机械原理考试试题及答案

机械原理考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.构件是机械中独立的（）单元。A.运动B.制造C.装配D.设计答案：A解析：构件是机械中独立的运动单元，而零件是机械中独立的制造单元。所以本题选A。2.平面机构中，每个低副引入的约束为（）。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，每个低副引入2个约束。所以本题选B。3.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1D.自由度等于原动件数答案：B解析：机构具有确定运动的条件是自由度大于零且自由度数等于原动件数。只有满足这个条件，机构才能按照给定的运动规律运动。所以本题选B。4.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（）。A.模数相等B.压力角相等C.模数和压力角分别相等D.齿厚和齿槽宽分别相等答案：C解析：一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是模数和压力角分别相等。模数决定了齿轮的大小，压力角决定了齿廓的形状，只有两者都相等，齿轮才能正确啮合。所以本题选C。5.渐开线齿轮的齿廓形状取决于（）。A.模数B.压力角C.齿数D.基圆半径答案：D解析：渐开线的形成取决于基圆，基圆半径不同，渐开线的形状也不同，所以渐开线齿轮的齿廓形状取决于基圆半径。所以本题选D。6.在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自转，又作公转的齿轮，称为（）。A.中心轮B.行星轮C.系杆D.太阳轮答案：B解析：在周转轮系中，行星轮的轴线位置是变动的，它既绕自身轴线自转，又绕中心轮轴线公转。所以本题选B。7.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，则为了获得曲柄摇杆机构，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.任何一杆答案：B解析：根据铰链四杆机构的曲柄存在条件，当最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和时，取最短杆的相邻杆为机架，可得到曲柄摇杆机构。所以本题选B。8.凸轮机构中，（）凸轮机构的从动件的运动规律可以任意拟定。A.盘形B.圆柱C.平底D.尖顶答案：D解析：尖顶从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意拟定的运动规律。所以本题选D。9.机器运转出现周期性速度波动的原因是（）。A.机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡B.机器中各驱动力作的功与各阻力作的功不相等C.在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率与阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期D.机器中各运动副的位置布置不合理答案：C解析：机器运转出现周期性速度波动的原因是在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率与阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期。所以本题选C。10.机械效率的计算式为（）。A.$\eta=\frac{W_{r}}{W_{d}}$B.$\eta=\frac{W_{d}}{W_{r}}$C.$\eta=\frac{P_{r}}{P_{d}}$D.$\eta=\frac{P_{d}}{P_{r}}$答案：C解析：机械效率是指有效功率与输入功率之比，即$\eta=\frac{P_{r}}{P_{d}}$，其中$P_{r}$为有效功率，$P_{d}$为输入功率。所以本题选C。二、填空题（每题2分，共20分）1.机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的________。答案：自由度解析：这是自由度的定义，机构的自由度决定了机构具有确定运动时所需给定的独立运动参数的数目。2.平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30mm，b=50mm，c=80mm，d=90mm，当以a为机架，则该四杆机构为________。答案：双曲柄机构解析：因为$a+d=30+90=120mm$，$b+c=50+80=130mm$，$a+d<b+c$，且以最短杆a为机架，根据铰链四杆机构的类型判断，此时为双曲柄机构。3.渐开线齿廓上任意一点的法线与基圆________。答案：相切解析：这是渐开线的重要性质，渐开线齿廓上任意一点的法线必定与基圆相切。