2025機(jī)械原理章節(jié)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若曲柄為主動(dòng)件且搖桿處于極限位置，則此時(shí)傳動(dòng)角為A.0°??B.90°??C.壓力角??D.90°－壓力角答案：B2.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是A.模數(shù)相等??B.壓力角相等??C.模數(shù)與壓力角分別相等??D.齒數(shù)相等答案：C3.凸輪機(jī)構(gòu)中，若從動(dòng)件采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其加速度曲線形狀為A.正弦??B.余弦??C.梯形??D.三角形答案：D4.在周轉(zhuǎn)輪系中，若系桿固定、太陽(yáng)輪主動(dòng)、齒圈輸出，則該輪系為A.行星輪系??B.差動(dòng)輪系??C.定軸輪系??D.復(fù)合輪系答案：A5.對(duì)于靜平衡的剛性轉(zhuǎn)子，其質(zhì)心必須落在A.旋轉(zhuǎn)軸上??B.支承連線上??C.轉(zhuǎn)子端面內(nèi)??D.轉(zhuǎn)子中心平面內(nèi)答案：A6.在V帶傳動(dòng)中，若中心距增加而其他條件不變，則小帶輪包角A.增大??B.減小??C.不變??D.先增后減答案：A7.螺紋副自鎖的條件是A.導(dǎo)程角≤當(dāng)量摩擦角??B.導(dǎo)程角≥當(dāng)量摩擦角??C.螺紋升角≤0°??D.螺紋升角≥90°答案：A8.在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊在行程中點(diǎn)的速度A.最大??B.最小??C.為零??D.與曲柄角速度成正比答案：A9.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪的背錐展開后，其齒形相當(dāng)于A.直齒圓柱齒輪??B.斜齒圓柱齒輪??C.漸開線齒條??D.阿基米德螺線答案：A10.對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子，動(dòng)平衡至少需要選擇的平衡面數(shù)為A.1??B.2??C.3??D.4答案：B二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分；多選少選均不得分）11.下列措施可提高齒輪抗點(diǎn)蝕能力的有A.提高齒面硬度??B.增大模數(shù)??C.采用正變位??D.提高潤(rùn)滑油粘度??E.降低齒數(shù)答案：A、C、D12.凸輪機(jī)構(gòu)中，減小沖擊可采取A.采用多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律??B.增大基圓半徑??C.減小從動(dòng)件質(zhì)量??D.提高凸輪轉(zhuǎn)速??E.采用柔性從動(dòng)件答案：A、B、C13.下列屬于空間機(jī)構(gòu)的有A.萬(wàn)向聯(lián)軸器??B.球面四桿機(jī)構(gòu)??C.圓柱凸輪機(jī)構(gòu)??D.斜齒輪機(jī)構(gòu)??E.蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)答案：A、B、E14.影響帶傳動(dòng)疲勞壽命的主要因素包括A.彎曲應(yīng)力??B.離心應(yīng)力??C.拉應(yīng)力??D.包角大小??E.帶輪表面粗糙度答案：A、B、C、E15.螺紋防松的摩擦防松法有A.雙螺母??B.彈簧墊圈??C.尼龍嵌件??D.串聯(lián)鋼絲??E.沖點(diǎn)鉚接答案：A、B、C三、判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）16.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿主動(dòng)，則機(jī)構(gòu)一定存在死點(diǎn)。答案：√17.漸開線齒廓的公法線長(zhǎng)度與基圓半徑無(wú)關(guān)。答案：×18.對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒根高恒等于1.25倍模數(shù)。答案：√19.凸輪機(jī)構(gòu)中，基圓半徑越大，壓力角一定越小。答案：×20.差動(dòng)輪系可用于汽車差速器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向差速。答案：√21.靜平衡的轉(zhuǎn)子一定動(dòng)平衡。答案：×22.V帶傳動(dòng)中，新帶初裝時(shí)的張緊力應(yīng)大于工作張緊力。答案：√23.蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿分度圓直徑與模數(shù)無(wú)關(guān)。答案：×24.斜齒輪的軸向力方向與螺旋角旋向有關(guān)。答案：√25.在機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中，復(fù)合鉸鏈應(yīng)計(jì)入轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)。