機械原理模擬練習題（含參考答案）一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.兩構(gòu)件通過（）接觸組成的運動副稱為低副。A.點B.線C.面D.以上均可參考答案：C。低副是兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副，如轉(zhuǎn)動副和移動副。而點或線接觸組成的運動副為高副。2.機構(gòu)具有確定運動的條件是（）。A.自由度大于零B.自由度大于零且原動件數(shù)目大于自由度數(shù)目C.自由度大于零且原動件數(shù)目等于自由度數(shù)目D.自由度大于零且原動件數(shù)目小于自由度數(shù)目參考答案：C。機構(gòu)要有確定的運動，必須使機構(gòu)的原動件數(shù)目等于機構(gòu)的自由度數(shù)目。若原動件數(shù)目少于自由度數(shù)目，機構(gòu)運動不確定；若原動件數(shù)目多于自由度數(shù)目，機構(gòu)可能會被破壞。3.在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，且最短桿為機架，則該機構(gòu)為（）。A.曲柄搖桿機構(gòu)B.雙曲柄機構(gòu)C.雙搖桿機構(gòu)D.無法確定參考答案：B。根據(jù)鉸鏈四桿機構(gòu)的類型判斷條件，當最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和時：若最短桿為連架桿，是曲柄搖桿機構(gòu)；若最短桿為機架，是雙曲柄機構(gòu)；若最短桿為連桿，是雙搖桿機構(gòu)。4.凸輪機構(gòu)中，（）從動件的平底與凸輪輪廓之間易于形成油膜，潤滑狀況好。A.尖頂B.滾子C.平底D.以上都不對參考答案：C。平底從動件與凸輪輪廓接觸時，平底與凸輪輪廓之間易于形成油膜，潤滑狀況好，可以減少磨損，常用于高速場合。尖頂從動件能較好地實現(xiàn)任意運動規(guī)律，但尖頂易磨損；滾子從動件通過滾子減少了磨損，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。5.漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是（）。A.兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等B.兩齒輪的齒數(shù)相同C.兩齒輪的分度圓直徑相等D.兩齒輪的齒頂高系數(shù)相同參考答案：A。漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。模數(shù)決定了輪齒的大小，壓力角保證了齒廓的形狀和傳力特性。齒數(shù)、分度圓直徑和齒頂高系數(shù)等參數(shù)對齒輪傳動有影響，但不是正確嚙合的必要條件。6.一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的重合度ε＞1，表明（）。A.在傳動過程中，同時有兩對輪齒參與嚙合B.傳動比不穩(wěn)定C.齒輪承載能力低D.會產(chǎn)生根切現(xiàn)象參考答案：A。重合度ε＞1表示在傳動過程中，同時有兩對輪齒參與嚙合。重合度越大，同時參與嚙合的輪齒對數(shù)越多，傳動越平穩(wěn)，承載能力也越高。漸開線齒輪傳動比是恒定的；重合度大有利于提高承載能力；根切現(xiàn)象與刀具參數(shù)和齒輪齒數(shù)等有關(guān)，與重合度無關(guān)。7.在蝸桿傳動中，通常（）為主動件。A.蝸桿B.蝸輪C.兩者均可D.以上都不對參考答案：A。在蝸桿傳動中，通常蝸桿為主動件，因為蝸桿的螺旋升角較小，能夠方便地將動力傳遞給蝸輪，實現(xiàn)較大的傳動比。如果蝸輪作為主動件，可能會出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，無法正常傳動。8.槽輪機構(gòu)的運動特點是（）。A.間歇性轉(zhuǎn)動B.連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動C.連續(xù)變速轉(zhuǎn)動D.以上都不對參考答案：A。槽輪機構(gòu)是一種常用的間歇運動機構(gòu)，它能夠?qū)⒅鲃蛹倪B續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動件的間歇性轉(zhuǎn)動。在主動件的驅(qū)動下，槽輪做周期性的停歇和轉(zhuǎn)動運動。9.機械運轉(zhuǎn)時，由于慣性力的作用，會使機械產(chǎn)生（）。A.振動和噪音B.效率提高C.運動速度加快D.以上都不對參考答案：A。機械運轉(zhuǎn)時，慣性力的存在會引起機械的振動，振動會產(chǎn)生噪音，同時還可能影響機械的工作精度和使用壽命。慣性力一般不會使機械效率提高或運動速度加快，反而可能會增加能量損耗。10.在動平衡的剛性轉(zhuǎn)子，其（）。A.一定是靜平衡的B.不一定是靜平衡的C.不是靜平衡的D.以上都不對參考答案：A。動平衡是指在轉(zhuǎn)子兩個校正平面上同時進行校正平衡，使轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)時慣性力和慣性力偶矩均為零。