机械原理考试题+参考答案

机械原理考试题+参考答案机械原理考试题一、选择题（每题3分，共30分）1.机构具有确定运动的条件是（）。A.自由度大于零B.自由度大于零且等于原动件数C.自由度大于原动件数D.自由度小于原动件数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为机架时，该机构为（）。A.双曲柄机构B.双摇杆机构C.曲柄摇杆机构D.无法确定3.凸轮机构中，从动件的运动规律是由（）决定的。A.凸轮的轮廓曲线B.凸轮的转速C.凸轮的尺寸D.从动件的形状4.渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数是（）。A.14B.17C.20D.255.在齿轮传动中，为了减小动载荷，可采取的措施是（）。A.增大模数B.提高齿轮的制造精度C.增加齿数D.减小齿宽6.带传动中，带在带轮上的包角越大，带所能传递的功率（）。A.越大B.越小C.不变D.无法确定7.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8.轴按承载性质可分为（）。A.转轴、心轴和传动轴B.直轴、曲轴和软轴C.实心轴和空心轴D.阶梯轴和光轴9.滑动轴承中，为了提高轴承的承载能力，可采取的措施是（）。A.减小轴颈直径B.增大宽径比C.降低润滑油的粘度D.减小轴颈和轴承孔的配合间隙10.联轴器和离合器的主要作用是（）。A.缓冲、减振B.传递运动和转矩C.防止机器发生过载D.补偿两轴的相对位移二、判断题（每题2分，共20分）1.机构的自由度一定大于零。（）2.平面四杆机构中，最短杆一定是曲柄。（）3.凸轮机构中，从动件的运动规律与凸轮的轮廓曲线无关。（）4.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于基圆的大小。（）5.齿轮传动中，重合度越大，传动越平稳。（）6.带传动中，带的弹性滑动是不可避免的。（）7.链传动中，链条的平均速度是恒定的。（）8.轴的强度计算方法有按扭转强度计算、按弯扭合成强度计算和按疲劳强度精确计算。（）9.滑动轴承中，润滑油的粘度越大，承载能力越强。（）10.联轴器和离合器的区别在于：联轴器在机器运转过程中不能分离两轴，而离合器可以。（）三、简答题（每题10分，共30分）1.简述机构具有确定运动的条件，并举例说明。2.什么是齿轮的根切现象？产生根切的原因是什么？如何避免根切？3.带传动的弹性滑动和打滑是如何产生的？两者的主要区别是什么？四、计算题（每题10分，共20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。图中箭头所示为原动件。（此处应插入机构图，但由于文本形式限制无法呈现，假设该机构由7个活动构件，10个低副和0个高副组成）2.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=5mm，齿数z₁=20，z₂=50，试计算：（1）两轮的分度圆直径d₁、d₂；（2）两轮的齿顶圆直径da₁、da₂；（3）两轮的齿根圆直径df₁、df₂；（4）标准中心距a。机械原理考试参考答案一、选择题1.答案：B解析：机构具有确定运动的条件是自由度大于零且等于原动件数。只有当原动件的数目与机构的自由度相等时，机构才具有确定的运动。如果自由度小于原动件数，机构会被破坏；如果自由度大于原动件数，机构运动不确定。所以选项B正确。2.答案：A解析：根据平面四杆机构的曲柄存在条件，首先判断是否满足杆长条件，即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。在此题中，\(a+d=30+90=120mm\)，\(b+c=50+80=130mm\)，满足杆长条件。当以最短杆\(a\)为机架时，该机构为双曲柄机构。所以选项A正确。3.答案：A解析：凸轮机构中，从动件的运动规律是由凸轮的轮廓曲线决定的。凸轮轮廓曲线的形状不同，从动件的位移、速度和加速度等运动参数也不同。凸轮的转速影响从动件的运动速度，但不决定其运动规律；凸轮的尺寸主要影响机构的结构和承载能力；从动件的形状对其运动规律影响较小。