答案：√四、填空題（每空2分，共20分）26.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)外嚙合直齒圓柱齒輪，模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z?=20，z?=40，標(biāo)準(zhǔn)中心距a=________mm，實(shí)際安裝中心距a′=122mm，則嚙合角α′=________°。答案：120；23.9627.某曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄長(zhǎng)50mm，連桿長(zhǎng)150mm，則極位夾角θ≈________°，行程速比系數(shù)K=________。答案：19.47；1.2328.在行星輪系中，已知太陽(yáng)輪齒數(shù)z?=30，齒圈齒數(shù)z?=90，系桿H主動(dòng)，太陽(yáng)輪固定，則傳動(dòng)比i_H3=________，轉(zhuǎn)向________（填“同向”或“反向”）。答案：4/3；反向29.某剛性轉(zhuǎn)子質(zhì)量m=20kg，質(zhì)心偏移e=2mm，工作轉(zhuǎn)速n=3000r/min，則離心慣性力F=________N；若允許剩余不平衡量U=________g·mm，則平衡精度等級(jí)為________（按ISO1940-1）。答案：394.8；4；G2.530.某V帶傳動(dòng)，小帶輪基準(zhǔn)直徑d_d1=125mm，大帶輪d_d2=250mm，中心距a=600mm，則帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L_d≈________mm；若小帶輪轉(zhuǎn)速n?=1440r/min，則帶速v≈________m/s。答案：1800；9.42五、簡(jiǎn)答題（每題8分，共24分）31.試用圖解法說(shuō)明如何確定凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，并指出壓力角過(guò)大對(duì)機(jī)構(gòu)的影響。答案：（1）步驟：①作出凸輪理論廓線；②在從動(dòng)件與凸輪接觸點(diǎn)作公法線nn；③過(guò)接觸點(diǎn)作從動(dòng)件速度方向線vv；④兩線夾銳角即為壓力角α。（2）影響：α過(guò)大導(dǎo)致有效分力減小，甚至自鎖；接觸面磨損加?。粡椈苫爻塘υ龃?，沖擊與噪聲上升。32.試述齒輪變位對(duì)接觸強(qiáng)度的作用機(jī)理，并給出提高接觸強(qiáng)度的最佳變位系數(shù)選擇原則。答案：變位可增大節(jié)圓綜合曲率半徑，降低赫茲接觸應(yīng)力；正變位使齒根增厚，提高抗彎能力，同時(shí)通過(guò)節(jié)點(diǎn)外移，利用齒面單對(duì)齒嚙合區(qū)高承載能力。最佳變位系數(shù)應(yīng)滿足：①兩齒輪滑動(dòng)系數(shù)接近；②節(jié)點(diǎn)處于雙齒嚙合區(qū)邊緣；③避免齒頂變尖及干涉；④使最大接觸應(yīng)力σ_Hmin，通常取x?+x?≈0.5～0.8，且小輪取正、大輪取負(fù)。33.試推導(dǎo)差動(dòng)輪系自由度計(jì)算公式，并以汽車差速器為例說(shuō)明其如何實(shí)現(xiàn)左右輪差速。答案：差動(dòng)輪系含太陽(yáng)輪1、太陽(yáng)輪3、系桿H及行星輪2。設(shè)n?、n?、n_H為轉(zhuǎn)速，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)法：(n?-n_H)/(n?-n_H)=-z?/z?整理得：n?+n?=2n_H自由度F=2，需兩個(gè)輸入。汽車直行時(shí)，n?=n?=n_H，行星輪無(wú)自轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)彎時(shí)，地面阻力使左右輪速不等，行星輪自轉(zhuǎn)，自動(dòng)滿足n?+n?=2n_H，實(shí)現(xiàn)無(wú)滑移差速。六、計(jì)算題（共71分）34.（12分）圖示六桿機(jī)構(gòu)，已知l_AB=80mm，l_BC=200mm，l_CD=120mm，l_AD=250mm，l_CE=150mm，l_EF=100mm，φ?=60°，AB逆時(shí)針勻速ω?=10rad/s。試用矢量法求滑塊F的速度v_F和加速度a_F。答案：建立矢量封閉方程：AB+BC+CD=AD；CE+EF=CF對(duì)時(shí)間求導(dǎo)得速度方程組：ω?×AB+ω?×BC+ω?×CD=0ω?×CE+ω?×EF=v_F解得：v_F=1.87m/s（→）再求導(dǎo)得加速度：a_F=?82.4m/s2（←）35.（15分）一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，法面模數(shù)m_n=3mm，齒數(shù)z?=24，z?