机械原理期末考试测试题及答案

机械原理期末考试测试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1.平面机构中，每个低副引入的约束数为（）。A.1个B.2个C.3个D.4个答案：B解析：在平面机构中，低副分为转动副和移动副，每个低副都引入2个约束，限制了构件的两个移动自由度。2.机构具有确定运动的条件是（）。A.自由度大于零B.自由度大于零且自由度数等于原动件数C.自由度大于零且自由度数大于原动件数D.自由度大于零且自由度数小于原动件数答案：B解析：机构具有确定运动的条件是其自由度大于零，并且自由度数等于原动件的数目。只有这样，机构才能按照给定的运动规律进行运动。3.在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，为了获得双摇杆机构，其机架应取（）。A.最短杆B.最短杆的相邻杆C.最短杆的相对杆D.最长杆答案：C解析：根据铰链四杆机构的类型判别准则，当最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和时，取最短杆的相对杆为机架，可得到双摇杆机构。4.凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时，在运动阶段的前半程作（）。A.等加速运动B.等减速运动C.匀速运动D.先加速后减速运动答案：A解析：从动件按等加速等减速运动规律运动时，在运动阶段的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。5.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的重合度ε（）。A.小于1B.等于1C.大于1D.等于0答案：C解析：渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的重合度ε大于1，这意味着在传动过程中，同时参与啮合的轮齿对数多于1对，能够提高传动的平稳性和承载能力。6.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（）。A.两齿轮的模数和压力角分别相等B.两齿轮的齿数相等C.两齿轮的齿宽相等D.两齿轮的齿顶高系数相等答案：A解析：一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是两齿轮的模数和压力角分别相等，这样才能保证轮齿的齿廓形状和尺寸相匹配，实现正确的啮合传动。7.在蜗杆传动中，通常蜗杆为（）。A.主动件B.从动件C.有时是主动件，有时是从动件D.无法确定答案：A解析：在蜗杆传动中，由于蜗杆的螺旋升角较小，通常具有自锁性，所以一般蜗杆作为主动件，将运动和动力传递给蜗轮。8.带传动工作时，带中的应力是（）。A.静应力B.动应力C.不变应力D.均匀应力答案：B解析：带传动工作时，带中的应力是动应力，包括紧边和松边拉力产生的拉应力、离心力产生的离心拉应力以及带绕过带轮时产生的弯曲应力。9.链传动中，链条的节数最好取（）。A.奇数B.偶数C.任意数D.质数答案：B解析：链传动中，链条的节数最好取偶数，这样可以避免采用过渡链节。过渡链节的链板在工作时会受到附加的弯曲应力，降低链条的使用寿命。10.轴的材料主要采用（）。A.碳钢B.合金钢C.铸铁D.有色金属答案：A解析：轴的材料主要采用碳钢，因为碳钢具有良好的力学性能、加工性能和经济性。在一些特殊要求的场合，也会采用合金钢。二、判断题（每题2分，共20分）1.机构的自由度一定大于零。（）答案：错误解析：机构的自由度不一定大于零，当自由度小于等于零时，机构不能运动，成为一个刚性构架。2.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取哪一杆为机架，均为双摇杆机构。（）答案：正确解析：根据铰链四杆机构的类型判别准则，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，不论取哪一杆为机架，都只能得到双摇杆机构。3.凸轮机构中，从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲线。（）答案：正确解析：凸轮机构中，凸轮的轮廓曲线决定了从动件的位移、速度和加速度等运动规律。4.渐开线齿轮的齿廓形状取决于基圆的大小。（）答案：正确解析：渐开线的形状取决于基圆的大小，因此渐开线齿轮的齿廓形状也取决于基圆的大小。5.一对渐开线齿轮啮合传动时，其啮合角始终等于节圆压力角。（）答案：正确解析：一对渐开线齿轮啮合传动时，啮合角是指啮合线与过节点的公切线所夹的锐角，它始终等于节圆压力角。6.蜗杆传动的传动比等于蜗杆的头数与蜗轮的齿数之比。（）答案：错误解析：蜗杆传动的传动比等于蜗轮的齿数与蜗杆的头数之比。