專升本機械設計2025年機械原理專項訓練試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列運動副中，屬于高副的是（）。A.鉸鏈轉動副B.移動副C.凸輪與從動件接觸副D.平面四桿機構的連桿與機架間的轉動副2.一個平面機構的自由度數(shù)為0，說明該機構（）。A.一定是靜態(tài)的，不會運動B.運動不確定C.各構件都是剛體D.不存在虛約束3.在鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和小于其他兩桿長度之和，且機架為最短桿相對的構件，則該機構一定能獲得雙曲柄運動。4.增速比系數(shù)k>1的連桿機構，其行程速比系數(shù)K的值（）。A.必然大于1B.必然小于1C.必然等于1D.可能大于、小于或等于15.凸輪機構的壓力角是指從動件運動方向與（）之間所夾的銳角。A.凸輪輪廓法線B.凸輪輪廓切線C.凸輪旋轉中心到接觸點的連線D.導路方向6.一對漸開線直齒圓柱齒輪能夠正確嚙合，必須滿足的條件之一是（）。A.模數(shù)相等B.壓力角相等C.齒數(shù)相等D.中心距相等7.在周轉輪系中，若已知太陽輪齒數(shù)z1、行星輪齒數(shù)z2、齒數(shù)z3，則系桿齒數(shù)zH為（）。A.z1+z2+z3B.z3-(z1±z2)C.z2-(z1±z3)D.z1+z3-z2（“±”取決于外嚙合或內嚙合）8.當凸輪機構的壓力角過大時，為了改善傳力條件，通常采用的方法是（）。A.減小從動件行程B.增大基圓半徑C.改變凸輪輪廓形狀D.增大導路摩擦系數(shù)9.下列機構中，屬于連桿機構的是（）。A.凸輪機構B.齒輪機構C.槽輪機構D.鉸鏈四桿機構10.能夠實現(xiàn)任意給定運動規(guī)律的是（）。A.齒輪機構B.凸輪機構C.齒輪連桿組合機構D.棘輪機構二、填空題（每題2分，共20分）1.機構具有確定運動的條件是原動件數(shù)目等于機構的自由度數(shù)。2.在平面四桿機構中，與機架相連的桿件稱為連桿。3.鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和大于其他兩桿長度之和，則該機構無論取哪個構件為機架，都不可能得到雙曲柄機構。4.凸輪機構的基圓是指以凸輪旋轉中心為圓心，以最小向徑為半徑的圓。5.一對標準漸開線直齒圓柱齒輪傳動，其嚙合角等于分度圓壓力角。6.在齒輪系中，由齒輪和齒條組成的傳動稱為齒條-齒輪傳動。7.機械效率是有用功與輸入功之比，其值總是小于或等于1。8.間歇運動機構是指在某些位置上能夠停止運動，而在其他位置上能夠連續(xù)運動的機構。9.速度瞬心是兩相互作平面運動構件上速度相等的重合點。10.機械的自鎖是指在外力作用下，無論驅動力多大，機構都無法運動的現(xiàn)象。三、判斷題（每題2分，共20分，請在括號內打“√”或“×”）1.機構自由度是指機構相對于機架獨立運動的數(shù)目。（）2.平面連桿機構的運動副都是轉動副或移動副。（）3.雙曲柄機構的兩個曲柄都能實現(xiàn)整周回轉。（）4.行程速比系數(shù)k是衡量連桿機構急回特性的指標，其值越大，急回程度越低。（）5.凸輪機構的壓力角越大，傳力越省力。（）6.一對漸開線齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等才能正確嚙合。（）7.在周轉輪系中，齒數(shù)比iH3=z3/(z1±z2)，其中“±”表示內嚙合取“-”，外嚙合取“+”。（）8.機械效率越高，說明機器損失的能量越多。（）9.槽輪機構是一種常見的間歇運動機構。（）10.速度瞬心的位置是固定不變的。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述平面機構自由度的計算方法及其含義。2.鉸鏈四桿機構存在哪幾種基本類型？請簡述其特點。3.凸輪機構中，什么是壓力角？過大的壓力角會產(chǎn)生什么不利影響？4.簡述漸開線齒廓的優(yōu)點。五、計算題（每題10分，共30分）1.圖示（此處無圖，請自行繪制或想象一個簡單的平面四桿機構，標明構件長度和機架）為一平面四桿機構，已知各構件長度分別為：lAB=50mm,lBC=80mm,lCD=70mm,lAD=100mm，且AD為機架。試判斷該機構的類型，并說明理由。（若為特殊類型，如曲柄搖桿、雙曲柄或雙搖桿，請指明）。2.一對漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合傳動，已知模數(shù)m=4mm，壓力角α=20°，小齒輪齒數(shù)z1=25，大齒輪齒數(shù)z2=75。求：①大齒輪的分度圓直徑d2；②齒輪傳動的傳動比i12；③若中心距a=250mm，該對齒輪是否為標準安裝？3.