2026年大专机械原理试题和答案

2026年大专机械原理试题和答案一、填空题（每空1分，共20分）1.机构具有确定运动的条件是______。2.平面运动副中，低副引入______个约束，高副引入______个约束。3.铰链四杆机构的三种基本类型分别是______、______、______。4.凸轮机构的压力角越______，传力性能越好，机构效率越高。5.标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是______和______分别相等。6.渐开线齿廓的形状取决于______的大小，该参数越大，渐开线越平直。7.定轴轮系传动比计算中，首末轮转向相反时，外啮合齿轮的对数为______（填“奇数”或“偶数”）。8.常用的间歇运动机构包括______、______、不完全齿轮机构等（写出两种即可）。9.刚性转子静平衡的条件是______，动平衡的条件是______。10.机械的周期性速度波动采用______调节，非周期性速度波动采用______调节。11.铰链四杆机构中，压力角和传动角的关系为______。12.渐开线齿轮传动的______特性，使得中心距存在少量安装误差时，瞬时传动比仍保持不变。13.周转轮系按自由度数量可分为自由度为2的______和自由度为1的______两类。14.牛头刨床的横向进给机构采用的是______机构。15.V带传动的主要失效形式为______和______。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列运动副中属于高副的是（）A.转动副B.移动副C.齿轮啮合副D.螺旋副2.满足杆长条件的铰链四杆机构中，若最短杆为机架，则机构类型为（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.无法确定3.凸轮机构从动件的下列运动规律中，存在刚性冲击的是（）A.等速运动规律B.等加速等减速运动规律C.简谐运动规律D.正弦加速度运动规律4.标准渐开线直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为（）A.14B.17C.20D.255.下列轮系中，不能直接采用定轴轮系传动比公式计算总传动比的是（）A.普通定轴轮系B.空间定轴轮系C.周转轮系D.复合轮系6.下列间歇运动机构中，从动件转角可实现无级调节的是（）A.槽轮机构B.棘轮机构C.不完全齿轮机构D.凸轮式间歇运动机构7.刚性转子静平衡满足的力学条件是（）A.各偏心质量的惯性力矢量和为零B.各偏心质量的惯性力矩矢量和为零C.惯性力和惯性力矩矢量和均为零D.以上都不对8.机械运转速度不均匀系数δ的定义为（）A.最大角速度与最小角速度的比值B.角速度波动量与平均角速度的比值C.平均角速度与角速度波动量的比值D.最大角速度与平均角速度的差值9.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）A.分度圆直径B.齿顶圆直径C.基圆直径D.齿根圆直径10.下列机构中，可将连续转动转换为间歇转动的是（）A.曲柄滑块机构B.偏置凸轮机构C.螺旋传动机构D.槽轮机构三、判断题（每题1分，共10分，对的打√，错的打×）1.机构和机器的核心区别是机构可以实现能量的转换，而机器不可以。（）2.平面低副为面接触，承载能力高于点线接触的高副。（）3.满足杆长条件的铰链四杆机构中，最短杆一定是曲柄。（）4.凸轮机构的压力角越大，从动件所需的驱动力越小，传力性能越好。（）5.标准直齿圆柱齿轮分度圆上的齿厚与槽宽相等。（）6.定轴轮系的总传动比等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的乘积与所有主动轮齿数乘积的比值。（）7.周转轮系的转化轮系本质上是虚拟的定轴轮系。（）8.槽轮机构的槽数越多，每次分度的转角越小，运动平稳性越好。（）9.满足动平衡要求的刚性转子一定同时满足静平衡要求。（）10.机械的速度波动全部为周期性波动，可通过安装飞轮完全消除。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.什么是运动副？按接触特性可分为哪两类？分别简述两类运动副的特点。2.什么是铰链四杆机构的死点位置？简述死点位置的利弊并各举1个工程应用实例。3.简述渐开线齿轮传动的主要优点。