所以选项A正确。4.答案：B解析：渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数是17。当齿数小于17时，采用范成法加工齿轮会出现根切现象，根切会削弱轮齿的强度，降低齿轮的使用寿命。所以选项B正确。5.答案：B解析：在齿轮传动中，动载荷主要是由于齿轮的制造和安装误差引起的。提高齿轮的制造精度可以减小这些误差，从而减小动载荷。增大模数会使齿轮尺寸增大，对减小动载荷作用不大；增加齿数会使重合度增大，提高传动平稳性，但对减小动载荷效果不明显；减小齿宽会降低齿轮的承载能力，与减小动载荷无关。所以选项B正确。6.答案：A解析：带传动中，带在带轮上的包角越大，带与带轮之间的摩擦力就越大，带所能传递的功率也就越大。包角是影响带传动能力的重要因素之一。所以选项A正确。7.答案：B解析：链传动中，链条的节数最好取偶数。因为当链条节数为偶数时，链条的接头处可以采用开口销或弹簧卡片等简单的连接方式；当链条节数为奇数时，需要采用过渡链节，过渡链节的强度较低，会降低链条的使用寿命。所以选项B正确。8.答案：A解析：轴按承载性质可分为转轴、心轴和传动轴。转轴既承受转矩又承受弯矩；心轴只承受弯矩不承受转矩；传动轴主要承受转矩。直轴、曲轴和软轴是按轴的形状分类；实心轴和空心轴是按轴的结构分类；阶梯轴和光轴是按轴的外形分类。所以选项A正确。9.答案：B解析：滑动轴承中，增大宽径比可以提高轴承的承载能力。宽径比增大，轴承的承载面积增大，能够承受更大的载荷。减小轴颈直径会减小承载面积，降低承载能力；降低润滑油的粘度会使油膜厚度减小，承载能力下降；减小轴颈和轴承孔的配合间隙可能会导致润滑不良，增加磨损。所以选项B正确。10.答案：B解析：联轴器和离合器的主要作用是传递运动和转矩。联轴器用于将两轴连接在一起，使它们一起转动并传递转矩；离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴，以实现运动和转矩的传递或切断。缓冲、减振是弹性联轴器的附加作用；防止机器发生过载是安全联轴器和离合器的特殊功能；补偿两轴的相对位移是一些联轴器的功能之一，但不是主要作用。所以选项B正确。二、判断题1.答案：错误解析：机构的自由度不一定大于零。当机构的自由度等于零或小于零时，机构不能运动或成为刚性桁架。只有自由度大于零且等于原动件数时，机构才具有确定的运动。所以该说法错误。2.答案：错误解析：平面四杆机构中，最短杆不一定是曲柄。要使最短杆成为曲柄，需要满足杆长条件，即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，并且还要根据机架的选择来确定。当不满足杆长条件时，无论机架如何选择，都不存在曲柄。所以该说法错误。3.答案：错误解析：凸轮机构中，从动件的运动规律与凸轮的轮廓曲线密切相关。凸轮轮廓曲线的形状决定了从动件的位移、速度和加速度等运动参数。不同的凸轮轮廓曲线会使从动件产生不同的运动规律。所以该说法错误。4.答案：正确解析：渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于基圆的大小。基圆半径越大，渐开线越平直；基圆半径越小，渐开线越弯曲。渐开线是由基圆上的一点在平面上作纯滚动时所形成的轨迹，所以基圆的大小决定了渐开线的形状，进而决定了齿轮齿廓曲线的形状。所以该说法正确。5.答案：正确解析：齿轮传动中，重合度越大，意味着同时参与啮合的轮齿对数越多，传动越平稳。重合度反映了齿轮传动的连续性和承载能力，重合度大可以减小单对轮齿的载荷，降低振动和噪声，提高传动的平稳性和可靠性。所以该说法正确。6.答案：正确解析：带传动中，带的弹性滑动是不可避免的。由于带是弹性体，在传动过程中，带的紧边和松边拉力不同，导致带的伸长量不同，从而使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动会使带传动的传动比不准确，降低传动效率，但它是带传动的固有特性，无法完全消除。所以该说法正确。7.