圖示（此處無圖，請自行繪制一個凸輪機構示意圖，標明基圓r0、偏距e、行程h、凸輪轉角φ1和φ2），一尖頂對心直動從動件盤形凸輪機構，已知基圓半徑r0=20mm，從動件行程h=20mm，凸輪以等角速度ω順時針轉動。當凸輪轉角φ1=30°時，試用作圖法（需清晰表達作圖過程，此處文字無法表達，請想象作圖步驟）確定從動件在該位置的速度v和加速度a。---試卷答案一、選擇題1.C2.A3.√4.A5.A6.A7.D8.B9.D10.C二、填空題1.自由度數(shù)2.連桿3.不可能4.最小向徑5.分度圓壓力角6.齒條-齒輪傳動7.小于或等于18.間歇運動9.速度相等的重合點10.無法運動三、判斷題1.√2.√3.√4.×5.×6.√7.√8.×9.√10.×四、簡答題1.解析：平面機構自由度的計算通常使用公式F=3n-2pL。其中，F(xiàn)為自由度，n為活動構件數(shù)目，pL為平面低副（轉動副和移動副）數(shù)目。計算結果表示機構相對于機架所能具有的獨立運動數(shù)目。若F>0，機構具有確定運動；若F=0，機構可能靜止或具有不確定運動；若F<0，機構存在冗余約束或運動沖突。2.解析：鉸鏈四桿機構根據(jù)其四個鉸鏈中心所構成圖形的不同和機架的選擇，可以分為三種基本類型：*曲柄搖桿機構：一個曲柄能整周回轉，連桿作往復擺動。當最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，且機架不是最短桿時。*雙曲柄機構：兩個曲柄都能整周回轉。當最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，且機架是最短桿時。*雙搖桿機構：兩個搖桿都能整周回轉或往復擺動。當最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和時，無論取哪個構件為機架。3.解析：凸輪機構的壓力角是指從動件受力方向（通常沿凸輪輪廓的法線方向）與從動件運動方向所夾的銳角。過大的壓力角意味著驅動力需要克服很大的沿運動方向的分力，導致傳動效率降低、磨損加劇，甚至發(fā)生自鎖，難以推動從動件。因此，設計中常需要限制最大壓力角。4.解析：漸開線齒廓的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：*能保證齒輪傳動定傳動比不變。因漸開線齒廓上任意點的法線都通過齒輪的基圓中心，嚙合線為一條定長的直線，故能實現(xiàn)恒定傳動比。*齒廓形狀具有良好的幾何相似性，便于加工制造和檢驗。*齒輪加工時，刀具可采用標準齒條形刀具，簡化了加工工藝。*齒輪嚙合時，齒面接觸點的公法線方向不變，有利于潤滑和減少磨損。五、計算題1.解析：判斷鉸鏈四桿機構的類型，關鍵在于判斷是否存在曲柄，以及哪個構件為機架。根據(jù)題意，AD為機架，需判斷AB或CD是否為最短桿。*計算各桿長度之和：50+80+70+100=300mm。*計算最短桿與最長桿長度之和：50+100=150mm。*比較最短桿與最長桿之和（150mm）與另外兩桿之和（80+70=150mm）。*由于最短桿（AB）與最長桿（AD）長度之和等于其他兩桿（BC、CD）長度之和（150mm=150mm），即lmin+lmax=lBC+lCD。*根據(jù)格拉肖夫定理的推論，若最短桿與最長桿長度之和等于其他兩桿長度之和，則該機構無論取哪個構件為機架，均為雙搖桿機構。*結論：該機構為雙搖桿機構。2.解析：*①計算大齒輪分度圓直徑d2：d2=m*z2=4mm*75=300mm。*②計算齒輪傳動比i12：i12=z2/z1=75/25=3。*③判斷是否標準安裝：標準安裝的中心距a=(z1+z2)*m/2=(25+75)*4mm/2=100*4mm/2=200mm。題目給出的中心距a=250mm，不等于標準中心距200mm，因此該對齒輪不是標準安裝。3.解析：（此題需結合圖示理解作圖過程）*作圖步驟（文字描述替代）：*繪制基圓r0=20mm，標出圓心O和基圓上點A（初始位置）。*根據(jù)偏距e作導路，與基圓交于點B和C（對于對心凸輪，e=0，導路通過圓心O）。*將基圓分成若干等分（如12等分），得分點1,2,...,12。連接O與分點1，延長交導路于點C1；連接O與分點2，延長交導路于點C2；...；連接O與分點12，延長交導路于點C12。*以O為圓心，OC1為半徑作圓弧，交基圓于點C'1；以OC2為半徑作圓弧，交基圓于點C'2；...；以OC12為半徑作圓弧，交基圓于點C'12。點C'1,C'2,...,C'12即為凸輪在φ1=30°時的理論輪廓上的點。*將理論輪廓點C'1,C'2,...,C'12用光滑曲線連接起來，即得凸輪在φ1=30°時的理論廓線。*在理論廓線上任取一點（如C'1），作該點的法線（即凸輪在該點的輪廓法線，對于尖頂從動件，法線即從O點指向C'1的射線）。*過C'1點作導路的垂線，垂足為B1。線段C'1B1的長度即為從動件在φ1=30°時的位移s（s=C'1B1）。*速度v：v=ω*s。速度方向沿導路方向。尖頂從動件速度v的