=48，螺旋角β=15°，齒寬b=40mm，齒形系數(shù)Y_F1=2.65，Y_F2=2.25，應(yīng)力修正系數(shù)Y_S1=1.58，Y_S2=1.72，重合度ε_(tái)α=1.45，ε_(tái)β=1.20，載荷系數(shù)K=1.6，傳遞功率P=15kW，小輪轉(zhuǎn)速n?=960r/min。試校核齒根彎曲強(qiáng)度（材料許用應(yīng)力σ_FP1=380MPa，σ_FP2=360MPa）。答案：（1）計(jì)算轉(zhuǎn)矩：T?=9.55×10?×P/n?=1.49×10?N·mm（2）端面模數(shù)：m_t=m_n/cosβ=3.106mm（3）分度圓直徑：d?=m_tz?=74.54mm（4）重合度系數(shù)：Y_ε=0.25+0.75/ε_(tái)α=0.767（5）螺旋角系數(shù)：Y_β=1?β/140=0.893（6）彎曲應(yīng)力：σ_F1=K·T?·Y_F1·Y_S1·Y_ε·Y_β/(b·m_n·d?)=312MPa<380MPaσ_F2=σ_F1·Y_F2·Y_S2/(Y_F1·Y_S1)=298MPa<360MPa結(jié)論：彎曲強(qiáng)度足夠。36.（16分）圖示輪系，已知z?=20，z?=30，z?=80，z?=20，z?=40，z?=100，齒輪1轉(zhuǎn)速n?=1440r/min，轉(zhuǎn)向如圖。試求：（1）傳動(dòng)比i_1H；（2）系桿H轉(zhuǎn)速n_H大小與方向；（3）若齒輪6輸出扭矩T?=800N·m，求齒輪1輸入功率P?（忽略損失）。答案：（1）劃分基本輪系：1-2-3為定軸，4-5-6-H為行星。定軸：i_13=?z?/z?=?4，n?=?n?/4=?360r/min行星：i_46^H=(n??n_H)/(n??n_H)=?z?/z?=?5因n?=n?，n?=0，解得n_H=?60r/min總傳動(dòng)比：i_1H=n?/n_H=?24（2）n_H=60r/min，轉(zhuǎn)向與n?相反。（3）功率守恒：P?=P?=T?·|n_H|/9550=800×60/9550=5.02kW37.（14分）某單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄半徑r=60mm，連桿長(zhǎng)l=240mm，曲柄勻速n=3000r/min，活塞組質(zhì)量m=1.2kg。試求：（1）活塞最大加速度a_max；（2）若往復(fù)慣性力需80%由平衡重抵消，求平衡重質(zhì)量m_b及其安裝半徑r_b=100mm時(shí)的質(zhì)徑積；（3）加平衡重后剩余最大慣性力。答案：（1）λ=r/l=0.25，ω=πn/30=314.16rad/sa_max=ω2r(1+λ)=314.162×0.06×1.25=7402m/s2（2）需抵消力F_b=0.8·m·a_max=0.8×1.2×7402=7106N質(zhì)徑積m_b·r_b=F_b/ω2=7106/314.162=0.072kg·m=72kg·mmm_b=72/100=0.72kg（3）剩余慣性力F_res=0.2·m·a_max=1777N38.（14分）圖示凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件行程h=30mm，推程運(yùn)動(dòng)角Φ=120°，回程運(yùn)動(dòng)角Φ′=90°，遠(yuǎn)休止角Φ_s=30°，近休止角Φ_s′=120°，凸輪角速度ω=20rad/s，從動(dòng)件質(zhì)量m=0.5kg，彈簧剛度k=2000N/m，預(yù)壓縮量δ=5mm。試求：（1）采用3-4-5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，最大加速度a_max；（2）最大慣性力F_i,max；（3）若許用壓力角[α]=30°，試確定最小基圓半徑r_bmin。答案：（1）3-4-5次多項(xiàng)式：a_max=±5.77hω2/Φ2=5.77×0.03×202/(2.0942)=315m/s2（2）F_i,max=m·a_max=0.5×315=157.5N（3）由tanα=(ds/dφ)/(r_b+s)≤tan30°，最大ds/dφ出現(xiàn)在φ=0.25Φ，ds/dφ=1.88h/Φ=0.135m解得r_b≥0.135/tan30°?0.015=0.219m，取r_bmin=220mm七、綜合設(shè)計(jì)題（20分）39.設(shè)計(jì)一臺(tái)電動(dòng)螺旋千斤頂，要求額定載荷F=50kN，最大升程L=300mm，自鎖可靠，人力斷電可手動(dòng)旋下，整體高度≤400mm，選用梯形螺紋，材料為45鋼調(diào)質(zhì)，螺母材料為ZCuSn10P1。試完成：（1）確定螺紋公稱直徑d、螺距P、螺紋頭數(shù)n、牙型角α；（2）校核螺紋副自鎖性；（3）計(jì)算手柄長(zhǎng)度l_h及操作力F_h≤200N；（4）驗(yàn)算螺桿穩(wěn)定性；（5）給出防止螺母松轉(zhuǎn)的止動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖描述。答案：（1）按耐磨性：d?≥0.8√(F/[p])=0.8√(50000/8)=63.2mm，取Tr70×10，d=70mm，d?=65mm，P=10mm，n=1，α=30°（2）導(dǎo)程角ψ=arctan(P/πd?)=2.8°，當(dāng)量摩擦角ρ′=arctan(0.12)=6.8°，ψ<ρ′，自