2025工學(xué)考研機(jī)械原理真題試卷及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共10分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請將正確選項(xiàng)前的字母填在答題紙上。）1.在平面機(jī)構(gòu)中，若一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈具有n個(gè)構(gòu)件，其中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為m，低副數(shù)為p，高副數(shù)為h，則該運(yùn)動(dòng)鏈的自由度F為（）。A.F=3m-2p-hB.F=2m-3p-hC.F=3m-p-hD.F=2m-p-h2.在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若連架桿為機(jī)架，則根據(jù)兩連架桿的長度和轉(zhuǎn)角關(guān)系，該機(jī)構(gòu)可能屬于（）。A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.雙搖桿機(jī)構(gòu)D.以上都可能3.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要由（）決定。A.凸輪輪廓形狀B.凸輪轉(zhuǎn)速C.壓力角D.回程休止角4.一對漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其模數(shù)m=5mm，壓力角α=20°，傳動(dòng)比i=2，中心距a=150mm，則小齒輪的齒數(shù)z1為（）。A.25B.30C.35D.405.在輪系中，若一對外嚙合齒輪的模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)均相等，則該對齒輪的齒數(shù)比與其傳動(dòng)比的關(guān)系為（）。A.齒數(shù)比等于傳動(dòng)比B.齒數(shù)比等于傳動(dòng)比的倒數(shù)C.齒數(shù)比與傳動(dòng)比無關(guān)D.齒數(shù)比等于傳動(dòng)比的平方二、填空題（每小題2分，共10分。請將答案填在答題紙上。）1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的自由度F大于等于______。2.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，______是最短桿與機(jī)架的長度之和。3.凸輪機(jī)構(gòu)中，壓力角是指凸輪輪廓上某點(diǎn)的法線與從動(dòng)件在該點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角。4.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)，其分度圓壓力角α=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1，則其齒頂壓力角αa為______。5.在周轉(zhuǎn)輪系中，若中心輪1與轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)向相同，則齒輪2的轉(zhuǎn)向與齒輪1的轉(zhuǎn)向______。三、簡答題（每小題5分，共20分。請將答案寫在答題紙上。）1.簡述機(jī)構(gòu)自由度的意義及其影響因素。2.與連桿機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？3.簡述漸開線齒廓嚙合的特性。4.什么是周轉(zhuǎn)輪系？它有哪些類型？四、計(jì)算題（每小題10分，共30分。請將詳細(xì)的解題步驟寫在答題紙上。）1.圖示為一平面四桿機(jī)構(gòu)，各構(gòu)件長度分別為：AB=60mm，BC=90mm，CD=80mm，AD=100mm。若以構(gòu)件AB為機(jī)架，試判別該機(jī)構(gòu)的類型。2.圖示為一偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪以等角速度ω=10rad/s逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，偏距e=10mm，基圓半徑r0=20mm，凸輪輪廓上某點(diǎn)的壓力角α=30°。試求該瞬時(shí)從動(dòng)件的加速度。3.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合傳動(dòng)，已知模數(shù)m=4mm，壓力角α=20°，齒數(shù)z1=25，z2=50，中心距a=180mm。試計(jì)算該對齒輪的傳動(dòng)比、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑和齒距。五、分析題（每小題15分，共30分。請將答案寫在答題紙上。）1.分析圖示輪系的速度比i=ZH/ZA的傳動(dòng)比計(jì)算方法，其中ZB、ZC為齒輪B、C的齒數(shù)。2.試述機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法及其原理。試卷答案一、選擇題1.A解析：平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式為F=3m-2p-h，其中n為構(gòu)件數(shù)，m為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，p為低副數(shù)，h為高副數(shù)。對于n個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)鏈，m=n-1。將m=n-1代入公式得F=3(n-1)-2p-h=3n-3-2p-h。因?yàn)閚個(gè)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)鏈中，至少有n-1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（低副），所以p≥n-1。因此，F(xiàn)=3n-3-2p-h≤3n-3-2(n-1)-h=3n-3-2n+2-h=n-1-h。又因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)鏈至少有一個(gè)機(jī)架，所以n≥1，故F≤n-1-h。只有當(dāng)所有構(gòu)件都通過低副連接時(shí)，且沒有高副，即p=n-1，h=0時(shí)，F(xiàn)取最大值，即F=n-1。因此，A選項(xiàng)正確。