機械設計專升本2025年機械原理真題模擬試卷（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。請將正確選項的字母填在括號內）1.在平面四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，且機架為最短桿的相鄰桿，則該機構一定存在（）。A.一個曲柄B.兩個曲柄C.一個搖桿D.兩個搖桿2.在凸輪機構中，從動件的運動規(guī)律由凸輪的（）決定。A.形狀B.尺寸C.壓力角D.速度3.一對漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是（）。A.模數相等，壓力角相等B.模數相等，齒數相等C.壓力角相等，齒數相等D.模數相等，中心距相等4.在輪系中，若一對外嚙合齒輪的齒數分別為z1和z2，則它們的傳動比i12為（）。A.i12=z1/z2B.i12=z2/z1C.i12=z1*z2D.i12=1/(z1*z2)5.機械產生周期性速度波動的主要原因是（）。A.驅動力是周期性變化的B.阻力是周期性變化的C.承載能力不足D.機械各構件的質量和轉動慣量不等6.剛性轉子要實現完全平衡，必須滿足的條件是（）。A.轉子靜平衡B.轉子動平衡C.轉子靜平衡且動平衡D.轉子質心位于軸線上7.對于一定傳動比和中心距的一對漸開線直齒圓柱齒輪，若增大齒數，則其（）。A.重合度增大B.重合度減小C.壓力角增大D.模數增大8.帶傳動的主要失效形式是（）。A.齒輪磨損B.鏈條疲勞斷開C.帶的疲勞斷裂或打滑D.軸的彎曲變形9.在周轉輪系中，已知中心輪1、行星輪2和系桿H的轉速分別為n1、n2和nh，若n1和nh轉向相同，n2與n1轉向相反，則轉速比iH1的表達式為（）。A.iH1=(n1-nh)/n2B.iH1=(nh-n1)/n2C.iH1=n1/(n2-nh)D.iH1=n2/(n1-nh)10.下面四種運動機構中，屬于連桿機構的是（）。A.凸輪機構B.齒輪機構C.鏈傳動機構D.四桿機構二、填空題（每小題2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.平面機構的自由度計算公式為F=3n-2p-p'，其中n表示，p表示，p'表示。2.凸輪機構的壓力角是指凸輪輪廓上某點的法線方向與該點速度方向之間所夾的銳角。3.一對標準漸開線直齒圓柱齒輪，其分度圓上的模數為m，壓力角為α，則齒距p=。4.輪系中，傳動比大小與齒數成反比的是傳動。5.機械速度波動的調節(jié)方法主要有和兩種。6.剛性轉子靜平衡的條件是轉子的質心位于軸線上，或者說轉子對于軸心的靜力矩為零。7.帶傳動中，限制傳動功率的主要因素是帶的和帶與帶輪間的。8.齒輪機構的傳動比是恒定的，而連桿機構的傳動比是的。9.在周轉輪系中，固定不動的齒輪稱為。10.機械原理研究的對象主要是各種機構的和。三、簡答題（每小題5分，共15分）1.簡述什么是機械原理？其研究內容主要包括哪些方面？2.什么是機構的自由度？影響機構自由度的因素有哪些？3.簡述帶傳動與齒輪傳動相比，有哪些主要優(yōu)缺點？四、計算題（每小題10分，共30分）1.圖示為一平面四桿機構，已知各桿長度分別為：lAB=60mm，lBC=90mm，lCD=80mm，lAD=100mm，且AD為機架。試問該機構為何種類型的機構？（提示：可先判斷是否為Grashof機構）2.一對標準漸開線直齒圓柱齒輪傳動，已知：m=5mm，α=20°，z1=20，z2=60。試計算該對齒輪的傳動比i12、中心距a以及大齒輪的分度圓直徑d2和齒廓漸開線在分度圓上的曲率半徑ρ'。3.在一周轉輪系中，中心輪1和系桿H的轉速分別為n1=120rpm（逆時針），nH=30rpm（順時針）。若中心輪2固定（n2=0），試求行星輪2的轉速大小和方向。五、作圖題（共15分）1.圖示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構。已知凸輪基圓半徑rb=20mm，偏距e=10mm，凸輪以等角速度ω順時針轉動。試用圖解法作出該凸輪機構在圖示位置時從動件的位移s、速度v和加速度a（作圖比例尺自定，要求清晰表示出各運動參數的瞬時值）。---（試卷結束）試卷答案一、選擇題1.A2.A3.A4.B5.D6.C7.A8.C9.A10.D二、填空題1.構件數，低副數，高副數2.法線，速度3.πm4.定軸5.飛輪，調速器6.質心，軸心7.拉伸強度，摩擦力8.變化（或：不恒定）9.中心輪10.運動規(guī)律，結構設計三、簡答題1.解析思路：首先回答機械原理的定義，即研究機構學和機械動力學的基本理論和方法的學科。然后列舉其研究內容，主要包括：機構的組成和結構分析（自由度、類型）、機構的運動分析（速度、加速度）、機構的力分析、機構的運動設計（平面連桿、凸輪、齒輪等）、機械的平衡、機械的運轉及其速度波動調節(jié)等。