2025年机械原理考试题库附答案

2025年机械原理考试题库附答案一、选择题（每题2分，共20分）1.计算平面机构自由度时，若有n个活动构件，PL个低副，PH个高副，则自由度F的计算公式为（）。A.F=3n-2PL-PHB.F=2n-3PL-PHC.F=3n-PL-2PHD.F=2n-PL-3PH2.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于等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.摆动导杆机构3.凸轮机构中，从动件采用（）运动规律时，会产生柔性冲击。A.等速B.等加速等减速C.简谐D.正弦加速度4.渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆上，齿厚s与齿槽宽e的关系为（）。A.s>eB.s=eC.s<eD.取决于模数5.机械自锁的本质是（）。A.驱动力的有效分力小于摩擦力B.驱动力的有效分力等于摩擦力C.驱动力的有效分力大于摩擦力D.机构效率η>16.一对标准直齿圆柱齿轮传动，中心距a=100mm，齿数z1=20，z2=30，则模数m为（）。A.2mmB.4mmC.5mmD.10mm7.飞轮的主要作用是（）。A.平衡离心力B.储存和释放动能，减小速度波动C.提高机械效率D.传递大扭矩8.平面连杆机构的急回特性可用（）衡量。A.行程速比系数KB.压力角αC.传动角γD.极位夹角θ9.若机构中存在局部自由度，计算自由度时应（）。A.视为一个低副B.视为一个高副C.从活动构件数中减去D.忽略不计10.直齿圆锥齿轮的标准模数规定在（）。A.大端B.小端C.中点D.任意位置二、填空题（每空1分，共20分）1.机构具有确定运动的条件是：机构的自由度F______原动件数目。2.平面四杆机构中，压力角α与传动角γ的关系为______。3.凸轮机构中，基圆半径r0越小，压力角α越______，机构传力性能越______。4.渐开线的形状取决于______的大小，其基圆半径rb=______。5.一对齿轮连续传动的条件是______。6.机械效率η的定义为______与______的比值，其值总是______1。7.飞轮设计的核心是根据______和______确定飞轮的转动惯量。8.复合铰链是指______，计算自由度时需视为______个低副。9.齿轮的齿廓啮合基本定律是：两齿轮齿廓在任意点接触时，其______必须通过两齿轮的______。10.摆动导杆机构的传动角恒为______，因此传力性能______。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.虚约束对机构的运动没有影响，因此在实际机械中应尽量避免使用虚约束。（）2.曲柄摇杆机构中，摇杆为原动件时可能出现死点位置。（）3.凸轮机构中，从动件的运动规律完全由凸轮的轮廓曲线决定。（）4.标准齿轮的分度圆与节圆一定重合。（）5.机械发生自锁时，无论驱动力多大都无法使机械运动。（）6.渐开线齿轮的齿顶圆压力角大于分度圆压力角。（）7.飞轮的转动惯量越大，机械的速度波动越小。（）8.平面机构的自由度F≥1时，机构一定具有确定运动。（）9.直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是模数和压力角分别相等。（）10.双摇杆机构中，两摇杆的长度一定相等。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述平面四杆机构有曲柄的条件。2.凸轮机构中，从动件常用的运动规律有哪些？各有何特点？3.说明渐开线齿轮正确啮合条件和连续传动条件的区别与联系。4.机械效率的定义是什么？机械自锁的条件有哪些？5.飞轮在机械系统中的作用是什么？设计飞轮时需要考虑哪些主要参数？五、计算题（共20分）1.（6分）计算图1所示平面机构的自由度（需标注复合铰链、局部自由度和虚约束）。（注：图1为：机架1，活动构件2、3、4、5、6；构件2与1、2与3、3与4、4与5、5与6、6与1均为转动副；构件4与6之间有一个移动副；构件5上有一个滚子7，与凸轮8接触（高副），滚子7为局部自由度。）2.（6分）设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆长度lCD=100mm，摆角ψ=45°，行程速比系数K=1.2，机架长度lAD=80mm。求曲柄长度lAB和连杆长度lBC（保留两位小数）。3.（8分）一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=60，压力角α=20°，齿顶高系数ha=1，顶隙系数c=0.25。计算：（1）分度圆直径d1、d2；（2）齿顶圆直径da1、da2；（3）齿根圆直径df1、df2；（4）标准中心距a。