2025年大学本科一年级（机械工程）机械原理基础测试题及答案

2025年大学本科一年级（机械工程）机械原理基础测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案的序号填在括号内。1.平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为（）A.低副B.高副C.移动副D.转动副2.机构具有确定运动的条件是（）A.机构的自由度大于零B.机构的自由度等于原动件数C.机构的自由度小于原动件数D.机构的自由度大于原动件数3.曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，机构会出现（）A.死点位置B.急回特性C.自锁现象D.不确定4.凸轮机构中，凸轮与从动件之间的接触形式属于（）A.低副B.高副C.移动副D.转动副5.渐开线齿轮传动的可分性是指（）A.两齿轮中心距安装不准确时，仍能保证传动比不变B.两齿轮啮合时，齿面接触应力不变C.两齿轮啮合时，齿侧间隙不变D.两齿轮啮合时，齿面接触强度不变6.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知中心距a=100mm，传动比i=3，模数m=4mm，则两齿轮的齿数分别为（）A.z1=10，z2=30B.z1=15，z2=45C.z1=20，z2=60D.z1=25，z2=757.斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度（）A.小B.相等C.大D.不确定8.蜗杆传动中，蜗杆的头数z1与蜗轮的齿数z2之比称为（）A.传动比B.速比C.螺旋角D.导程角9.带传动中，带的弹性滑动是（）A.不可避免的B.可以避免的C.取决于带的材质D.取决于带轮的转速10.链传动中，链节数最好取（）A.奇数B.偶数C.质数D.合数11.螺纹的主要参数中，导程与螺距的关系是（）A.导程=螺距B.导程=螺距×线数C.导程=螺距÷线数D.导程与螺距无关12.普通平键连接的主要失效形式是（）A.键的剪断B.键的磨损C.工作面的压溃D.键的弯曲13.滚动轴承的基本额定寿命是指（）A.一批轴承中90%的轴承所能达到的寿命B.一批轴承中50%的轴承所能达到的寿命C.一个轴承所能达到的寿命D.随机抽取一个轴承所能达到的寿命14.轴的结构设计时，应考虑的主要因素不包括（）A.轴上零件的定位和固定B.轴的加工工艺性C.轴的材料选择D.轴的受力情况15.机械零件的强度计算方法中，静强度计算适用于（）A.变应力作用下的零件B.静应力作用下的零件C.冲击载荷作用下的零件D.交变载荷作用下的零件16.计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度（）A.增大B.减小C.不变D.不确定17.平面连杆机构中，若存在急回特性，则行程速比系数K（）A.K=1B.K>1C.K<1D.K=018.渐开线齿廓上某点的压力角是指该点所受正压力方向与（）方向之间的夹角。A.该点速度B.基圆切线C.齿廓曲线D.分度圆切线19.带传动的打滑现象首先发生在（）A.大带轮上B.小带轮上C.主动轮上D.从动轮上20.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要与（）有关。A.模数B.齿数C.中心距D.齿宽第II卷（非选择题，共60分）一、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填写在题中的横线上。1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度______原动件数。2.凸轮机构中，凸轮的轮廓曲线取决于从动件的______。3.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其正确啮合的条件是______和______分别相等。4.带传动中，带的紧边拉力F1与松边拉力F2之差应等于______。5.滚动轴承的基本额定动载荷是指滚动轴承在______作用下，基本额定寿命为______转时所能承受的最大载荷。二、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题，内容应准确、清晰。1.简述平面机构中低副和高副的特点。2.说明曲柄摇杆机构中死点位置的概念及产生死点的原因。3.简述渐开线齿轮传动的优点。4.带传动中，影响带传动工作能力的主要因素有哪些？三、分析计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分。解答应写出必要的文字说明、计算步骤和答案。1.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=5mm，中心距a=150mm，传动比i=2，试求两齿轮的齿数z1、z2及分度圆直径d1、d2。2.如图所示为一曲柄摇杆机构，已知曲柄AB=50mm，连杆BC=120mm，摇杆CD=100mm，机架AD=130mm。试求：（1）该机构的极位夹角θ；（2）行程速比系数K。四、材料分析题（共10分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在机械设计中，常常需要考虑各种因素对机械零件性能的影响。例如，材料的选择直接关系到零件的强度、刚度和耐磨性等。对于承受交变载荷的零件，如汽车发动机的曲轴，需要选用具有良好疲劳强度的材料；对于要求高精度的零件，如机床的主轴，需要选用具有良好加工性能和尺寸稳定性的材料。同时，零件的结构设计也对其性能有重要影响。合理的结构设计可以提高零件的承载能力、降低应力集中，从而延长零件的使用寿命。问题：结合材料，谈谈在机械设计中如何综合考虑材料和结构设计对机械零件性能的影响。（150-200字）答案：1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度等于原动件数。2.凸轮机构中，凸轮的轮廓曲线取决于从动件的运动规律。3.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其正确啮合的条件是模数和压力角分别相等。4.带传动中，带的紧边拉力F1与松边拉力F2之差应等于带传动的有效拉力。5.滚动轴承的基本额定动载荷是指滚动轴承在额定寿命条件下，基本额定寿命为10^6转时所能承受的最大载荷。二、简答题答案1.低副特点：两构件通过面接触，承载能力大，耐磨损，能传递较大动力，但相对运动形式简单，摩擦损失大。高副特点：两构件通过点、线接触，能传递较复杂运动，可实现多种运动形式转换，但承载能力相对较小，易磨损。2.死点位置概念：曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件，且曲柄与连杆共线时，机构无法运动的位置。产生原因：此时摇杆对曲柄的作用力通过曲柄的转动中心，不能产生使曲柄转动的力矩。3.渐开线齿轮传动优点：传动比恒定；中心距具有可分性；齿廓间正压力方向不变，有利于提高齿面接触强度；啮合过程中，齿面间相对滑动速度小，磨损轻，寿命长。4.影响带传动工作能力的主要因素有：带的类型、材质；带轮直径；中心距；带的初拉力；包角；带速；工作环境温度、湿度等。三、分析计算题答案1.由中心距公式\(a=\frac{m(z1+z2)}{2}\)，传动比公式\(i=\frac{z2}{z1}\)，可得：\(150=\frac{5(z1+z2)}{2}\)，即\(z1+z2=60\)；又\(i=\frac{z2}{z1}=2\)，即\(z2=2z1\)；联立解得\(z1=20\)，\(z2=40\)。分度圆直径\(d1=mz1=5×20=100mm\)，\(d2=mz2=5×40=200mm\)。2.（1）由余弦定理可得：\(\cos\angleBAD=\frac{AB^2+AD^2-BD^2}{2AB·AD}=\frac{50^2+130^2-120^2}{2×50×130}=\frac{1}{13}\)；\(\cos\angleCAD=\frac{AC^2+AD^2-CD^2}{2AC·AD}=\frac{(50+120)^2+130^2-100^2}{2×(50+120)×130}=\frac{12}{13}\)；极位夹角\(\theta=180°-\angleCAD+\angleBAD=180°-(\angleCAD-\angleBAD)=180°-\arccos\frac{12}{13}+\arccos\frac{1}{13}\approx39.2°\)。（2）行程速比系数\(K=\frac{180°+\theta}{180°-\theta}=\frac{180°+39.2°}{180°