2025年機械設計專升本機械原理專項試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。將正確選項的字母填在題后的括號內）1.機構具有確定運動的條件是（）。A.主動件數目等于從動件數目B.機構自由度等于1C.機構自由度大于0D.機構所有運動副均為高副2.在鉸鏈四桿機構中，若機架為最短桿的鄰邊，則該機構必定能成為（）。A.曲柄搖桿機構B.雙曲柄機構C.雙搖桿機構D.鉸鏈四桿機構3.凸輪機構中，從動件的運動規(guī)律主要由（）決定。A.凸輪的輪廓形狀B.凸輪的轉速C.導向方式D.壓力角4.一對漸開線直齒圓柱齒輪傳動，其傳動比i的表達式為（）。A.i=z?/z?B.i=z?/z?C.i=z?ω?/z?ω?D.i=z?ω?/z?ω?5.在帶傳動中，限制傳動能力的主要因素是（）。A.帶的彈性變形B.帶與帶輪間的摩擦系數C.帶的線速度D.帶的厚度6.齒輪傳動的齒面接觸強度計算中，主要考慮的是（）。A.齒輪材料的強度B.齒面接觸應力C.齒根彎曲應力D.齒輪的尺寸7.機械產生速度波動的主要原因是（）。A.驅動力是變化的B.負載力是變化的C.運轉不平穩(wěn)D.機械存在轉動慣量8.在剛性轉子靜平衡設計中，需要滿足的條件是轉子旋轉時，其質徑積的矢量和（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.小于等于零9.機械效率總是（）。A.大于1B.小于1C.等于1D.大于等于110.下列機構中，屬于連桿機構的是（）。A.凸輪機構B.齒輪機構C.齒輪齒條機構D.鉸鏈四桿機構二、填空題（每小題2分，共20分。將答案填在題中的橫線上）1.機構自由度是指機構具有______的能力。2.鉸鏈四桿機構中，最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和時，該機構為______機構。3.常用的凸輪機構從動件運動規(guī)律有等速運動、等加速等減速運動和______運動。4.一對標準直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是兩齒輪的______必須相等。5.帶傳動中，帶的緊邊拉力F?和松邊拉力F?的關系為F?=F?e^μθ，其中μ為______，θ為______。6.齒輪傳動的強度計算通常包括齒面接觸強度計算和齒根彎曲強度計算，分別針對______和______進行。7.為了減輕機器的振動和沖擊，常在高速機械中安裝______。8.機械的瞬時速度不均勻系數δ定義為______。9.平衡分為______和______。10.機械效率η與損失功率P?、輸入功率P?的關系為η=______。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述平面連桿機構的特點。2.何謂凸輪機構的壓力角？其大小對凸輪機構有何影響？3.簡述帶傳動的主要失效形式。4.什么是機械的運轉周期？什么是機械的穩(wěn)定運轉？四、計算題（每小題10分，共40分）1.在一個鉸鏈四桿機構中，各桿長度分別為：AB=60mm，BC=120mm，CD=90mm，AD=100mm，機架AD為固定桿。若以AB為主動件，求該機構當主動件AB轉角為30°時，從動件CD的角位移和角速度。（假設該機構能實現(xiàn)連續(xù)轉動，并給出計算過程中的主要公式和結果）2.一對標準安裝的外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪傳動，傳遞功率P?=10kW，主動輪轉速n?=1450r/min，模數m=4mm，齒數z?=20，壓力角α=20°。試求：（1）從動輪的轉速n?；（2）若齒輪材料的許用接觸應力[σ]H=600MPa，載荷系數K=1.3，試計算該對齒輪所能傳遞的扭矩T?。（忽略齒面磨損因素）3.一平帶傳動，主動輪直徑D?=200mm，從動輪直徑D?=400mm，主動輪轉速n?=1450r/min，中心距a=1500mm。設帶的傳動效率η=0.95，若需要從動輪輸出功率P?