2025年機械設(shè)計《機械原理》模擬題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.下列哪個機構(gòu)屬于變傳動比機構(gòu)？（）A.周轉(zhuǎn)輪系B.定軸輪系C.平行四邊形機構(gòu)D.雙萬向聯(lián)軸器2.在速度瞬心法進行速度分析時，機構(gòu)中兩構(gòu)件的速度瞬心一定是位于該兩構(gòu)件的（）。A.公共延長線上B.公共直線上任意位置C.交點處D.延長線上的某點3.對于一個自由度為1的平面機構(gòu)，若其原動件的運動規(guī)律已知，則其從動件的運動規(guī)律（）。A.完全確定B.無法確定C.有無窮多解D.可能確定也可能不確定4.在凸輪機構(gòu)中，從動件的運動規(guī)律主要由凸輪的（）決定。A.偏距B.壓力角C.形狀D.傳動角5.在進行機械靜力分析時，若忽略構(gòu)件的慣性力，則機構(gòu)所受的主動力與約束力（）。A.一定平衡B.一定不平衡C.可能平衡也可能不平衡D.無法判斷6.平面四桿機構(gòu)中，最小傳動角γ達到最小值時，其壓力角α（）。A.最小B.最大C.為零D.無法確定7.機構(gòu)具有確定運動的必要條件是（）。A.自由度大于零B.自由度等于零C.自由度小于零D.自由度大于等于18.對于作往復(fù)直線運動的構(gòu)件，其速度與加速度（）。A.總是同時為零B.速度為零時，加速度不一定為零；加速度為零時，速度也不一定為零C.總是同時不為零D.總是互為相反數(shù)9.機械產(chǎn)生速度波動的主要原因是（）。A.驅(qū)動力和阻力是周期性變化的B.驅(qū)動力和阻力是恒定不變的C.機構(gòu)自由度太大D.機構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量太大10.剛性轉(zhuǎn)子靜平衡的條件是（）。A.轉(zhuǎn)子上所有重力的主矢等于零B.轉(zhuǎn)子上所有重力的主矩等于零C.轉(zhuǎn)子上所有重力的主矢和主矩都等于零D.轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位于轉(zhuǎn)動軸上二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.平面機構(gòu)的自由度計算公式為F=3n-2p?-p?，其中n代表______，p?代表______，p?代表______。2.速度瞬心法主要用于機構(gòu)的______分析。3.在連桿機構(gòu)中，壓力角是指______與作用力方向之間所夾的銳角。4.凸輪機構(gòu)中，壓力角越大，機構(gòu)的傳力效率越______。5.齒輪機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)______的傳動。6.機械運轉(zhuǎn)的三個階段是指______、______和______。7.為了使剛性轉(zhuǎn)子達到靜平衡，其質(zhì)心必須位于______上。8.機械速度波動的調(diào)節(jié)方法主要有______和______兩種。三、判斷題（每題1分，共5分。請將“正確”或“錯誤”填在括號內(nèi)）1.任何平面四桿機構(gòu)都可以用來變換運動形式。（）2.機構(gòu)運動分析中的速度影像法只適用于平面四桿機構(gòu)。（）3.增大凸輪機構(gòu)的偏距一定能增大其最大壓力角。（）4.機械的瞬時速度比不一定等于其傳動比。（）5.動平衡的轉(zhuǎn)子一定滿足靜平衡條件。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述平面機構(gòu)自由度的意義及其計算中各項的含義。2.簡述速度瞬心法進行速度分析的基本步驟。3.何謂連桿機構(gòu)的壓力角和傳動角？兩者之間有何關(guān)系？4.簡述機械平衡的類型及其主要目的。五、計算題（每題10分，共30分）1.圖示（此處無圖，請自行構(gòu)思一個簡單的平面四桿機構(gòu)，標明各構(gòu)件長度和運動副類型），已知構(gòu)件1為原動件，逆時針勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω?=10rad/s。試用瞬心法求構(gòu)件3上C點的速度vC。*(提示：需要自行繪制機構(gòu)簡圖并標注瞬心P?P?、P?P?，列出速度關(guān)系式求解)*2.圖示（此處無圖，請自行構(gòu)思一個偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，標明基圓半徑r?、偏距e、凸輪角位移φ、以及對應(yīng)的凸輪輪廓點K的向徑rk），已知凸輪以等角速度ω順時針轉(zhuǎn)動，從動件行程H=20mm。當凸輪轉(zhuǎn)角φ=30°時，試用圖解法作圖求該瞬時從動件的速度v?和加速度a?。（需自行繪制凸輪機構(gòu)圖及速度、加速度作圖過程）*(提示：需要自行繪制基圓、偏距線，根據(jù)給定行程H確定行程角，然后進行速度多邊形和加速度多邊形的繪制)*3.一剛性轉(zhuǎn)子質(zhì)量為m，其質(zhì)心到轉(zhuǎn)動軸的距離為e。若要求該轉(zhuǎn)子達到靜平衡，需要在質(zhì)心相反方向距離轉(zhuǎn)動軸為r處加一配重，求配重質(zhì)量m'與距離r的關(guān)系式。---（試卷結(jié)束）試卷答案一、選擇題1.A2.A3.A4.C5.C6.B7.A8.B9.A10.A二、填空題1.構(gòu)件數(shù)，低副數(shù)，高副數(shù)2.