2025年上海大学机械真题及答案

2025年上海大学机械练习题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.某平面机构由5个活动构件组成，其中包含3个转动副、2个移动副和1个高副，且存在1个局部自由度和1个虚约束。该机构的自由度为（）。A.0B.1C.2D.32.设计滚子从动件盘形凸轮机构时，若凸轮实际轮廓出现尖点，主要原因是（）。A.基圆半径过大B.滚子半径过小C.滚子半径大于理论轮廓的最小曲率半径D.从动件运动规律选择不当3.一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，小齿轮齿数z₁=20，大齿轮齿数z₂=60，传动比i=3，其重合度εα=1.6，则同时啮合的齿对数在（）范围内变化。A.1~2B.2~3C.1~1.6D.1.6~24.带传动中，若主动轮直径D₁=100mm，从动轮直径D₂=200mm，中心距a=500mm，则小带轮包角α₁约为（）（sinθ≈θ，θ以弧度计）。A.150°B.160°C.170°D.180°5.某滚动轴承的基本额定动载荷C=50kN，当量动载荷P=10kN，工作转速n=1000r/min，若要求寿命L₁₀h≥10000h，则该轴承的寿命系数需满足（）（寿命公式：L₁₀=(C/P)^ε×10^6/(60n)，ε=3）。A.≥1B.≥1.5C.≥2D.≥2.56.转轴受对称循环弯曲应力时，其许用应力应取（）。A.材料的抗拉强度B.材料的屈服强度C.弯曲疲劳极限除以安全系数D.扭转疲劳极限除以安全系数7.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，且以最短杆的邻边为机架，则机构为（）。A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.导杆机构8.蜗杆传动中，提高传动效率最有效的措施是（）。A.增大蜗杆头数B.增大模数C.减小蜗杆分度圆直径D.降低齿面粗糙度9.机械平衡中，动平衡的条件是（）。A.惯性力的矢量和为零B.惯性力偶矩的矢量和为零C.惯性力和惯性力偶矩的矢量和均为零D.质心加速度为零10.某机械系统等效动力学模型中，等效转动惯量J=2kg·m²，等效驱动力矩Md=10N·m（常数），等效阻力矩Mr=4θ（θ为转角，单位rad），则系统的角加速度α为（）。A.(10-4θ)/2B.(10-4θ)/θC.(10+4θ)/2D.(10+4θ)/θ二、填空题（每题2分，共20分）1.平面机构中，每个低副引入______个约束，每个高副引入______个约束。2.标准直齿圆柱齿轮的齿顶高系数hₐ=______，顶隙系数c=______（正常齿制）。3.滑动轴承的摩擦状态分为干摩擦、边界摩擦、______和______。4.带传动的最大有效拉力Fec与初拉力F₀、摩擦系数f、包角α的关系为Fec=______。5.轴的弯扭合成强度校核中，对于不变的扭矩，折合系数α取______；对于对称循环扭矩，α取______。6.滚动轴承的基本额定寿命是指______%的轴承在额定动载荷下能达到的寿命。7.凸轮机构中，从动件常用的运动规律有等速运动、等加速等减速运动、______和______。8.机械效率η=______，其值总______1（填“大于”或“小于”）。9.刚体绕定轴转动的转动惯量J=______，其大小与______和______有关。10.机械振动按激励类型分为自由振动、______和______。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述平面连杆机构急回特性的判断方法及其工程应用实例。2.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的设计准则分别是什么？设计时如何选择以哪项强度为主？3.滚动轴承组合设计中，常用的轴向固定方法有哪些？各适用于什么场合？4.带传动的弹性滑动与打滑有何区别？弹性滑动会导致哪些后果？5.机械系统动力学中，建立等效动力学模型的原则是什么？如何确定等效转动惯量和等效力矩？四、计算题（共40分）1.