2025車輛工程專升本機(jī)械原理試卷及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在平面四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿的長度分別為l1和l3，且l1=l3，則該機(jī)構(gòu)可能是（）。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.齒輪機(jī)構(gòu)2.在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若機(jī)架為最短桿的鄰邊，則該機(jī)構(gòu)為（）。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.不可能成為四桿機(jī)構(gòu)3.在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動件運(yùn)動規(guī)律中，最大速度與最大加速度都最小的運(yùn)動規(guī)律是（）。A.等速運(yùn)動規(guī)律B.等加速等減速運(yùn)動規(guī)律C.簡諧運(yùn)動規(guī)律D.擺線運(yùn)動規(guī)律4.一對漸開線直齒圓柱齒輪要能正確嚙合，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.A和B5.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，其傳動比i=4，則其齒數(shù)之比z1/z2為（）。A.1/4B.4C.1D.無法確定6.在周轉(zhuǎn)輪系中，若已知太陽輪齒數(shù)za、系桿齒數(shù)zb、行星輪齒數(shù)zp，則行星輪系的傳動比iHA（即首輪H對末輪A的傳動比）的表達(dá)式為（）。A.iHA=(za-zp)/(za+zp)B.iHA=(zb+zp)/zbC.iHA=-za(zp/zb)D.iHA=-za/(zb-zp)7.在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，周期性速度波動的主要調(diào)節(jié)方法是（）。A.增加原動輪轉(zhuǎn)動慣量B.安裝飛輪C.減少工作阻力D.調(diào)整工作參數(shù)8.機(jī)械產(chǎn)生剛性沖擊的原因是（）。A.速度發(fā)生突變B.加速度發(fā)生突變C.作用力發(fā)生突變D.B和C9.在進(jìn)行機(jī)械速度波動調(diào)節(jié)時，飛輪通常安裝在（）。A.原動件B.從動件C.承載最大的軸D.任意位置均可10.增大凸輪機(jī)構(gòu)的基圓半徑，將導(dǎo)致（）。A.凸輪壓力角減小B.凸輪壓力角增大C.從動件行程不變D.從動件運(yùn)動規(guī)律改變二、填空題（每小題2分，共20分。請將答案填寫在題中的橫線上）1.平面四桿機(jī)構(gòu)中，能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動的條件是行程速比系數(shù)K______1。2.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是在凸輪與從動件接觸點(diǎn)處，作用力方向與從動件速度方向所夾的銳角，其大小會影響機(jī)構(gòu)的______和傳力效果。3.一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合直齒圓柱齒輪，其分度圓直徑分別為d1和d2，中心距a=d1+d2/2，齒數(shù)分別為z1和z2，則其傳動比i12=z2/z1=______。4.在周轉(zhuǎn)輪系中，齒數(shù)分別為za、zb、zp的行星輪系，若固定太陽輪A，主動系桿H，則傳動比iHA=______。5.機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個平衡狀態(tài)分別是______、______和______。6.機(jī)械產(chǎn)生柔性沖擊的原因是______。7.飛輪之所以能平抑速度波動，主要是因?yàn)樗哂衉_____。8.在連桿機(jī)構(gòu)中，壓力角越大，傳動角越小，則傳力效果越______。9.凸輪機(jī)構(gòu)中，若從動件的運(yùn)動規(guī)律確定，則凸輪的輪廓形狀也______。10.齒輪機(jī)構(gòu)中，不發(fā)生根切現(xiàn)象的最小齒數(shù)，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒外齒輪是______，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒內(nèi)齒輪是______。三、判斷題（每小題1分，共10分。請將“正確”或“錯誤”填在題后的括號內(nèi)）1.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄一定是最短桿。（）2.等加速等減速運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動方程是線性的。