速度3.驅(qū)動力作用線，從動件上受力點速度方向4.低5.定比傳動（或恒定傳動比）6.啟動，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，停車7.轉(zhuǎn)動軸（或回轉(zhuǎn)軸線）8.飛輪調(diào)節(jié)，調(diào)速器調(diào)節(jié)三、判斷題1.錯誤2.錯誤3.錯誤4.正確5.正確四、簡答題1.解析思路：首先明確自由度F是衡量機構(gòu)獨立運動數(shù)目的參數(shù)。計算公式F=3n-2p?-p?中，n為活動構(gòu)件數(shù)，p?為低副數(shù)，p?為高副數(shù)。自由度為0的機構(gòu)是靜態(tài)確定性的，自由度大于0的機構(gòu)才能運動。計算時需正確識別構(gòu)件數(shù)、各類運動副數(shù)目。2.解析思路：瞬心法基于速度影像原理。步驟包括：①確定所有瞬心位置（已知運動構(gòu)件的瞬心，未知瞬心可通過三心定理確定）；②選定速度比例尺，選定基點（通常選已知速度的點）；③根據(jù)瞬心性質(zhì)（兩構(gòu)件瞬心速度與各自角速度之比等于其半徑之反比），作出速度多邊形；④由基點速度向量指向瞬心，得到所求點速度向量，其長度按比例尺代表速度大小，方向即為速度方向。3.解析思路：壓力角α是作用在從動件上的驅(qū)動力F通過轉(zhuǎn)動副中心作用線與從動件上受力點速度方向之間所夾的銳角。傳動角γ是壓力角的余角（γ=90°-α），也是從動件上受力點速度方向與連桿（或凸輪）上受力點速度方向之間所夾的銳角。兩者都反映了驅(qū)動力有效分力的程度，γ越大，傳力效率越高。分析時需明確力的方向和速度方向，并理解兩者與有效分力的關(guān)系。4.解析思路：機械平衡分為靜平衡和動平衡。靜平衡是指針對繞固定軸旋轉(zhuǎn)的剛性轉(zhuǎn)子，通過調(diào)整質(zhì)量分布，使其質(zhì)心位于軸線上，消除或減小因質(zhì)心旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力，目的是消除或減小轉(zhuǎn)子在靜止或穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時的振動。動平衡是指對于存在回轉(zhuǎn)件且其質(zhì)量分布不均勻的情況（如多軸轉(zhuǎn)子），不僅要求質(zhì)心在軸線上，還要求各回轉(zhuǎn)件上慣性力系的主矩為零，目的是消除或減小轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩，避免整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動。五、計算題1.解析思路：①根據(jù)機構(gòu)尺寸和運動副類型，確定瞬心P?P?（位于構(gòu)件1與構(gòu)件2的延長線交點）、瞬心P?P?（位于構(gòu)件1與構(gòu)件3的延長線交點）。②瞬心P?P?是構(gòu)件1和構(gòu)件3的相對速度瞬心，構(gòu)件1角速度ω?乘以其到P?P?的距離等于構(gòu)件3角速度ω?乘以其到P?P?的距離（ω?·l?P?P?=ω?·l?P?P?）。③構(gòu)件3上C點的速度vC等于構(gòu)件3角速度ω?乘以其質(zhì)心C到P?P?的距離（vC=ω?·lCP?P?）。④聯(lián)立上述關(guān)系式，求解出ω?，再求出vC。注意速度方向的確定。2.解析思路：①繪制機構(gòu)簡圖，確定基圓半徑r?、偏距e，標出行程H和對應(yīng)的行程角。②選定速度比例尺v（mm/s）/mm。③選擇基點O（凸輪回轉(zhuǎn)中心），作代表原動件速度ω的矢量vo（任意長度，方向與ω同向）。④根據(jù)偏距e，確定從動件導(dǎo)路中心線的位置。⑤由vo的延長線（或根據(jù)偏距位置）與基圓交于點A'，作代表從動件上升段速度v?的矢量vA'，其大小為vA'=vo·r/r?（r為A'點的向徑），方向垂直于OA'并指向遠離凸輪中心O的一側(cè)。⑥連接O與A'，OA'代表凸輪在φ=30°時的角速度ω。⑦過A'點，沿導(dǎo)路方向作代表從動件速度v?的矢量，其大小為v?=vA'，方向沿導(dǎo)路向上。⑧加速度分析：作代表法向加速度an?的矢量n?A'，方向由A'指向A"（速度瞬心，假設(shè)在圖示位置），大小為an?=v?2/r?（r?為從動件當前運動點到導(dǎo)路中心的距離，若為等速運動，則an?=0，若為簡諧運動，則an?=ω2H/2(π-φ)2·OA'）。作代表切向加速度at?的矢量t?A'，方向垂直于OA'并指向ω轉(zhuǎn)動方向，大小待求。⑨根據(jù)加速度合成定理（平動加速度合成），a?=an?+at?。由基點O向A"點作矢量OA"（代表總加速度a?），使其大小為OA"=√(an?2+at?2)，方向角θ=arctan(at?/an?)。⑩連接A"與A'，A"A'代表科氏加速度，通常忽略。過A'點作代表an?的矢量n?A'，方向指向A"，大小按比例尺量取。再過A"點作代表總加速度a?的矢量OA"，使其方向與OA"一致，大小按比例尺量取。最后過A'點作代表at?的矢量t?A'，使OA"=n?A'+t?A'。?量取t?A'的長度，其大小即為at?，方向即為切向加速度方向。?計算v?和a?的大?。簐?=v比例尺×|vA'|，a?=a比例尺×|OA"|。3.解析思路：①靜平衡條件要求轉(zhuǎn)子上的所有慣性力（或質(zhì)心產(chǎn)生的離心力）的合力為零。對于單質(zhì)量轉(zhuǎn)子，質(zhì)心偏離軸線e，旋