靜平衡是指轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)中心上，慣性力為零。動平衡的轉(zhuǎn)子一定滿足靜平衡的條件，即動平衡的剛性轉(zhuǎn)子一定是靜平衡的。11.機器中安裝飛輪的目的是（）。A.調(diào)節(jié)周期性速度波動B.提高機器的效率C.增加機器的功率D.以上都不對參考答案：A。飛輪是一種儲能裝置，它可以在機器的能量過剩時儲存能量，在能量不足時釋放能量，從而調(diào)節(jié)機器的周期性速度波動，使機器的運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。飛輪并不能提高機器的效率或增加機器的功率。12.以下哪種運動副屬于高副（）。A.轉(zhuǎn)動副B.移動副C.齒輪副D.螺旋副參考答案：C。齒輪副是通過齒廓的點或線接觸來傳遞運動和動力的，屬于高副。轉(zhuǎn)動副、移動副和螺旋副都是兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副，屬于低副。13.一對圓柱齒輪傳動，通常把小齒輪的齒寬做得比大齒輪寬一些，其主要原因是（）。A.為使兩輪強度接近相等B.為了便于安裝，保證接觸線長度C.為了提高齒面接觸強度D.以上都不對參考答案：B。把小齒輪的齒寬做得比大齒輪寬一些，主要是考慮到安裝誤差等因素，保證在嚙合過程中接觸線長度，使齒輪傳動更加平穩(wěn)可靠。雖然齒寬與強度有一定關(guān)系，但不是主要為了使兩輪強度接近相等或提高齒面接觸強度。14.在四桿機構(gòu)中，能實現(xiàn)急回運動的是（）。A.雙曲柄機構(gòu)B.雙搖桿機構(gòu)C.曲柄搖桿機構(gòu)D.以上都不能參考答案：C。曲柄搖桿機構(gòu)存在極位夾角，當曲柄做勻速轉(zhuǎn)動時，搖桿往復(fù)擺動的平均速度不同，會出現(xiàn)急回運動現(xiàn)象。雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)一般不存在這種明顯的急回特性。15.平面四桿機構(gòu)中，若各桿長度分別為a=40mm，b=60mm，c=60mm，d=100mm，當以a為機架時，該機構(gòu)為（）。A.曲柄搖桿機構(gòu)B.雙曲柄機構(gòu)C.雙搖桿機構(gòu)D.無法確定參考答案：B。判斷可知最短桿a與最長桿d長度之和（40+100=140mm）小于其余兩桿長度之和（60+60=120mm），且最短桿a為機架，根據(jù)鉸鏈四桿機構(gòu)類型判斷條件，該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)。二、填空題（每題2分，共20分）1.平面機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的自由度，且原動件數(shù)目等于機構(gòu)的自由度數(shù)目。參考答案：大于零機構(gòu)要有確定的運動，首先自由度必須大于零，然后原動件數(shù)目要與自由度數(shù)目相等。如果自由度小于等于零，機構(gòu)無法運動；原動件數(shù)目與自由度數(shù)目不匹配，機構(gòu)運動狀態(tài)會出現(xiàn)不確定或破壞情況。2.鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的必要條件是。參考答案：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和這是鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的一個基本必要條件，當滿足此條件時，還需根據(jù)最短桿所處的位置進一步判斷具體的機構(gòu)類型（曲柄搖桿、雙曲柄、雙搖桿）。3.凸輪機構(gòu)主要由、從動件和機架三個基本構(gòu)件組成。參考答案：凸輪凸輪是凸輪機構(gòu)中的主動件，它通常做等速轉(zhuǎn)動或移動，通過其曲線輪廓推動從動件實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律。4.漸開線齒輪的齒廓形狀取決于。參考答案：基圓大小漸開線是由基圓上的一點沿著一條直線做純滾動時，該點的軌跡所形成的曲線?；鶊A大小不同，所形成的漸開線形狀也不同，從而決定了漸開線齒輪的齒廓形狀。5.齒輪的模數(shù)m反映了齒輪的大小。參考答案：輪齒模數(shù)是設(shè)計、制造齒輪的一個重要參數(shù)，模數(shù)越大，輪齒的尺寸越大，承載能力也越強；反之，模數(shù)越小，輪齒尺寸越小。6.在蝸桿傳動中，通常蝸桿的頭數(shù)z?較。參考答案：少蝸桿傳動的特點之一是能實現(xiàn)較大的傳動比，通常將蝸桿的頭數(shù)z?設(shè)計得較少（一般為1-4），這樣可以在較少的蝸桿轉(zhuǎn)速下使蝸輪獲得較低的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)大傳動比傳動。7.槽輪機構(gòu)由帶圓銷的、具有徑向槽的槽輪和機架組成。參考答案：撥盤撥盤是槽輪機構(gòu)的主動件，它上面的圓銷在轉(zhuǎn)動過程中插入和脫出槽輪的徑向槽，從而驅(qū)動槽輪做間歇性轉(zhuǎn)動。