2026年《机械原理》试题及答案

2026年《机械原理》试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.平面机构中，低副作为面接触的运动副，引入的约束数量为：A.1B.2C.3D.0答案B2.设计对心直动从动件盘形凸轮机构时，为保证机构不发生自锁且传动高效，应满足：A.最大压力角大于许用压力角B.基圆半径越小越好C.最大压力角小于等于许用压力角D.压力角与传动性能无关答案C3.正常齿制（ha*=A.14B.17C.21D.25答案B4.根据格拉霍夫定理，若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则机构：A.一定存在曲柄B.无曲柄存在，为双摇杆机构C.最短杆为机架时存在曲柄D.最长杆为连架杆时存在曲柄答案B5.周转轮系中，用于支撑行星轮、带动行星轮绕固定中心轮轴线公转的构件是：A.太阳轮B.中心轮C.系杆（行星架）D.机架答案C6.机械发生自锁的本质原因是：A.驱动力数值过小B.生产阻力过大C.驱动力的有效分力小于等于由其引起的摩擦力D.机械传动效率大于1答案C7.刚性转子动平衡的平衡条件是：A.转子上各偏心质量的惯性力合力为零B.转子上各偏心质量的惯性力偶矩合力矩为零C.惯性力合力为零，且惯性力组成的合力偶矩也为零D.仅需平衡单个平面的质径积答案C8.下列机构中，可将连续回转运动转换为往复直线移动的是：A.双曲柄机构B.曲柄滑块机构C.槽轮机构D.齿式棘轮机构答案B9.一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动时，实际啮合线的轨迹是：A.两齿轮基圆的内公切线B.两齿轮分度圆的公切线C.两齿轮齿顶圆的公切线D.两齿轮齿根圆的公切线答案A10.采用飞轮进行机械周期性速度波动调节时，为减小飞轮所需转动惯量、降低结构重量，飞轮应优先安装在：A.低速轴B.高速轴C.中间转速轴D.任意转速轴，效果相同答案B二、判断题（每题1分，共10分）1.虚约束是对机构运动无实际限制的重复约束，因此机构设计中应完全避免使用虚约束。答案错误2.凸轮机构的压力角是指轮廓接触点的法线方向（不计摩擦时的作用力方向）与从动件上力作用点速度方向所夹的锐角。答案正确3.标准渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆上，齿厚与齿槽宽相等。答案正确4.定轴轮系传动比计算中，外啮合圆柱齿轮的次数决定输出轴转向，每增加一次外啮合，输出轴转向反转一次。答案正确5.铰链四杆机构的传动角越大，机构的传力性能越差，摩擦损耗越大。答案错误6.渐开线齿廓的形状由基圆半径决定，基圆半径越大，渐开线轮廓越平直。答案正确7.槽轮机构的径向槽数量越多，槽轮转动时的角加速度越小，运动平稳性越好。答案正确8.机械自锁时，无论驱动力增大到多少，都无法驱动机构运动，此时机械效率小于等于0。答案正确9.对于宽径比小于1/5的盘形刚性转子，仅需进行静平衡即可满足工作要求。答案正确10.棘轮机构仅能实现单向间歇运动，无法实现双向驱动。答案错误三、填空题（每空1分，共15分）1.平面机构自由度的计算公式为F=3n−22.按从动件端部形状划分，常用凸轮机构可分为____从动件、滚子从动件、____从动件三类。3.标准渐开线直齿圆柱齿轮的五个独立基本参数为：齿数z、模数m、分度圆压力角α、______、顶隙系数c*4.铰链四杆机构的三种基本形式为曲柄摇杆机构、____机构、____机构。5.铰链四杆机构中，当原动件做等速连续转动时，从动件回程平均速度大于工作行程平均速度的特性称为____特性，该特性的显著程度可用____系数K衡量。6.轮系按照运转时各齿轮轴线的空间位置是否固定，可分为____轮系、____轮系，以及由两类组合构成的混合轮系。7.刚性转子的平衡设计包含两类：用于宽径比小于1/5盘类转子的____平衡，以及用于宽转子的____平衡。8.机械的速度波动分为两类，其中可通过安装飞轮进行调节的是______速度波动。9.除棘轮机构、不完全齿轮机构外，工程中常用的典型间歇运动机构还有______机构（又称马尔他机构）。答案1.活动构件；局部自由度2.尖顶；平底3.齿顶高系数h4.双曲柄；双摇杆5.急回；行程速比6.定轴；周转7.静；动8.周期性9.槽轮四、简答题（每题5分，共20分）1.简述计算平面机构自由度时需要处理的三类特殊结构的含义与基本处理方法。