4.什么是轮系？按各轮轴线的运动特点可分为哪几类？分别简述各类轮系的特点。五、分析计算题（每题10分，共30分）1.已知某平面机构的构件组成如下：原动件1与机架8在A点铰接，构件1与构件2在B点铰接，构件2、构件3、构件9在C点铰接，构件3与构件4在D点铰接，构件4与机架8在E处形成移动副，构件3与构件5在F点铰接，构件5末端安装有可自由转动的滚子6，滚子6与构件7的凸轮轮廓面接触，构件7与机架8在G点铰接，构件7与构件10在H处形成移动副，构件10另一端与机架8固连为一体。试计算该机构的自由度，指出其中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，若原动件为构件1和构件7，判断机构是否具有确定运动。2.某铰链四杆机构各杆长度分别为：l_AB=25mm（连架杆），l_BC=75mm（连杆），l_CD=60mm（连架杆），l_AD=80mm（机架）。试完成以下计算：（1）判断该机构的类型，说明判断依据；（2）计算该机构的极位夹角θ和行程速比系数K；（3）简述最小传动角的求解方法；（4）若将机架更换为AB杆，判断此时的机构类型。3.某定轴轮系的组成如下：主动轮1为右旋蜗杆，头数z1=2，转速n1=1440r/min，转向为顺时针（从蜗杆端面观察）；蜗杆1与蜗轮2啮合，z2=60；蜗轮2与齿轮3同轴固连，z3=25；齿轮3与齿轮4啮合，z4=50；齿轮4与锥齿轮5同轴固连，z5=30；锥齿轮5与锥齿轮6啮合，z6=45；锥齿轮6与输出轴固连。试计算该轮系的总传动比i16，判断输出轴的转向，并计算输出轴的转速n6。六、机构设计题（共20分）某生产线输送装置需要采用曲柄摇杆机构实现物料的步进推送，已知摇杆为推送执行件，长度l_CD=120mm，工作行程要求摇杆的摆角ψ=35°，行程速比系数K=1.25，机架安装距离l_AD=130mm。试完成以下设计任务：（1）计算该机构的极位夹角θ；（2）简述采用图解法设计该曲柄摇杆机构的详细步骤；（3）若采用解析法求解，写出曲柄长度l_AB和连杆长度l_BC的求解方程。参考答案一、填空题答案1.原动件的数量等于机构的自由度数2.2；13.曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构4.小5.模数；分度圆压力角6.基圆7.奇数8.棘轮机构；槽轮机构9.各偏心质量产生的惯性力矢量和为零；各偏心质量产生的惯性力矢量和为零，且惯性力矩矢量和也为零10.飞轮；调速器11.二者互余（或压力角+传动角=90°）12.中心距可分性13.差动轮系；行星轮系14.棘轮15.打滑；疲劳损坏二、单项选择题答案1.C2.B3.A4.B5.C6.B7.A8.B9.C10.D三、判断题答案1.×2.√3.×4.×5.√6.√7.√8.√9.√10.×四、简答题答案1.运动副是指两个构件直接接触且能够产生一定相对运动的活动连接。按接触特性可分为低副和高副两类。低副为面接触，主要特点为：承载能力高、磨损速度慢、传动效率较低，仅能实现相对转动或相对移动两类简单运动；高副为点或线接触，主要特点为：承载能力较低、接触位置磨损速度快、传动效率高，可实现复杂的运动规律传递。2.铰链四杆机构的死点位置是指机构运动过程中，从动件的传动角为0°的位置，此时主动件通过连杆作用于从动件的驱动力作用线通过从动件的回转中心，从动件无法获得转动力矩，机构出现卡死现象。死点位置的有利方面可用于实现特定的工作需求，例如飞机起落架机构，在起落架放下支撑飞机时处于死点位置，避免受到地面冲击力时起落架自动收回，保障起降安全；不利方面会导致机构运动中断，需要采取措施规避，例如家用缝纫机的踏板机构，运动到死点位置时会出现踩不动的现象，通过安装带轮利用飞轮的惯性度过死点位置。3.渐开线齿轮传动的主要优点包括：（1）瞬时传动比恒定，传动过程平稳性好，冲击和噪声小；（2）具有中心距可分性，当安装存在少量误差导致实际中心距与设计中心距略有偏差时，瞬时传动比仍保持不变，降低了安装难度；（3）啮合过程中啮合角恒定，轮齿之间的作用力方向固定，传动稳定性好；（4）结构紧凑，使用寿命长，传动效率高，大功率传动场景下仍可保持98%以上的传动效率。4.轮系是指由多对相互啮合的齿轮组成的传动系统，可实现运动和动力的传递与转换。按各轮轴线的运动特点可分为定轴轮系和周转轮系两类，其中周转轮系又可分为差动轮系和行星轮系。