参考答案一、选择题1.A2.B3.C4.B5.A6.B7.B8.A9.D10.A二、填空题1.等于（或F=原动件数）2.γ=90°-α3.大；差4.基圆半径；rb=rcosα（或rb=mzcosα/2）5.重合度ε≥16.有效功（或输出功）；输入功；小于7.最大盈亏功ΔWmax；许用速度波动系数δ8.两个以上构件在同一轴线上组成的转动副；(k-1)（k为构件数）9.公法线；连心线10.90°；优良三、判断题1.×（虚约束可提高刚度，实际中常使用）2.√（摇杆为原动件时，曲柄与连杆共线时出现死点）3.√（凸轮轮廓决定从动件位移规律）4.×（仅标准安装时重合）5.√（自锁时驱动力无法克服阻力）6.√（齿顶圆半径大于分度圆，压力角α=arccos(rb/r)）7.√（J=ΔWmax/(δωm²)，J越大，δ越小）8.×（需F=原动件数）9.√（m1=m2，α1=α2）10.×（双摇杆机构两摇杆长度可不等）四、简答题1.平面四杆机构有曲柄的条件：（1）最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和（杆长条件）；（2）最短杆为连架杆或机架：-最短杆为连架杆→曲柄摇杆机构；-最短杆为机架→双曲柄机构；-最短杆为连杆→双摇杆机构（不满足杆长条件时，无曲柄）。2.从动件常用运动规律及特点：（1）等速运动：推程/回程速度恒定，起点/终点加速度突变，产生刚性冲击（仅适用于低速）；（2）等加速等减速运动：加速度分段恒定，起点、中点、终点加速度突变，产生柔性冲击（中速）；（3）简谐运动（余弦加速度）：加速度按余弦规律变化，起点/终点加速度突变，有柔性冲击（中高速）；（4）正弦加速度运动：加速度按正弦规律变化，无冲击（高速）。3.正确啮合条件与连续传动条件的区别与联系：-正确啮合条件：两齿轮的模数m和压力角α分别相等（m1=m2，α1=α2），保证齿廓在啮合线上正确接触；-连续传动条件：重合度ε≥1（实际取ε≥1.1~1.4），保证前一对齿未脱离啮合时，后一对齿已进入啮合，传动连续；-联系：正确啮合是连续传动的前提，连续传动是正确啮合的延伸要求。4.机械效率η定义为输出功Wout与输入功Win的比值（η=Wout/Win=理想驱动力/实际驱动力=实际阻力/理想阻力）。机械自锁条件（满足其一即可）：（1）驱动力的有效分力≤摩擦力（即驱动力作用在摩擦锥或摩擦圆内）；（2）机械效率η≤0（η≤0时，输入功全用于克服摩擦，无输出）。5.飞轮的作用：储存和释放动能，调节机械系统速度波动，使主轴转速趋于均匀。设计飞轮时需考虑的主要参数：（1）最大盈亏功ΔWmax（由机械系统的动能变化确定）；（2）许用速度波动系数δ（δ=(ωmax-ωmin)/ωm，ωm为平均角速度）；（3）飞轮的转动惯量J（J=ΔWmax/(δωm²)）。五、计算题1.自由度计算：-活动构件数n=6（构件2~6，滚子7为局部自由度，不计入n）；-低副PL：转动副数=6（2-1,2-3,3-4,4-5,5-6,6-1）+移动副1（4-6）=7；-高副PH=1（滚子7与凸轮8接触）；-局部自由度F'=1（滚子7）；虚约束无；-自由度F=3n-2PL-PH-F'=3×6-2×7-1-1=18-14-1-1=2（注：若题目中机架为1，活动构件应为6个，需确认是否包含机架。正确计算应为n=6（活动构件），PL=7，PH=1，F'=1，故F=3×6-2×7-1-1=2）。2.曲柄摇杆机构设计：-极位夹角θ=180°×(K-1)/(K+1)=180°×(0.2)/2.2≈16.36°；-摇杆摆角ψ=45°，由几何关系：lAB+lBC=lACmax，lBC-lAB=lACmin；lACmax/lACmin=sin(ψ/2+θ/2)/sin(ψ/2-θ/2)=sin(22.5°+8.18°)/sin(22.5°-8.18°)=sin30.68°/sin14.32°≈0.510/0.248≈2.056；又lACmax-lACmin=2lAB，lACmax+lACmin=2lAD×cos(θ/2)（？需修正，正确几何关系应为：摇杆CD=100mm，摆角ψ=45°，则C点轨迹为圆弧，ACmax和ACmin为曲柄与连杆共线时的长度。正确公式：lACmax=lAB+lBC，lACmin=lBC-lAB；在△ACD中，当摇杆处于两极限位置时，由余弦定理：lACmax²=lAD²+lCD²-2lADlCDcos(180°-ψ/2)=80²+100²-2×80×100×cos(157.5°)；lACmin²=lAD²+lCD²-2lADlCDcos(ψ/2)=80²+100²-2×80×100×cos(22.5°)；计算得lACmax≈174.12mm，lACmin≈45.88mm；则lAB=(lACmax-lACmin)/2=(174.12-45.88)/2≈64.12mm；lBC=(lACmax+lACmin)/2=(174.12+45.88)/2≈110