答案三类特殊结构及处理方法为：（1）复合铰链：两个以上构件在同一轴线处铰接形成的运动副，k个构件汇交的复合铰链包含k−（2）局部自由度：不影响机构整体输入输出运动关系的构件自由度，典型如凸轮机构的滚子自转，计算时需将产生局部自由度的构件与相邻构件视为固连，剔除虚假自由度；（1.5分）（3）虚约束：对机构运动无实际限制的重复约束，多为提升结构刚度、改善受力设置，计算时需去除虚约束对应的运动副，避免重复计数约束。（1.5分）2.简述铰链四杆机构存在曲柄的充要条件。答案铰链四杆机构存在曲柄需同时满足两个条件：（1）杆长条件：机构中最短构件与最长构件的长度之和小于等于其余两构件的长度之和（满足格拉霍夫准则）；（3分）（2）机架条件：取最短构件本身或最短构件的相邻构件为机架，此时最短构件或最短构件的邻边可作为能整周回转的曲柄。（2分）3.简述凸轮机构压力角的定义，以及压力角大小对机构工作性能的影响。答案（1）定义：凸轮与从动件接触点处，不计摩擦时凸轮对从动件的作用力方向（轮廓法线方向）与从动件上力作用点的速度方向所夹的锐角，即为该位置的机构压力角。（2分）（2）性能影响：压力角越大，驱动力中沿从动件运动方向的有效分力越小，垂直导路方向的有害分力越大，会导致摩擦阻力增大、传动效率降低，压力角超过许用值时机构会发生自锁；但压力角过小会导致凸轮基圆半径过大，机构整体尺寸增加。设计时需在保证最大压力角不超过许用值的前提下，尽量紧凑结构尺寸。（3分）4.简述轮系在机械传动中的主要功用。答案轮系的主要功用包括：（1）实现大传动比的减速或增速传动，避免单对齿轮传动尺寸过大、结构笨重；（1分）（2）实现相距较远两轴之间的传动，减小齿轮尺寸，节约材料；（1分）（3）实现从动轴的多级变速、换向传动，如机床变速箱的滑移齿轮轮系；（1分）（4）实现运动的合成与分解，如汽车差速器可将输入运动分解为两侧车轮的差速转动；（1分）（5）利用周转轮系可在小尺寸、轻重量条件下实现大功率传动。（1分）五、计算与分析题（共35分）1.（7分）某平面冲压机构组成如下：①原动件为偏心圆盘凸轮1，绕固定铰链O做等速回转；②凸轮外缘与铰接在摆杆3上的滚子2接触，推动摆杆3绕固定铰链B往复摆动；③摆杆另一端D与连杆5铰接，连杆5另一端与冲压滑块4（压头）铰接，滑块沿机架竖直导路上下移动；④为提升滑块刚度，在滑块两侧增设与主导向轨平行的辅助导向导轨，该导轨不限制滑块既定运动；⑤滚子可绕自身铰接轴自由转动。要求：（1）指出机构中局部自由度、虚约束的位置；（2）计算机构自由度，判断原动件数量为1时机构是否有确定运动。答案（1）特殊结构识别：滚子2绕自身铰接轴的自转为局部自由度（2分）；滑块两侧增设的平行辅助导向导轨为虚约束（2分），机构无复合铰链。（2）自由度计算：去除局部自由度（将滚子与摆杆固连）、去除虚约束（仅保留主导向轨的移动副）后，活动构件数n=4（凸轮1、摆杆3、连杆5、滑块4）；低副数PLF机构自由度为1，与原动件数量相等，因此机构具有确定运动。（3分）2.（9分）已知铰链四杆机构ABCD各杆长度为：机架lAD=120（1）判断机构是否满足格拉霍夫杆长条件，指出机构类型；（2）若机构极位夹角θ=22∘（3）说明机构最小传动角的出现位置，以及传动角对传力性能的影响。答案（1）杆长验证：机构最短杆为AB（30mm），最长杆为AD（120mm），两者长度和为30+120=150m（2）行程速比系数计算：K（2分）（3）曲柄为原动件的曲柄摇杆机构，最小传动角出现在曲柄与机架两次共线的位置（1分）；传动角为压力角的余角，传动角越大，有效传力分力越大，摩擦损耗越小，传力性能越好，设计时需保证最小传动角大于许用传动角。（1分）3.（9分）已知一对正常齿制标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，参数为：m=4mm，α=20∘，h（1）两齿轮的分度圆直径d1、d（2）两齿轮的齿顶圆直径da1、da2，基圆直径（3）标准安装中心距a与啮合角α′答案（1）分度圆直径按d=mz计算：d（2）齿顶圆直径按da=d+2ha*m计算：d（3）标准安装中心距为两轮分度圆半径之和：a（2分）标准安装时节圆与分度圆重合，因此啮合角等于分度圆压力角，即α′4.（10分）某减速轮系结构如下：①输入轴上固定齿轮1，z1=20，与齿轮2外啮合，z②齿轮2'与行星轮3啮合，z3=30，行星轮3同时与固定内齿圈5啮合，内齿圈5与箱体固连（n5=0），z5=80答案（1）轮系划分：定轴轮系部分为齿轮1、齿轮2（含双联齿轮2'），该部分所