（10分）如图1所示平面机构（注：图中未画出，文字描述：构件1为主动件，绕A转动；构件2与1在B点铰接，与3在C点铰接；构件3与4在D点铰接，4为滑块，沿水平导轨移动；E为构件2上的滚子，与固定凸轮5接触形成高副；F为构件3上的局部自由度滚子）。已知活动构件数n=5，低副数PL=6（其中转动副5个，移动副1个），高副数PH=1，局部自由度FL=1，虚约束FC=0。试计算机构自由度，并判断是否具有确定运动（需写出公式）。2.（10分）一对标准斜齿圆柱齿轮传动，已知法面模数mn=3mm，法面压力角αn=20°，螺旋角β=15°，小齿轮齿数z₁=25，大齿轮齿数z₂=75，中心距a=150mm。试计算：（1）端面模数mt；（2）小齿轮分度圆直径d₁；（3）齿顶圆直径da₁（齿顶高系数hₐn=1）。3.（10分）某转轴由45钢制造（σb=600MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa），危险截面处的弯矩M=500N·m，扭矩T=300N·m，轴径d=40mm，应力集中系数Kσ=1.5，Kτ=1.3，尺寸系数εσ=0.85，表面质量系数βσ=0.9，安全系数S=1.5。试校核该截面的强度（弯扭合成时取α=0.6）。4.（10分）某机械系统的等效转动惯量J=10kg·m²，等效驱动力矩Md=200N·m（常数），等效阻力矩Mr=50ω（ω为角速度，单位rad/s）。初始时系统静止（ω₀=0），求：（1）系统的角加速度α与角速度ω的关系式；（2）系统达到稳定运转时的角速度ωs；（3）从启动到角速度达到0.9ωs所需的时间t（提示：∫dω/(a-bω)=-ln(a-bω)/b+C）。答案一、选择题1.B2.C3.A4.B5.C6.C7.A8.A9.C10.A二、填空题1.2；12.1；0.253.混合摩擦；流体摩擦4.2F₀(1-e^(-fα))/(1+e^(-fα))5.0.3；16.907.简谐运动；正弦加速度运动8.输出功/输入功；小于9.∫r²dm；质量分布；转轴位置10.受迫振动；自激振动三、简答题1.判断方法：计算行程速比系数K=(180°+θ)/(180°-θ)，若K>1则存在急回特性（θ为极位夹角）。工程应用：如牛头刨床的进给机构、颚式破碎机的动颚驱动，利用急回特性缩短非工作行程时间，提高效率。2.接触疲劳强度设计准则：σH≤[σH]，防止齿面点蚀；弯曲疲劳强度设计准则：σF≤[σF]，防止齿根折断。设计时，软齿面（≤350HBS）一般以接触强度为主，硬齿面（>350HBS）通常先按弯曲强度设计，再校核接触强度。3.轴向固定方法：①两端固定（两端单向固定），适用于温度变化小、跨距短的轴；②一端固定一端游动，适用于温度变化大、跨距长的轴；③两端游动，适用于人字齿轮轴等需要双向游动的场合。4.区别：弹性滑动是带的弹性变形引起的局部相对滑动（不可避免），打滑是过载引起的全面滑动（可避免）。后果：弹性滑动导致从动轮转速低于理论值（传动比不准确）、带磨损发热；打滑导致传动失效、带严重磨损。5.原则：保持系统动能和功率不变。等效转动惯量J的确定：J=∑(mivi²/ω²+Jiωi²/ω²)；等效力矩M的确定：M=∑(Fivicosαi/ω±Miωi/ω)，其中“+”为驱动力矩，“-”为阻力矩。四、计算题1.自由度F=3n-2PL-PH-FL=3×5-2×6-1-1=15-12-1-1=1。因自由度F=1且有1个原动件，故机构具有确定运动。2.（1）mt=mn/cosβ=3/cos15°≈3.106mm；（2）d₁=mtz₁=3.106×25≈77.65mm；（3）da₁=d₁+2hₐnmn=77.65+2×1×3=83.65mm。3.弯曲应力σ=32M/(πd³)=32×500/(π×0.04³)≈254.6MPa；扭转切应力τ=16T/(πd³)=16×300/(π×0.04³)≈76.4MPa；当量应力σe=√(σ²+(ατ)²)=√(254.6²+(0.6×76.4)²)≈257.4MPa；许用应力[σ-1]=(Kσ/(εσβσ))σ-1/S=(1.5/(0.85×0.9))×275/1.5≈340.7MPa；因σe=257.4MPa<[σ-1]，故强度足够。4.（1）由转