（）3.一對齒輪嚙合傳動時，其嚙合角總是等于壓力角。（）4.內(nèi)嚙合齒輪傳動的傳動比恒為正值。（）5.周轉(zhuǎn)輪系中，系桿必須參與傳動。（）6.機(jī)械的速度波動只有周期性的，沒有非周期性的。（）7.安裝飛輪可以消除機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中的所有速度波動。（）8.凸輪機(jī)構(gòu)中，基圓半徑越小，壓力角可能越大。（）9.機(jī)械效率總是小于1。（）10.任何機(jī)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)任意給定的運(yùn)動規(guī)律。（）四、計算題（每小題10分，共40分）1.在某鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿長度分別為l1=60mm，l2=120mm，l3=80mm，l4=100mm，且機(jī)架l4為最短桿的鄰邊。試判斷該機(jī)構(gòu)的類型，并說明當(dāng)取桿l1為原動件時，該機(jī)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動。2.一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合直齒圓柱齒輪，已知齒數(shù)z1=20，z2=80，模數(shù)m=5mm，壓力角α=20°。試計算該對齒輪傳動的中心距a、分度圓直徑d1和d2、齒距p、齒厚s（取π≈3.1416）。3.在一個簡單的周轉(zhuǎn)輪系中，太陽輪齒數(shù)za=15，行星輪齒數(shù)zp=15，系桿上有3個行星輪，系桿齒數(shù)zb=30。若太陽輪A固定（iA=0），系桿H為主動件，求該周轉(zhuǎn)輪系的傳動比iHA。4.設(shè)計一個凸輪機(jī)構(gòu)，已知凸輪作等角速度轉(zhuǎn)動，角速度ω=10rad/s，基圓半徑r0=30mm，從動件行程h=20mm，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角θ=30°時，從動件近似作等加速運(yùn)動，試計算該位置時從動件的加速度a和凸輪的壓力角（可簡化計算，不考慮導(dǎo)路摩擦）。五、簡答題（每小題10分，共30分）1.簡述平面四桿機(jī)構(gòu)中“死點(diǎn)位置”的概念及其產(chǎn)生的原因。試舉出一個在生產(chǎn)實(shí)際中需要避免死點(diǎn)位置，或利用死點(diǎn)位置的應(yīng)用實(shí)例。2.與等速運(yùn)動規(guī)律相比，簡諧運(yùn)動規(guī)律在運(yùn)動平穩(wěn)性方面有何優(yōu)缺點(diǎn)？3.簡述機(jī)械進(jìn)行速度波動調(diào)節(jié)的必要性以及常用的調(diào)節(jié)方法（剛性調(diào)節(jié)和柔性調(diào)節(jié)）及其基本原理。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.D5.B6.C7.B8.D9.A10.A二、填空題1.>2.效率3.d2/d14.(za+zp)/zp5.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)、變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)6.凸輪或從動件的運(yùn)動規(guī)律發(fā)生突變7.較大的轉(zhuǎn)動慣量8.差9.確定10.17，34三、判斷題1.錯誤2.錯誤3.錯誤4.正確5.正確6.錯誤7.錯誤8.正確9.錯誤10.錯誤四、計算題1.解析：根據(jù)桿長條件，最短桿與最長桿長度之和必小于其余兩桿長度之和。l1+l3=60+80=140mm，l2+l4=120+100=220mm。因?yàn)閘1+l3<l2+l4，且機(jī)架l4為最短桿的鄰邊，所以根據(jù)格拉肖夫定理及其推論，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)取桿l1為原動件時，由于原動件為曲柄，根據(jù)雙曲柄機(jī)構(gòu)的特性，其兩連架桿都能做整周轉(zhuǎn)動，因此能實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動。答案：該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)取桿l1為原動件時，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動。2.解析：標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合直齒圓柱齒輪，中心距a=m(z1+z2)/2。分度圓直徑d1=mz1，d2=mz2。齒距p=πm。齒厚s=p/2=πm/2。答案：中心距a=(5×20+5×80)/2=300mm；分度圓直徑d1=5×20=100mm，d2=5×80=400mm；齒距p=3.1416×5=15.708mm；齒厚s=15.708/2=7.854mm。3.