2.D解析：根據(jù)格拉肖夫定理，平面四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與機(jī)架的長度之和大于其余兩桿長度之和，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)；若等于，則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；若小于，則為雙曲柄機(jī)構(gòu)。題目未給出具體長度，無法確定具體類型，故D選項(xiàng)正確。3.A解析：凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于凸輪輪廓曲線的形狀。通過不同的凸輪輪廓曲線，可以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。4.A解析：根據(jù)中心距公式a=(z1+z2)m/2，可得z1+z2=2a/m=2*150/5=60。又因?yàn)閭鲃?dòng)比i=z2/z1=2，所以z2=2z1。聯(lián)立以上兩式，解得z1=25，z2=50。5.B解析：外嚙合齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比i=齒數(shù)比=ZB/ZA=ZC/ZB=ZC/ZA的倒數(shù)。二、填空題1.1解析：機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)，其自由度必須至少為1。2.最短桿解析：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，最短桿與機(jī)架的長度之和決定了機(jī)構(gòu)的類型。3.運(yùn)動(dòng)傳遞解析：壓力角影響凸輪機(jī)構(gòu)傳力效率和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。4.25°解析：齒頂壓力角αa=arctan(tanαah*cosα)，其中ha=ha*·m。由于是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，ha*=1，所以αa=α=20°。5.相反解析：根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式，當(dāng)中心輪1與轉(zhuǎn)臂H轉(zhuǎn)向相同時(shí)，齒輪2與轉(zhuǎn)臂H轉(zhuǎn)向相反。三、簡答題1.機(jī)構(gòu)自由度是指機(jī)構(gòu)相對于確定位置的自由運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。它受到機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副類型和數(shù)目以及機(jī)架的影響。自由度計(jì)算公式為F=3m-2p-h，其中m為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，p為低副數(shù)，h為高副數(shù)。自由度的大小決定了機(jī)構(gòu)是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析的重要參數(shù)。2.凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)方便；缺點(diǎn)是凸輪輪廓加工復(fù)雜，接觸應(yīng)力較大，易磨損，壽命較短，且高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。3.漸開線齒廓嚙合的特性包括：嚙合角恒定、傳動(dòng)比恒定、齒側(cè)間隙自動(dòng)補(bǔ)償、中心距具有可分性。這些特性使得漸開線齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。4.周轉(zhuǎn)輪系是指至少有一個(gè)齒輪軸線繞另一個(gè)固定軸線的齒輪系。它由中心輪、轉(zhuǎn)臂和行星輪組成。根據(jù)中心輪和轉(zhuǎn)臂的數(shù)目，周轉(zhuǎn)輪系可以分為兩類：2K-H型周轉(zhuǎn)輪系和3K型周轉(zhuǎn)輪系。四、計(jì)算題1.解：根據(jù)構(gòu)件長度，計(jì)算∠ADC=180°-∠BAC-∠BCD=180°-30°-45°=105°。根據(jù)格拉肖夫定理，因?yàn)樽疃虠UAB（60mm）與機(jī)架AD（100mm）的長度之和大于其余兩桿BC（90mm）和CD（80mm）的長度之和，即60+100>90+80，所以該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。2.解：取靜參考系固連于機(jī)架，動(dòng)參考系固連于凸輪。根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成定理，從動(dòng)件的速度v=ωO×OP+vp。由于尖頂從動(dòng)件速度方向沿導(dǎo)路，所以v垂直于OP。設(shè)OP=x，則v=ωO×x/tan30°。從動(dòng)件的加速度a=αO×OP+ap+v2/OP。由于凸輪作等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，αO=0，所以a=vp2/OP=tan230°×ωO2×x=(√3/3)×(10)2×x=100√3xmm/s2。3.解：傳動(dòng)比i=z2/z1=50/25=2。小齒輪分度圓直徑d1=z1m=25×4=100mm。大齒輪分度圓直徑d2=z2m=50×4=200mm。齒頂圓直徑da1=d1+2ha=d1+2ha*=100+2×1×4=108mm。da2=d2+2ha=200+2×1×4=208mm。齒根圓直徑df1=d1-2hf=d1-2ha*·mf=100-2×1×4=92mm。df2=d2-2hf=200-2×1×4=192mm。齒距p=πm=π×4=12.57mm。五、分析題1.解：該輪系為復(fù)合輪系，其中齒輪B和C與轉(zhuǎn)臂H組成周轉(zhuǎn)輪系，齒輪A和齒輪B組成定軸輪系。首先，根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式iH_B=(1-iA_B)/iH_A，其中iA_B=ZB/ZA。代入數(shù)據(jù)得iH_B=(1-ZB/ZA)/iH_A。由于齒輪C與齒輪B同軸，所以iH_C=iH_B。又因?yàn)辇X輪C與齒輪A組成定軸輪系，所以iH_A=ZC/ZA。聯(lián)立以上兩式，解得iH_B=(1-ZB/ZA)/iH_A=(1-ZB/ZA)/(ZC/ZA)。2.解：機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法主要有兩種：飛輪調(diào)速和利用液壓或