2026年大二《(机械设计制造及其自动化)机械原理》期末测试卷

2026年大二《(机械设计制造及其自动化)机械原理》期末测试卷2026-2027学年第一学期期末考试《机械原理》试卷（A卷）适用专业：机械设计制造及其自动化大二本科考试形式：闭卷考试时长：120分钟满分分值：100分答题要求：所有作答需书写在答题纸对应区域，在试卷空白处书写无效；机构运动简图、受力分析图需严格按照GB/T4457.4-2002机械制图标准绘制，线条清晰、符号标注完整，未标注参数的作答内容不计入评分。一、单项选择题（共15小题，每小题2分，总计30分。每道题给出4个备选答案，只有1个符合题干要求，请在答题纸对应位置标注正确选项序号）1.某食品生产线使用的平行四边形物料输送机构，四杆初始参数为机架长400mm、主动连架杆长200mm、从动连架杆长200mm、连杆长400mm，为避免从动连架杆运动到共线位置时出现运动不确定性，额外加装1根长度200mm、两端分别铰接在主动连架杆和从动连架杆中点位置的辅助杆，加装辅助杆后该机构的自由度数值为（）A.0B.1C.2D.32.某铰链四杆机构各构件实测长度分别为：机架32mm、连架杆a=11mm、连架杆b=27mm、连杆c=29mm，若未安装其他附加约束、所有运动副均为无间隙刚性铰接，该铰链四杆机构的类型为（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.运动类型无法判定3.凸轮机构从动件的运动规律是高速重载工况下机构可靠性的核心影响因素，若某分拣线凸轮分拣装置的额定转速达到1800r/min，下列从动件运动规律中会产生刚性冲击的是（）A.等加速-等减速运动规律B.余弦加速度（简谐）运动规律C.等速运动规律D.正弦加速度（摆线）运动规律4.下列关于渐开线直齿圆柱齿轮几何特性的描述中，表述错误的是（）A.同一基圆生成的渐开线上任意两点的法向距离相等B.齿轮分度圆上的压力角随加工变位系数的增大而同步升高C.基圆半径为0时渐开线退化为一条直线D.渐开线的形状完全由基圆半径唯一决定5.使用范成法加工渐开线标准直齿圆柱齿轮，当加工刀具的分度线与齿轮毛坯的分度圆做纯滚动时，若要求加工出的齿轮不发生根切现象，该齿轮的最少齿数理论值为（）A.14B.17C.21D.276.某行星轮系由中心轮1、中心轮3、行星轮2和系杆H组成，已知中心轮3与机架固定连接，动力从中心轮1输入、系杆H输出，若z1=20、z2=30、z3=80，该行星轮系的传动比i1H的数值为（）A.0.2B.1C.5D.97.某自动化包装设备使用的外啮合槽轮机构，已知槽轮的径向槽数z=4，拨盘上安装的圆销数量k=2，该槽轮机构的运动系数τ理论值为（）A.0.25B.0.5C.0.75D.1.08.关于刚性转子动平衡的必要条件，下列表述准确的是（）A.转子上所有质量产生的惯性力矢量和为零B.转子上所有质量产生的惯性力矩矢量和为零C.转子上所有质量产生的惯性力矢量和、惯性力矩矢量和同时为零D.转子的质心必须完全落在回转轴线上9.针对机械系统的周期性速度波动，下列关于飞轮调速特性的表述错误的是（）A.飞轮的调速核心原理是利用大转动惯量储存和释放动能，抑制转速的大幅波动B.相同储能效果下，将飞轮安装在机械系统的高速轴上，所需的飞轮转动惯量更小C.安装飞轮可以完全消除机械系统的周期性速度波动D.飞轮不能调节非周期性因素引发的机械系统转速波动10.平面连杆机构的传动效率直接和机构的压力角相关，下列关于压力角的表述正确的是（）A.机构的压力角是主动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角B.机构的传动角是压力角的余角，传动角越大，机构的传力性能越好C.机构压力角的允许最大值通常设定为60度D.机构在任意位置的压力角数值都不会发生变化11.一对渐开线直齿圆柱标准齿轮的理论标准中心距a=120mm，若实际安装时两齿轮的变位系数之和x1+x2=0.6，两齿轮做无侧隙啮合，实际安装中心距a'与标准中心距a的关系为（）A.a'<aB.a'=aC.a'>aD.关系不确定12.空间6自由度串联工业机械手，所有关节均为转动副，未设置任何冗余驱动或约束，该机械手末端执行器的自由度总数为（）A.3B.4C.6D.713.关于盘形凸轮机构基圆的定义，下列表述准确的是（）A.以凸轮回转中心为圆心、以凸轮实际轮廓的最小向径为半径绘制的圆B.以凸轮回转中心为圆心、以凸轮理论轮廓的最小向径为半径绘制的圆C.以凸轮几何形心为圆心、以凸轮最大向径为半径绘制的圆D.以凸轮从动件滚子中心轨迹的最小向径绘制的圆14.