解析：該周轉(zhuǎn)輪系為3K型行星輪系。傳動比計算公式為iHA=1+za/(-(zp/zb))。代入數(shù)據(jù)得iHA=1+15/(-(15/30))=1-15×2=-29。答案：該周轉(zhuǎn)輪系的傳動比iHA=-29。4.解析：簡諧運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動方程x=h/2(1-cosθ')，其中θ'為從動件升程角。加速度a=d2x/dt2=d2/dt2[h/2(1-cosθ')]=hd2θ'/dt2=hmω2cosθ'。當(dāng)θ=30°時，cos30°=√3/2。凸輪的壓力角α在從動件接觸點(diǎn)處，作用力方向與從動件速度方向所夾的銳角。在此簡化模型中，假設(shè)凸輪輪廓為理論廓線，且凸輪與從動件以純滾動接觸，則壓力角α即為凸輪輪廓曲線在該點(diǎn)的法線方向與從動件速度方向之間的銳角。對于作等角速轉(zhuǎn)動的凸輪，當(dāng)從動件作等加速運(yùn)動時，凸輪輪廓曲線在該點(diǎn)的曲率半徑ρ與基圓半徑r0有關(guān)，且α=arctan(垂直于速度方向的壓力分量/沿速度方向的支持力分量)。此處簡化計算，假設(shè)壓力角α很小，近似有tanα≈sinα≈hω2cosθ'/(r0ω2)=hcosθ'/r0。當(dāng)θ=30°，cos30°=√3/2，α≈arctan[(20×(√3/2))/30]=arctan(√3/3)=30°。答案：該位置時從動件的加速度a=hω2cos30°=20×102×(√3/2)=1000√3mm/s2≈1732mm/s2。凸輪的壓力角α≈30°。五、簡答題1.解析：平面四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)原動件作等速轉(zhuǎn)動時，若連桿與從動件的夾角θ趨于180°，則驅(qū)動從動件所需的驅(qū)動力矩趨于無窮大，此時機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡死或反轉(zhuǎn)位置，稱為死點(diǎn)位置。產(chǎn)生原因是在死點(diǎn)位置，作用在從動件上的驅(qū)動力通過鉸鏈中心，力矩為零。避免：對于需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，如縫紉機(jī)，常采用飛輪效應(yīng)、多套機(jī)構(gòu)錯開相位或帶傳動過載打滑等方式。利用：對于需要夾緊的機(jī)構(gòu)，如顎式破碎機(jī)，利用死點(diǎn)位置確保夾緊可靠。答案：死點(diǎn)位置是指平面四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)原動件作等速轉(zhuǎn)動時，連桿與從動件的夾角θ接近180°，驅(qū)動從動件所需的驅(qū)動力矩趨于無窮大，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡死或反轉(zhuǎn)的臨界位置。產(chǎn)生原因是在該位置，作用在從動件上的驅(qū)動力通過其轉(zhuǎn)動中心，力矩為零。避免死點(diǎn)位置的方法包括：增大原動件轉(zhuǎn)速、安裝飛輪、采用多套機(jī)構(gòu)錯開相位、利用輔助驅(qū)動等。利用死點(diǎn)位置的應(yīng)用實(shí)例有：夾緊機(jī)構(gòu)（如顎式破碎機(jī)、快速夾具）、正反轉(zhuǎn)要求不高的機(jī)構(gòu)等。2.解析：簡諧運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動加速度為余弦函數(shù)，在行程始末處加速度最大且方向相反，產(chǎn)生沖擊。優(yōu)點(diǎn)是加速度和慣性力變化平滑（無突變），運(yùn)動平穩(wěn)性好，磨損較小。缺點(diǎn)是存在柔性沖擊（加速度最大），且不能實(shí)現(xiàn)精確的停歇（行程末端速度不為零）。答案：簡諧運(yùn)動規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動平穩(wěn)性好，加速度和慣性力變化為連續(xù)的余弦函數(shù)，無突變，因此沖擊小，磨損輕。缺點(diǎn)是行程始末存在柔性沖擊（加速度最大值不為零），且從動件在行程末端速度不為零，不能實(shí)現(xiàn)精確的停歇。3.解析：機(jī)械進(jìn)行速度波動調(diào)節(jié)的必要性在于：若速度波動過大，會引起機(jī)械振動、沖擊，影響加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量，加速磨損，甚至導(dǎo)致機(jī)構(gòu)失效。剛性調(diào)節(jié)通過在高速軸上安裝轉(zhuǎn)動慣量較大的飛輪實(shí)現(xiàn)，利用飛輪的動能吸收和釋放能量，平抑周期性速度波動，但無法消除波動。柔性調(diào)節(jié)通過合理設(shè)計系統(tǒng)（如選擇合適的原動件轉(zhuǎn)速、改變工作阻力等）或安裝減振器等方式，減小周期性波動幅值或抑制非周期性波動。答案：機(jī)械進(jìn)行速度波動調(diào)節(jié)的必