2025機(jī)械設(shè)計(jì)《機(jī)械原理》專項(xiàng)訓(xùn)練考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.一個(gè)包含N個(gè)構(gòu)件的機(jī)構(gòu)，其中平面高副數(shù)為P_h，低副數(shù)為P_l，則該機(jī)構(gòu)的自由度F為（）。A.3N-2P_h-P_lB.2N-P_h-P_lC.2N-2P_h-P_lD.3N-3P_h-P_l2.在四桿機(jī)構(gòu)中，若取不同構(gòu)件為機(jī)架，可能得到的機(jī)構(gòu)類型有（）。A.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)C.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)D.雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇主要考慮的因素是（）。A.凸輪輪廓形狀的復(fù)雜程度B.機(jī)構(gòu)的尺寸和重量C.工作平穩(wěn)性和動(dòng)力特性D.執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)軌跡4.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其模數(shù)m=4mm，壓力角α=20°，小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=60，則大齒輪的分度圓直徑d2為（）mm。A.80B.120C.160D.2005.一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)，要保證傳動(dòng)比恒定，必須滿足的條件是（）。A.兩個(gè)齒輪的模數(shù)必須相等B.兩個(gè)齒輪的壓力角必須相等C.兩個(gè)齒輪的基圓半徑必須相等D.兩個(gè)齒輪的齒數(shù)必須成反比6.在定軸輪系中，若已知主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=1200rpm，傳動(dòng)比i=5，則從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2為（）rpm。A.240B.480C.600D.120007.機(jī)械產(chǎn)生速度波動(dòng)的主要原因是（）。A.驅(qū)動(dòng)力和阻力是周期性變化的B.驅(qū)動(dòng)力和阻力是恒定不變的C.機(jī)構(gòu)的幾何尺寸設(shè)計(jì)不合理D.機(jī)械存在摩擦力8.對(duì)于繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛性轉(zhuǎn)子，若要使其達(dá)到靜平衡，則其質(zhì)心應(yīng)位于（）。A.轉(zhuǎn)軸上B.轉(zhuǎn)軸附近C.距離轉(zhuǎn)軸一定距離處D.任意位置9.在機(jī)械系統(tǒng)中，飛輪通常安裝在（）。A.高速軸上B.低速軸上C.執(zhí)行機(jī)構(gòu)上D.任意軸上10.下列機(jī)構(gòu)中，屬于變傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的是（）。A.齒輪齒條機(jī)構(gòu)B.棘輪機(jī)構(gòu)C.摩擦輪機(jī)構(gòu)D.凸輪機(jī)構(gòu)二、填空題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題后的橫線上）1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是輸入構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律______確定。2.平面四桿機(jī)構(gòu)中，能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有______機(jī)構(gòu)。3.凸輪機(jī)構(gòu)中，基圓是指凸輪理論輪廓線上______的圓。4.漸開線齒輪的齒廓形狀取決于其______和______。5.定軸輪系中，傳動(dòng)比i等于所有從動(dòng)輪齒數(shù)之積除以所有主動(dòng)輪齒數(shù)之積，即i=______。6.機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段是指______、______和______。7.機(jī)械靜平衡的條件是作用于機(jī)構(gòu)的各力之和等于______，各力矩之和等于______。8.為了消除機(jī)械中周期性速度波動(dòng)，通常在機(jī)械中安裝飛輪，這是利用飛輪的______來吸收和釋放能量。9.機(jī)械動(dòng)平衡的條件是作用于機(jī)構(gòu)的各慣性力之和等于______，各慣性力矩之和等于______。10.機(jī)構(gòu)自由度是指機(jī)構(gòu)相對(duì)于______具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)將答案寫在答題紙上）1.簡(jiǎn)述平面運(yùn)動(dòng)副的分類及其特點(diǎn)。2.簡(jiǎn)述四桿機(jī)構(gòu)中死點(diǎn)的概念及其避免方法。3.簡(jiǎn)述漸開線齒廓的優(yōu)點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述機(jī)械平衡的類型及其區(qū)別。四、計(jì)算題（每小題10分，共40分。請(qǐng)將詳細(xì)的計(jì)算過程和結(jié)果寫在答題紙上）1.圖示（此處無圖）為一平面四桿機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件長(zhǎng)度分別為：lAB=60mm，lBC=90mm，lCD=80mm，lAD=100mm，試求該機(jī)構(gòu)的自由度F。2.