8.機械的平衡問題可分為平衡和動平衡兩大類。參考答案：靜靜平衡主要考慮轉(zhuǎn)子質(zhì)心的平衡，使轉(zhuǎn)子的慣性力為零；動平衡則不僅要平衡慣性力，還要平衡慣性力偶矩，適用于高速和轉(zhuǎn)速變化的轉(zhuǎn)子。9.機器的效率η=。參考答案：輸出功/輸入功效率是衡量機器性能的一個重要指標，它表示機器輸出功與輸入功的比值，反映了機器將輸入能量轉(zhuǎn)化為有用輸出能量的能力。10.平面運動副所提供的約束數(shù)最多為。參考答案：2平面運動副分為低副和高副，低副（轉(zhuǎn)動副和移動副）通過面接觸，每個低副提供2個約束；高副通過點或線接觸，提供1個約束。所以平面運動副所提供的約束數(shù)最多為2。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述機構(gòu)自由度的計算方法。參考答案：機構(gòu)自由度是指機構(gòu)具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。對于平面機構(gòu)，自由度的計算公式為：F=3n-2PL-PH。式中，F(xiàn)表示機構(gòu)的自由度；n表示活動構(gòu)件數(shù)（不包括機架）；PL表示低副的個數(shù)；PH表示高副的個數(shù)。計算步驟如下：（1）首先確定機構(gòu)中的活動構(gòu)件，將機架排除在外進行計數(shù)。（2）然后區(qū)分低副和高副，低副包括轉(zhuǎn)動副和移動副，高副是點或線接觸的運動副，分別統(tǒng)計它們的數(shù)量。（3）最后將活動構(gòu)件數(shù)、低副數(shù)和高副數(shù)代入公式計算自由度。例如，一個簡單的平面鉸鏈四桿機構(gòu)，有3個活動構(gòu)件（不包括機架），4個低副（轉(zhuǎn)動副），0個高副，代入公式可得F=3×3-2×4-0=1，說明該機構(gòu)有1個自由度，需要1個原動件才能有確定運動。2.簡述凸輪機構(gòu)的特點和應(yīng)用場合。參考答案：凸輪機構(gòu)的特點：（1）優(yōu)點-可以實現(xiàn)從動件的各種復(fù)雜運動規(guī)律，如等速運動、等加速等減速運動、余弦加速度運動等，能滿足不同的工作要求。-結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設(shè)計方便。通過合理設(shè)計凸輪的輪廓曲線就可以使從動件得到預(yù)期的運動。（2）缺點-凸輪輪廓與從動件之間為高副接觸，容易磨損，所以承載能力較低，一般適用于傳力不大的場合。-凸輪輪廓曲線的加工比較困難，特別是對于復(fù)雜運動規(guī)律的凸輪，加工精度較難保證。應(yīng)用場合：（1）自動化機械中，如自動機床的進刀機構(gòu)、自動送料機構(gòu)等，利用凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)零件的自動加工和送料動作。（2）紡織機械中，凸輪機構(gòu)用于控制織針的上下運動、梭子的進出等工作，實現(xiàn)織物的編織過程。（3）內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)，通過凸輪控制氣門的開啟和關(guān)閉，保證內(nèi)燃機的正常工作循環(huán)。3.簡述漸開線齒輪傳動的優(yōu)點。參考答案：（1）傳動比恒定漸開線齒輪的齒廓曲線是漸開線，根據(jù)漸開線的性質(zhì)，一對漸開線齒輪嚙合時，其傳動比只與兩輪的基圓半徑有關(guān)，只要基圓半徑不變，傳動比就保持恒定。這使得齒輪傳動平穩(wěn)，減少了振動和噪音，適用于對傳動精度要求較高的場合。（2）中心距具有可分性當一對漸開線齒輪的實際中心距與設(shè)計中心距略有偏差時，仍能保持傳動比不變，這是因為漸開線齒輪的傳動比取決于基圓半徑，而與中心距無關(guān)。這種中心距的可分性給齒輪的制造和安裝帶來了方便，降低了制造和安裝精度要求。（3）嚙合特性好漸開線齒輪的齒廓在嚙合過程中，接觸應(yīng)力較小且分布均勻，有利于提高齒面的接觸強度和耐磨性。同時，在整個嚙合過程中，齒面間的相對滑動較小，減少了磨損，提高了齒輪的使用壽命。（4）便于制造和安裝漸開線齒輪的齒廓曲線形狀相對簡單，加工工藝較為成熟，利用標準刀具可以方便地加工出不同參數(shù)的漸開線齒輪。而且在安裝過程中，對中心距的微小偏差不敏感，降低了安裝難度。四、計算題（每題20分，共20分）已知一對標準直齒圓柱齒輪傳動，模數(shù)m=5mm，齒數(shù)z?=20，z?=60，壓力角α=20°。試計算：（1）兩輪的分度圓直徑d?、d?；（2）兩輪的齒頂圓直徑da?、da?；（3）兩輪的中心距a。參考答案：（1）根據(jù)分度圓直徑公式d=mz（其中d為分度圓直徑，m為模數(shù)，z為齒數(shù)）對于小齒輪1：d?=mz?將m=5mm，z?=20代入可得：d?=5×20=100mm對于大齒輪2：d?=mz?將m=5mm，z?=60代入可得：d?=5×60=300mm（2）對于標準直齒圓柱齒輪，齒頂高系數(shù)ha=1，齒頂圓直徑公式為da=d+2ham對于小齒輪1：da?=d?+2ham把d?=100mm，ha=1，m=5mm代入得：da?=100+2×1×5=