当以摇杆作为主动件驱动曲柄摇杆机构运行时，机构会在特定位置出现从动曲柄无法启动的死点现象，死点位置对应的机构特性是（）A.机构传动角等于90度B.机构传动角等于0度C.机构压力角等于0度D.连杆与摇杆处于垂直共线位置15.对复合轮系进行传动比计算时，正确的解题步骤顺序是（）A.先拆分出所有定轴轮系分别计算传动比，再拆分周转轮系计算传动比，最后联立求解B.先确定所有轮系的原动件，再根据原动件转速依次推导各个从动轮的转速C.先识别出所有周转轮系，找到行星轮、支撑行星轮的系杆、与行星轮啮合的中心轮，剩余部分为定轴轮系，分别建立两类轮系的传动比方程后联立求解D.直接使用定轴轮系传动比公式计算，将系杆的转速按照零处理二、填空题（共15空，每空1分，总计15分。请将正确答案填写在答题纸对应横线上，错字、多字、漏字均不得分）1.平面机构中，两个构件通过面接触形成的运动副称为____，该类运动副单个引入的约束数量为____。2.渐开线直齿圆柱齿轮的5个基本独立参数分别为齿数z、法向模数mn、分度圆压力角α、____和顶隙系数c*。3.工程应用中对平面连杆机构的传力性能提出强制要求，通常规定机构的传动角最小值不小于____度，避免机构出现传动效率骤降甚至自锁的问题。4.外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮的总重合度由端面重合度和____两部分组成，其总重合度数值显著大于同参数直齿圆柱齿轮，斜齿轮的法向模数mn与端面模数mt的换算关系为____。5.刚性转子按照工作转速与自身固有振动频率的比值差异，可划分为静平衡转子和动平衡转子两类，其中静平衡转子的工作转速通常远低于一阶临界转速，且转子的轴向长度与直径的比值小于____。6.外槽轮机构的运动系数τ取值范围必然满足____，这一特性决定了槽轮在一个运动周期内的静止时间不可能为零。7.机构发生自锁现象的本质力学原因是____大于等于驱动力做的输入功，对应的机械效率理论值小于等于____。8.渐开线齿轮的____特性是指当一对齿轮的实际安装中心距在小范围内发生偏差时，齿轮的瞬时传动比完全不受影响，这一特性大幅降低了齿轮传动系统的装配精度要求。9.某外啮合盘形凸轮机构，从动件采用尖端从动件时的凸轮理论轮廓曲线与采用滚子从动件时的理论轮廓曲线____。10.非周期性速度波动无法通过安装飞轮进行调节，工业上通常采用____作为核心调节装置，稳定发动机、发电机等动力设备的输出转速。11.对刚性转子进行静平衡配重校正时，只需要在____个平衡基面内加装配重块即可实现惯性力的完全抵消，而动平衡校正必须在____个及以上独立的平衡基面内进行配重操作。三、简答题（共4小题，每小题5分，总计20分。作答时要点清晰、逻辑通顺，遗漏核心要点酌情扣分）1.请简要描述平面机构自由度计算的完整步骤，分别说明计算过程中需要识别的复合铰链、局部自由度、虚约束三类特殊约束的判定准则。2.和普通渐开线直齿圆柱齿轮传动相比，渐开线斜齿圆柱齿轮传动存在哪些显著的优缺点？分别列举2种以上斜齿轮的典型工程应用场景。3.什么是铰链四杆机构的急回特性？写出急回特性系数K的完整计算公式，说明K值的取值范围，以及K值大于1时的工程应用价值。4.分别说明刚性转子静平衡和动平衡的适用场景差异，以及两类转子平衡校正完成后的最终验证标准。四、分析计算题（共3小题，总计35分。要求步骤清晰、参数标注准确，只给出最终结果不得分）1.（本题10分）下图为某3D打印设备使用的自动送料冲压机构，构件1为固定机架，构件2为原动曲柄，构件3为传动连杆，构件4为冲压滑块，构件5为铰接在滑块端部的送料滚子，构件6为从动送料推杆，滚子5与加工在机架上的固定凸轮槽做高副接触。要求：（1）逐一识别该机构中包含的局部自由度、虚约束、复合铰链位置；（2）代入平面机构自由度通用计算公式F=3n-2PL-PH完成自由度计算，验证该机构的原动件数量是否满足机构确定运动的要求。2.（本题12分）要求设计一款应用于农业分拣设备的曲柄摇杆机构，已知摇杆的安装铰接点为D、摇杆固定长度lCD=150mm，工作过程中摇杆的总摆角ψ=50°，根据分拣节拍要求机构的急回特性系数K=1.3，机架的固定长度lAD=110mm。要求：（1）先计算极位夹角θ的理论数值；（2）采用图解法绘制出摇杆的两个极限位置，推导得到曲柄长度lAB、连杆长度lBC的具体数值（结果保留1位小数）。3.（本题13分）下图为自动化AGV行走驱动系统使用的复合轮系，动力从输入轴上的齿轮1输入，已知n1=1440r/min，转向为顺时针，轮系参数为z1=20、z2=50