圖示（此處無圖）為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知凸輪基圓半徑r0=20mm，偏距e=10mm，凸輪以等角速度ω=10rad/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在圖示位置，凸輪輪廓曲線的半徑ρ=25mm，試求該瞬時(shí)從動(dòng)件的瞬時(shí)速度v和加速度a。3.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳遞功率P=10kW，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=1450rpm，齒數(shù)z1=20，模數(shù)m=5mm，壓力角α=20°，傳動(dòng)效率η=0.9。試求（1）傳動(dòng)比i12；（2）作用在齒輪上的圓周力Ft1和徑向力Fr1。4.一剛性轉(zhuǎn)子在靜平衡試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得其質(zhì)心偏離軸心O的距離為e=0.1mm，轉(zhuǎn)子質(zhì)量為m=10kg，轉(zhuǎn)速n=3000rpm。為使其達(dá)到靜平衡，需在質(zhì)心相反方向加一平衡質(zhì)量m'，求平衡質(zhì)量m'的大小及其應(yīng)加的距離l（假設(shè)l=100mm）。---試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.C6.C7.A8.A9.A10.D二、填空題1.運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.曲柄搖桿3.幾何尺寸最小4.基圓半徑壓力角5.i=(z2×z4×…×zn)/(z1×z3×…×zm)6.啟動(dòng)階段穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段停止階段7.零零8.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量9.零零10.固定參考系三、簡(jiǎn)答題1.平面運(yùn)動(dòng)副根據(jù)接觸形式分為高副和低副。高副是兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副，如凸輪與從動(dòng)件、齒輪與齒輪。低副是兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副，如轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）和移動(dòng)副（滑塊）。高副約束較少，可傳遞復(fù)合運(yùn)動(dòng)；低副約束較多，只能傳遞相對(duì)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。2.死點(diǎn)是指曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與機(jī)架共線時(shí)，傳動(dòng)角為零，此時(shí)驅(qū)動(dòng)力的作用線通過質(zhì)心，無法使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。避免方法：采用增大曲柄轉(zhuǎn)速、增加從動(dòng)件慣性、采用雙向驅(qū)動(dòng)或帶飛輪、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)形式等。3.漸開線齒廓的優(yōu)點(diǎn)：1）滿足齒廓嚙合基本定律，保證傳動(dòng)比恒定；2）齒廓壓力角處處相等，傳動(dòng)平穩(wěn)，磨損均勻；3）加工方便，可以用標(biāo)準(zhǔn)刀具在普通機(jī)床（如滾齒機(jī)）上加工。4.機(jī)械平衡分為靜平衡和動(dòng)平衡。靜平衡是指針對(duì)繞固定軸旋轉(zhuǎn)的剛性轉(zhuǎn)子，通過調(diào)整質(zhì)心位置，使其質(zhì)心位于轉(zhuǎn)軸上，以消除離心力的靜力作用。動(dòng)平衡是指針對(duì)繞固定軸旋轉(zhuǎn)的剛性轉(zhuǎn)子，通過在質(zhì)心相反方向加平衡質(zhì)量或去除部分質(zhì)量，使其慣性力系和慣性力矩系同時(shí)得到平衡，消除慣性力和慣性力矩對(duì)軸承產(chǎn)生的動(dòng)壓力。靜平衡適用于薄輪盤狀轉(zhuǎn)子，動(dòng)平衡適用于形狀復(fù)雜的轉(zhuǎn)子。四、計(jì)算題1.解：根據(jù)自由度公式F=3n-2P_l-P_h。機(jī)構(gòu)由4個(gè)構(gòu)件（n=4），包含4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（P_l=4），無高副（P_h=0）。代入公式得F=3×4-2×4-0=4。該機(jī)構(gòu)的自由度F=4。2.解：1）速度分析：在速度多邊形中，vB=ω×OB，vB與BO垂直。vP為絕對(duì)速度，vP與P點(diǎn)切線垂直。vB=vP。速度影像法：過B點(diǎn)作vB⊥OB，過P點(diǎn)作vP⊥P點(diǎn)切線，連接BP交于P'，則vB=ω×BP'。由于凸輪做定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，ω為已知，量取比例尺λ_v，BP'×λ_v即vP。在速度多邊形中，vB=ω×BP'，vP=ω×BP'，故vP與vB大小相等方向相同。此處為瞬時(shí)分析，假設(shè)P點(diǎn)為速度最高點(diǎn)，vP方向向上，vB方向向右下方。速度v=vP/λ_v。加速度分析：作法向加速度an=ω2×BP'，切向加速度at=α×BP'（α為凸輪角加速度，此處為瞬時(shí)分析，α=0，故at=0）。總加速度a=a'n=aP'。在加速度多邊形中，a'n=ω2×BP'，方向沿BP'指向B點(diǎn)。aP'與P點(diǎn)法線方向相反（假設(shè)P點(diǎn)為速度最高點(diǎn)）。量取比例尺λ_a，a'n×λ_a即aP。a=aP/λ_a。3.解：1）傳動(dòng)比i12=n1/n2=n1/z2=n1/(i12×z1)。故i12=n1×z1/z2=1450×20/20=1450。2）轉(zhuǎn)矩T1=P/ω1=P/(2πn1/60)=10×1000/(2π×1450/60)=65.95Nm。圓周力Ft1=T1/r1=T1/mz1=65.95/(5×20)=6.595kN