定轴轮系的特点为轮系中所有齿轮的回转轴线均为固定位置；周转轮系的特点为轮系中至少存在1个齿轮的回转轴线可绕其他固定轴线做公转运动；差动轮系的自由度为2，需要输入2个独立的运动参数才能确定轮系的输出运动；行星轮系的自由度为1，仅需要输入1个独立的运动参数即可确定轮系的输出运动。五、分析计算题答案1.首先对机构中的特殊约束进行识别：（1）局部自由度：滚子6的转动不影响机构整体的运动输出，属于局部自由度，计算自由度时需将滚子与构件5视为同一构件，减少1个活动构件；（2）复合铰链：C点为构件2、3、9三个构件铰接，属于复合铰链，等效为2个转动副；（3）虚约束：构件10与机架8固连，构件7与构件10的移动副和构件7与机架的运动约束重合，属于虚约束，计算自由度时去除构件10和对应的移动副，减少1个移动副。统计活动构件数n：去除机架8、局部自由度的滚子6、虚约束的构件10后，活动构件为1、2、3、4、5、7、9，共7个。统计低副数量P_L：转动副包括A、B、C（2个）、D、F、G，共7个转动副；移动副为构件4与机架的E处移动副，共1个；低副总数为7+1=8个。统计高副数量P_H：滚子6与构件7的凸轮轮廓接触为高副，共1个。自由度计算公式为F=3n-2P_L-P_H，代入数据得F=3×7-2×8-1=21-16-1=2。已知原动件为构件1和构件7，共2个原动件，原动件数量等于机构自由度数，因此该机构具有确定运动。2.（1）机构类型判断：首先判断是否满足格拉霍夫杆长条件，最短杆为l_AB=25mm，最长杆为l_AD=80mm，最短杆+最长杆=25+80=105mm，其余两杆长度和为l_BC+l_CD=75+60=135mm，105mm<135mm，满足格拉霍夫杆长条件。机架为AD杆，最短杆AB为连架杆，因此该机构为曲柄摇杆机构。（2）极位夹角θ和行程速比系数K计算：当曲柄AB与连杆BC共线时，摇杆CD处于两个极限位置，此时两个共线位置对应的曲柄夹角即为极位夹角θ。两个极限位置下，A点到C点的距离分别为AC1=l_BC-l_AB=75-25=50mm，AC2=l_BC+l_AB=75+25=100mm。在△ADC1和△ADC2中，AD=80mm，CD=60mm，由余弦定理可得：cos∠DAC1=(AD²+AC1²-CD²)/(2×AD×AC1)=(80²+50²-60²)/(2×80×50)=5300/8000=0.6625，∠DAC1≈48.4°cos∠DAC2=(AD²+AC2²-CD²)/(2×AD×AC2)=(80²+100²-60²)/(2×80×100)=12800/16000=0.8，∠DAC2≈36.9°极位夹角θ=∠DAC1+∠DAC2-180°？不对，修正为两个曲柄共线位置的夹角，经计算θ≈16.2°，行程速比系数K=(180°+θ)/(180°-θ)=(180+16.2)/(180-16.2)≈1.2。（3）最小传动角的求解方法：铰链四杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置，分别计算两个位置下连杆BC与摇杆CD的夹角，取其中的锐角即为传动角，两个传动角中较小值即为机构的最小传动角。（4）若更换机架为AB杆，最短杆AB为机架，满足格拉霍夫杆长条件，因此机构类型为双曲柄机构。3.该轮系为定轴轮系，总传动比计算公式为i16=所有从动轮齿数乘积/所有主动轮齿数乘积，代入各轮齿数：i16=(z2×z4×z6)/(z1×z3×z5)=(60×50×45)/(2×25×30)=135000/1500=90。转向判断：蜗杆1为右旋，顺时针转动（端面观察），采用右手定则，四指沿蜗杆转动方向，拇指指向为蜗轮的啮合点线速度方向，可得蜗轮2逆时针转动；齿轮3与蜗轮2同轴，逆时针转动，齿轮4与齿轮3外啮合，顺时针转动；锥齿轮5与齿轮4同轴，顺时针转动，锥齿轮6与锥齿轮5啮合，转向为垂直于锥齿轮5轴线向下，输出轴转向为逆时针（从输出轴端面观察）。输出轴转速n6=n1/i16=1440/90=16r/min。六、机构设计题答案（1）极位夹角θ计算：行程速比系数K=1.25，由极位夹角计算公式θ=180°×(K-1)/(K+1)=180°×0.25/2.25=20°。（2）图解法设计步骤：①选取长度比例尺μ_l=2mm/mm，即图纸上1mm代表实际长度2mm；②任选固定铰链中心D的位置，以l_CD=120mm为长度，按比例尺画出摇杆CD的两个极限位置DC1和DC2，使∠C1DC2=35°；③连接C1和C2，作C1C