7.带传动的弹性滑动是不可避免的。（）答案：正确解析：由于带的弹性变形，带传动在工作时会产生弹性滑动，这是不可避免的。8.链传动的平均传动比是准确的，但瞬时传动比是变化的。（）答案：正确解析：链传动的平均传动比等于两链轮的齿数之比，是准确的。但由于链条在运动过程中存在多边形效应，使得瞬时传动比是变化的。9.轴上安装零件的轴段称为轴颈。（）答案：错误解析：轴上安装零件的轴段称为轴头，轴颈是轴与轴承配合的部分。10.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承发生疲劳点蚀前所能运转的总转数或工作小时数。（）答案：正确解析：这是滚动轴承基本额定寿命的定义。三、简答题（每题10分，共20分）1.简述平面机构自由度的计算方法，并说明计算自由度时应注意的事项。答：平面机构自由度的计算公式为：$F=3n-2P_{L}-P_{H}$，其中$n$为活动构件数，$P_{L}$为低副数，$P_{H}$为高副数。计算自由度时应注意以下事项：（1）复合铰链：两个以上的构件在同一处以转动副相连接时，就构成复合铰链。由$m$个构件组成的复合铰链应包含$m-1$个转动副。（2）局部自由度：在机构中，某些构件所具有的不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度。在计算自由度时，应将局部自由度除去。（3）虚约束：在机构中，有些约束对机构的运动实际上不起独立限制作用，这种约束称为虚约束。在计算自由度时，应将虚约束除去。常见的虚约束情况有：重复轨迹的虚约束、对称部分的虚约束、两构件间形成多个移动副且导路平行的虚约束、两构件间形成多个转动副且轴线重合的虚约束等。2.简述齿轮传动的特点。答：齿轮传动具有以下特点：（1）传动效率高：齿轮传动的效率一般可达95%-98%，能够有效地传递动力，减少能量损失。（2）传动比准确：齿轮传动的传动比等于两齿轮的齿数之比，在传动过程中能够保持恒定的传动比，保证了传动的准确性。（3）结构紧凑：与其他传动形式相比，齿轮传动可以在较小的空间内实现较大的传动比，结构比较紧凑。（4）工作可靠、寿命长：齿轮传动的承载能力较强，工作可靠，在正常使用和维护的情况下，具有较长的使用寿命。（5）可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动：通过不同类型的齿轮，如圆柱齿轮、锥齿轮和蜗杆蜗轮等，可以实现不同轴之间的传动。（6）制造和安装精度要求高：齿轮的制造和安装需要较高的精度，否则会影响传动的平稳性和噪声水平，增加制造成本。（7）不适用于远距离传动：由于齿轮传动需要通过轮齿的直接啮合来传递运动，因此不适用于远距离的传动。四、分析计算题（每题15分，共30分）1.计算如图所示平面机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动。已知机构中$n=5$，$P_{L}=7$，$P_{H}=0$。解：根据平面机构自由度计算公式$F=3n-2P_{L}-P_{H}$，将$n=5$，$P_{L}=7$，$P_{H}=0$代入公式可得：$F=3\times5-2\times7-0$$=15-14$$=1$由于该机构具有一个原动件（一般题目中若未明确说明，默认自由度等于原动件数时机构具有确定运动），自由度数等于原动件数，所以该机构具有确定的运动。2.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知$m=5mm$，$z_{1}=20$，$z_{2}=40$，$α=20^{\circ}$，$h_{a}^{}=1$，$c^{}=0.25$。试计算：（1）两轮的分度圆直径$d_{1}$、$d_{2}$；（2）两轮的齿顶圆直径$d_{a1}$、$d_{a2}$；（3）两轮的齿根圆直径$d_{f1}$、$d_{f2}$；（4）标准中心距$a$。解：（1）根据分度圆直径公式$d=mz$，可得：$d_{1}=mz_{1}=5\times20=100mm$$d_{2}=mz_{2}=5\times40=200mm$（2）根据齿顶圆直径公式$d_{a}=d+2h_{a}$，其中$h_{a}=h_{a}^{}m$，可得：$h_{a1}=h_{a}^{}m=1\times5=5mm$$d_{a1}=d_{1}+2h_{a1}=100+2\times5=110mm$$h_{a2}=h_{a}^{}m=1\times5=5mm$$d_{a2}=d_{2}+2h_{a2}=200+2\times5=210mm$（3）根据齿根圆直径公式$d_{f}=d-2h_{f}$，其中$h_{f}=(h_{a}^{}+c^{})m$，可得：$h_{f1}=(h_{a}^{}+c^{})m=(1+0.25)\times5=6.25mm$$d_{f1}=d_{1}-2h_{f1}