答案：错误解析：链传动中，链条的平均速度是恒定的，但瞬时速度是变化的。由于链条绕在链轮上形成多边形，链条在运动过程中会产生速度波动，这种速度波动会导致链传动的运动不均匀性和动载荷。所以该说法错误。8.答案：正确解析：轴的强度计算方法有按扭转强度计算、按弯扭合成强度计算和按疲劳强度精确计算。按扭转强度计算适用于只承受转矩或主要承受转矩的轴；按弯扭合成强度计算适用于同时承受转矩和弯矩的轴；按疲劳强度精确计算适用于对轴的强度和可靠性要求较高的场合。所以该说法正确。9.答案：正确解析：滑动轴承中，润滑油的粘度越大，在轴颈和轴承孔之间形成的油膜越厚，承载能力越强。但粘度也不能过大，否则会增加摩擦功耗，降低传动效率。所以该说法正确。10.答案：正确解析：联轴器和离合器的区别在于：联轴器在机器运转过程中不能分离两轴，只有在机器停止运转后才能通过拆卸来分离两轴；而离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴，以实现运动和转矩的传递或切断。所以该说法正确。三、简答题1.解答：机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零且等于原动件数。例如，在常见的曲柄摇杆机构中，该机构有3个活动构件，4个低副（转动副），根据自由度计算公式\(F=3n-2PL-PH\)（其中\(n\)为活动构件数，\(PL\)为低副数，\(PH\)为高副数），可得\(F=3×3-2×4-0=1\)。当给该机构一个原动件（如使曲柄为原动件），原动件数等于自由度，机构就具有确定的运动，曲柄作整周转动，摇杆作往复摆动。2.解答：齿轮的根切现象是指用范成法加工齿轮时，刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过了被加工齿轮的啮合极限点，刀具会把齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分的现象。产生根切的原因是刀具的齿顶线超过了理论啮合线与被加工齿轮基圆的切点（啮合极限点）。当被加工齿轮的齿数较少时，其基圆半径较小，理论啮合线较短，容易出现刀具齿顶线超过啮合极限点的情况，从而产生根切。避免根切的方法有：（1）增大齿轮的齿数，使基圆半径增大，理论啮合线变长，减少根切的可能性；（2）采用变位齿轮，通过改变刀具与轮坯的相对位置，使刀具的齿顶线不超过啮合极限点；（3）采用圆弧齿轮等非渐开线齿轮，从根本上避免根切问题。3.解答：带传动的弹性滑动是由于带是弹性体，在传动过程中，带的紧边和松边拉力不同，导致带的伸长量不同。带在绕过主动轮时，带的拉力从紧边拉力逐渐减小到松边拉力，带的伸长量逐渐减小，带相对于主动轮向后滑动；带在绕过从动轮时，带的拉力从松边拉力逐渐增大到紧边拉力，带的伸长量逐渐增大，带相对于从动轮向前滑动。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动称为弹性滑动。带传动的打滑是当外载荷超过带与带轮之间的最大摩擦力时，带与带轮之间发生的全面滑动现象。两者的主要区别在于：弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的，它会使带传动的传动比不准确，降低传动效率，但不会导致传动失效；而打滑是一种过载现象，是可以避免的，打滑会使带传动失去传动能力，甚至损坏带和带轮。四、计算题1.解答：根据机构自由度计算公式\(F=3n-2PL-PH\)，已知\(n=7\)（活动构件数），\(PL=10\)（低副数），\(PH=0\)（高副数），则：\(F=3×7-2×10-0=21-20=1\)因为原动件数等于自由度（题目中箭头所示为原动件，假设原动件数为1），所以该机构具有确定的运动。2.解答：（1）根据分度圆直径公式\(d=mz\)，可得：\(d₁=mz₁=5×20=100mm\)\(d₂=mz₂=5×50=250mm\)（2）对于标准直齿圆柱齿轮，齿顶高系数\(ha=1\)，则齿顶圆直径公式为\(da=d+2ham\)，可得：\(da₁=d₁+2ham=100+2×1×5=110mm\)\(da₂=d₂+