4.一对渐开线齿轮传动时，其中心距可在一定范围内变动，而传动比________。答案：不变解析：渐开线齿轮传动具有可分性，即中心距在一定范围内变动时，传动比保持不变。5.周转轮系由________、行星轮、系杆和中心轮组成。答案：行星轮解析：周转轮系的基本组成部分包括行星轮、系杆和中心轮。6.凸轮机构中，从动件的常用运动规律有等速运动、等加速等减速运动、________等。答案：余弦加速度运动解析：从动件的常用运动规律除了等速运动、等加速等减速运动外，还有余弦加速度运动等。7.机器中安装飞轮的目的是________。答案：调节周期性速度波动解析：飞轮可以储存和释放能量，从而调节机器的周期性速度波动，使机器运转更加平稳。8.机械的自锁是指由于________的原因，出现无论驱动力如何增大，机械都无法运动的现象。答案：摩擦解析：当机构中存在摩擦，且满足一定条件时，会出现自锁现象，即无论驱动力如何增大，机械都无法运动。9.平面连杆机构中，行程速比系数$K$与极位夹角$\theta$的关系是$K=$________。答案：$\frac{180^{\circ}+\theta}{180^{\circ}-\theta}$解析：这是行程速比系数与极位夹角的计算公式。10.齿轮的模数$m$反映了齿轮轮齿的________。答案：大小解析：模数是决定齿轮尺寸的一个重要参数，模数越大，轮齿越大。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述机构运动简图的作用和绘制步骤。答案：作用：-机构运动简图能够抛开机构的复杂外形和具体构造，清晰地表达机构的运动原理和运动传递关系，便于对机构进行运动分析和动力分析。-可以用简单的图形和符号准确地表示机构的类型和结构特点，为机构的设计、改进和创新提供基础。-有助于在设计过程中比较不同方案的优劣，选择最佳的机构方案。绘制步骤：-分析机构的组成和运动情况，确定机构的原动件、从动件和机架。-测量各运动副之间的相对位置尺寸，如转动副的中心距、移动副的行程等。-选择合适的比例尺，用规定的运动副符号和构件表示方法绘制机构运动简图。通常从原动件开始，依次画出各构件和运动副，确保图形的准确性和规范性。-标注构件的编号和运动副的符号，必要时注明原动件的运动方向。2.说明渐开线齿轮传动的特点。答案：-传动比恒定：由于渐开线齿轮的齿廓啮合特性，不论两齿轮的中心距有微小的变化，其传动比始终保持不变，这保证了传动的平稳性和准确性。-可分性：渐开线齿轮传动的中心距可以在一定范围内变动而不影响传动比，这使得齿轮的制造和安装误差对传动性能的影响较小，便于齿轮的设计和制造。-齿廓间正压力方向不变：在啮合过程中，齿廓间的正压力方向始终沿着啮合线，且啮合线为一条直线，这使得齿轮传动的受力情况较为稳定，有利于提高齿轮的使用寿命。-重合度较大：重合度是衡量齿轮传动连续性和平稳性的重要指标，渐开线齿轮的重合度一般较大，这意味着同时参与啮合的轮齿对数较多，可提高齿轮的承载能力和传动的平稳性。-加工工艺性好：渐开线齿廓可以用标准刀具进行加工，如齿轮铣刀、滚刀等，加工方法简单，成本较低。3.简述飞轮调速的原理。答案：飞轮调速的原理基于能量守恒定律。在机器运转过程中，当驱动力所作的功大于阻力所作的功时，机器的动能增加，转速上升；当驱动力所作的功小于阻力所作的功时，机器的动能减少，转速下降。飞轮具有较大的转动惯量，当机器出现盈功（驱动力功大于阻力功）时，飞轮将多余的能量储存起来，以动能的形式存储在飞轮中，使机器的转速上升幅度减小；当机器出现亏功（驱动力功小于阻力功）时，飞轮将储存的能量释放出来，补充机器所需的能量，使机器的转速下降幅度减小。通过这种方式，飞轮可以调节机器的速度波动，使机器的转速在一个相对稳定的范围内变化，从而保证机器的正常运转。四、计算题（每题15分，共30分）1.计算如图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动。图中，标有箭头的构件为原动件。（图略，机构为一个包含转动副和移动副的平面机构，有5个活动构件，7个低副，0个高副）答案：根据平面机构自由度计算公式$F=3n-2P_{L}-P_{H}$，其中$n$为活动构件数，$P_{L}$为低副数，$P_{H}$为高副数。已知$n=5$，$P_{L}=7$，$P_{H}=0$，则：$F=3\times5-2\times7-0=15-14=1$因为原动件数等于自由度（题中标有箭头的原动件数为1），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，已知模数$m=5mm$，齿数$z_{1}=20$，$z_{2}=40$，求：（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）两轮的中心距$a$。答案：（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$（2）对于标准直齿圆柱齿轮，齿顶高系数$h_{a}^{}=1$，则齿顶圆直径公