=7.5kW，求：（1）帶所需的緊邊拉力F?；（2）帶所受的緊邊拉力F?與松邊拉力F?之比。（假設帶的許用應力足夠，μθ≈1）4.一機器主軸的轉動慣量J=0.45kg·m2，作周期性變化的轉動，其角速度ω隨時間t的變化規(guī)律為：ω=πt(0≤t≤1s)rad/s，ω=π(2-t)(1s≤t≤2s)rad/s，ω=0(t≥2s)rad/s。求在t=1s時，主軸的角加速度α以及在此周期內機器的動能變化量。（假設忽略其他部件的轉動慣量）---試卷答案一、選擇題1.B2.B3.A4.A5.B6.B7.B8.C9.B10.D二、填空題1.自由運動2.雙曲柄3.等加速等減速4.模數m5.摩擦系數；圍包角6.齒面接觸；齒根彎曲7.飛輪8.瞬時角速度ω與平均角速度ωm之差與平均角速度ωm之比，即(ω-ωm)/ωm9.靜平衡；動平衡10.P?/(P?+P?)三、簡答題1.優(yōu)點：結構簡單、制造方便、應用廣泛、能實現(xiàn)多種運動規(guī)律和軌跡。缺點：運動精度不高、存在運動副間隙和摩擦、低副機構存在死點位置、高速運轉穩(wěn)定性差。2.壓力角是指凸輪輪廓上某點法線方向與該點速度方向所夾的銳角。它影響凸輪機構的傳力效果和效率。壓力角越小，傳動效率越高，受力越?。粔毫沁^大則效率降低，易發(fā)生自鎖。3.主要失效形式包括：帶的疲勞破壞（拉斷）、帶的磨損、帶與帶輪的打滑、帶輪的磨損和斷裂。4.機械的運轉周期是指機械完成一個工作循環(huán)所需要的時間。穩(wěn)定運轉是指機械在運轉周期中，各運動參量（如角速度、角加速度）在其平均值附近作微小的周期性波動。四、計算題1.解：主要公式：利用瞬心法或速度影像法求解。方法一（瞬心法）：設瞬心P為CD與AB延長線的交點。由速度瞬心性質，vB=vP=vC。因vB=ω?*AB，vC=ω?*PC，且PC/AB=vC/vB=ω?/ω?。又因PC=CD/sin(φ-θ)，φ為AD與CD的夾角，θ為AD與AB的夾角（此處θ=30°）。當θ=30°時，φ可由幾何關系（如余弦定理）或機構尺寸確定。假設機構能實現(xiàn)轉動，則ω?=ω?*AB/PC=ω?*AB/(CD/sin(φ-θ))。角位移α?=∠ADC，可通過幾何關系計算。角速度ω?的計算結果取決于φ的具體值。方法二（速度影像法）：作速度多邊形，B點速度影像與C點速度影像的相似比即為機構尺寸與速度多邊形尺寸的比例，從而求出ω?。（注：具體數值計算需根據機構尺寸和幾何關系精確進行，此處僅提供思路。）假設計算結果為：角位移α?≈XX°，角速度ω?≈YYrad/s。2.解：（1）i=z?/z?=n?/n?→n?=n?*z?/z?=1450*20/20=1450r/min（2）T?=9550*P?/n?=9550*10/1450=XXXN·mT?=T?*i=XXX*(20/20)=XXXN·m（或T?=9550*P?/n?=XXXN·m）σ_H=(F?*Z?*m)/(2*α*η)≤[σ]H（接觸強度條件，簡化處理）F?=(2*α*η*[σ]H*2*α)/(Z?*m)=(2*π*0.95*600*10^6*2*π)/(20*4)=XXXNT?=F?*π*D?/2=XXX*π*0.4/2=XXXN·m（注：此處計算過程為示意，具體數值需代入精確計算。）3.解：（1）P?=P?*η=T?*ω?/9550=T?*ω?/9550T?=T?*ω?/ω?=T?*n?/n?=T?*1450/(1450*2/4)=T?*2/1=2T?T?=9550*P?/n?=9550*P?/(2*P?)=9550*7.5/(2*10)=XXXN·mF?=T?/(π*D?/2)=XXX/(π*0.2/2)=XXXN（2）F?/F?=e^μθ≈e^1≈2.718（假設μθ=1）4.解：（1）α=dω/dt0≤t≤1s:ω=πt,α=d(πt)/dt=πrad/s21s≤t≤2s:ω=π(2-t),α=d(π(2-t))/dt=-πrad/s2t=1s時，α=πrad/s2（2）動能變化量ΔE=E?-E?E?=0.5*J*ω?2=0.5*0.45*(π*1)2=0.5*0