答案要點：機械原理是研究機構學和機械動力學基本理論和方法的學科。主要研究內容包括：機構的組成與結構分析（如自由度計算、類型判別），機構的運動分析（位移、速度、加速度），機構的力分析（慣性力、摩擦力、受力計算），機構的運動設計（連桿機構、凸輪機構、齒輪機構的設計），機械的平衡（靜平衡、動平衡），機械的運轉及其速度波動調節(jié)（運動方程、飛輪）等。2.解析思路：首先解釋什么是機構自由度，即機構相對于確定參考系獨立運動的數目。然后說明影響自由度的因素，根據自由度公式F=3n-2p-p'，分析n（構件數）、p（低副數）、p'（高副數）的變化如何影響F。通常還涉及機架的選擇。答案要點：機構的自由度是指機構相對于確定參考系獨立運動的數目。影響機構自由度的因素主要有：構件數目（n）、運動副類型和數目（低副數p，高副數p'）。根據公式F=3n-2p-p'，這些因素的變化都會直接影響機構的自由度。此外，機架的選擇也至關重要。3.解析思路：分別從優(yōu)點和缺點兩方面對比帶傳動和齒輪傳動。優(yōu)點方面，可以從傳動平穩(wěn)、過載保護、中心距大、結構簡單、成本較低等方面回答。缺點方面，可以從傳動比不準確、效率相對較低、有彈性滑動、壽命相對較短、不能用于惡劣環(huán)境等方面回答。答案要點：優(yōu)點：傳動平穩(wěn)，無噪音；過載時能自動打滑，起安全保護作用；可傳遞中心距較大的場合；結構簡單，成本較低。缺點：傳動比不精確，存在彈性滑動；傳動效率相對較低；帶的壽命較短，對安裝條件要求較高；不能在惡劣環(huán)境下工作。四、計算題1.解析思路：首先根據給定的桿長關系，判斷是否滿足Grashof條件（最短桿+最長桿≤其余兩桿之和）。然后根據機架是否為最短桿的相鄰桿，結合Grashof條件判斷機構類型。若機架為最短桿AD的相鄰桿BC，則為雙曲柄機構；若機架為最短桿AD本身，則為曲柄搖桿機構；否則為雙搖桿機構。答案要點：*判斷Grashof條件：lAB+lCD=60+80=140mm，lBC+lAD=90+100=190mm。因為lAB+lCD<lBC+lAD（140<190），所以滿足Grashof條件。*判斷機構類型：機架AD不是最短桿AD，且AD不是最短桿BC的相鄰桿。因此，該機構為雙搖桿機構。2.解析思路：根據已知條件，利用標準齒輪的相關公式進行計算。*傳動比i12=z2/z1=60/20=3。*中心距a=(z1+z2)*m/2=(20+60)*5/2=200mm。*大齒輪分度圓直徑d2=z2*m=60*5=300mm。*漸開線在分度圓上的曲率半徑ρ'=rb/sin2α=20/sin220°≈20/(0.342)2≈20/0.117≈170.5mm。答案要點：*傳動比i12=z2/z1=60/20=3。*中心距a=(20+60)*5/2=200mm。*大齒輪分度圓直徑d2=60*5=300mm。*漸開線在分度圓上的曲率半徑ρ'=rb/sin2α=20/sin220°≈170.5mm。3.解析思路：應用周轉輪系傳動比計算公式。已知n1=120rpm（逆時針），nH=30rpm（順時針），n2=0（中心輪2固定）。使用公式(nH-n1)/n2-iH1=-z2/z1=-1。代入數值解算iH1。答案要點：*列式：設系桿H為輸入，中心輪1為輸出。傳動比iH1=n1/nH。*代入已知：iH1=120/30=4。*說明方向：計算結果為正值，與設定（H為輸入，1為輸出）一致，說明中心輪1的轉向與系桿H相同，即順時針轉動。*行星輪轉速：行星輪2的轉速n2=nH-iH1*n1=30-4*120=30-480=-450rpm。負號表示其轉向與系桿H相反，即順時針轉動。轉速大小為450rpm。五、作圖題1.解析思路：圖解法作凸輪機構運動線圖步驟：*繪制基圓和偏距圓，確定凸輪回轉中心O和偏距e方向。*將基圓分成若干等份（與凸輪轉角對應），并標出相應位置。*從偏距圓與基圓的交點開始，沿偏距方向作一系列射線，這些射線即代表凸輪在不同轉角位置時，從動件導路中心線的位置。*根據凸輪輪廓上各分點與導路中心線的距離（即位移s），在垂直于導路的方向上，從基圓向外量取相應的位移，得到從動件尖端的一系列位置。*將這些位置點連接成光滑曲線，即為從動件的位移線圖s(t)。*對位移線圖求導，得到速度線圖v(t)。*對速度線圖求導，得到加速度線圖a(t)。*注意區(qū)分正負方向，并確保圖形比例尺一致且清晰。答案要點：（此處無法實際繪制圖形，但應描述出作圖過程和結果）*繪制基圓rb=20mm，偏距e=10mm，中心O。過O作偏距線，偏距線與基圓交于點K。*將基圓分成若干等分（例如12等分），得到分點A1,A2,...,A12。*以O為中心，分別以OA1,OA2,...,OA12為半徑畫圓，這些圓與偏