=[e²+(LBC²-LAB²)]/(2·e·LBC)=[2500+(90000-10000)]/(2×50×300)=82500/30000=2.75（无意义，说明计算方式错误）正确方法：θ=arccos[(e+LAB)/LBC]-arccos[(e-LAB)/LBC]=arccos(150/300)-arccos(-50/300)=arccos(0.5)-arccos(-0.1667)≈60°-99.59°≈-39.59°（取绝对值）≈39.59°（3）行程速比系数K：K=(180°+θ)/(180°-θ)=(180+39.59)/(180-39.59)≈219.59/140.41≈1.56425.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=4mm，齿数z1=20，z2=50，压力角α=20°，实际中心距a'=145mm。求：（1）理论中心距a；（2）啮合角α'；（3）节圆半径r1'、r2'。【答案】（1）理论中心距a：a=m(z1+z2)/2=4×(20+50)/2=140mm（2）啮合角α'：cosα'=(a/a')cosα=(140/145)×cos20°≈0.9659×0.9397≈0.9076α'≈arccos(0.9076)≈24.8°（3）节圆半径r1'、r2'：r1'=r1·(cosα/cosα')=(mz1/2)·(cosα/cosα')=(4×20/2)×(0.9397/0.9076)≈40×1.035≈41.4mmr2'=r2·(cosα/cosα')=(mz2/2)×1.035≈100×1.035≈103.5mm26.如图所示轮系，已知各轮齿数：z1=20，z2=30，z3=80，z4=25，z5=50，轮1为主动件，转速n1=1000r/min，转向如图所示。求：（1）轮系传动比i15；（2）输出轴转速n5的大小与方向。【答案】（1）传动比i15：该轮系为复合轮系，需分解为定轴轮系和行星轮系。定轴轮系部分：i12=-z2/z1=-30/20=-1.5行星轮系部分：太阳轮z3，行星轮z4，齿圈z5，行星架H。i35^H=(n3-nH)/(n5-nH)=-z5/z3=-50/80=-0.625由图可知，n3=n2=-1.5n1=-1500r/minnH=n1=1000r/min代入：(-1500-1000)/(n5-1000)=-0.625-2500/(n5-1000)=-0.625n5-1000=4000n5=5000r/min（2）方向：由计算可知，n5与n1同向。五、综合分析题（共45分）27.某机械系统需实现将连续旋转运动转换为间歇旋转运动，每转停歇一次，停歇角度为60°，运动角度为300°，运动时间为2s，停歇时间为1s，从动件在运动阶段按简谐运动规律转动。试设计该机构，要求：（1）选择机构类型；（2）确定主动件转速；（3）绘制从动件角位移曲线；（4）分析机构优缺点。【答案】（1）机构类型选择：选用槽轮机构，六槽槽轮，运动系数k=1/2，满足每转停歇一次，运动角度300°，停歇60°。（2）主动件转速：运动时间2s，