2025年上海大學機械練習題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.某平面機構由5個活動構件組成，其中包含3個轉動副、2個移動副和1個高副，且存在1個局部自由度和1個虛約束。該機構的自由度為（）。A.0B.1C.2D.32.設計滾子從動件盤形凸輪機構時，若凸輪實際輪廓出現(xiàn)尖點，主要原因是（）。A.基圓半徑過大B.滾子半徑過小C.滾子半徑大于理論輪廓的最小曲率半徑D.從動件運動規(guī)律選擇不當3.一對標準直齒圓柱齒輪傳動，模數(shù)m=4mm，小齒輪齒數(shù)z?=20，大齒輪齒數(shù)z?=60，傳動比i=3，其重合度εα=1.6，則同時嚙合的齒對數(shù)在（）范圍內(nèi)變化。A.1~2B.2~3C.1~1.6D.1.6~24.帶傳動中，若主動輪直徑D?=100mm，從動輪直徑D?=200mm，中心距a=500mm，則小帶輪包角α?約為（）（sinθ≈θ，θ以弧度計）。A.150°B.160°C.170°D.180°5.某滾動軸承的基本額定動載荷C=50kN，當量動載荷P=10kN，工作轉速n=1000r/min，若要求壽命L??h≥10000h，則該軸承的壽命系數(shù)需滿足（）（壽命公式：L??=(C/P)^ε×10^6/(60n)，ε=3）。A.≥1B.≥1.5C.≥2D.≥2.56.轉軸受對稱循環(huán)彎曲應力時，其許用應力應?。ǎ?。A.材料的抗拉強度B.材料的屈服強度C.彎曲疲勞極限除以安全系數(shù)D.扭轉疲勞極限除以安全系數(shù)7.平面四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和，且以最短桿的鄰邊為機架，則機構為（）。A.曲柄搖桿機構B.雙曲柄機構C.雙搖桿機構D.導桿機構8.蝸桿傳動中，提高傳動效率最有效的措施是（）。A.增大蝸桿頭數(shù)B.增大模數(shù)C.減小蝸桿分度圓直徑D.降低齒面粗糙度9.機械平衡中，動平衡的條件是（）。A.慣性力的矢量和為零B.慣性力偶矩的矢量和為零C.慣性力和慣性力偶矩的矢量和均為零D.質(zhì)心加速度為零10.某機械系統(tǒng)等效動力學模型中，等效轉動慣量J=2kg·m2，等效驅(qū)動力矩Md=10N·m（常數(shù)），等效阻力矩Mr=4θ（θ為轉角，單位rad），則系統(tǒng)的角加速度α為（）。A.(10-4θ)/2B.(10-4θ)/θC.(10+4θ)/2D.(10+4θ)/θ二、填空題（每題2分，共20分）1.平面機構中，每個低副引入______個約束，每個高副引入______個約束。2.標準直齒圓柱齒輪的齒頂高系數(shù)h?=______，頂隙系數(shù)c=______（正常齒制）。3.滑動軸承的摩擦狀態(tài)分為干摩擦、邊界摩擦、______和______。4.帶傳動的最大有效拉力Fec與初拉力F?、摩擦系數(shù)f、包角α的關系為Fec=______。5.軸的彎扭合成強度校核中，對于不變的扭矩，折合系數(shù)α取______；對于對稱循環(huán)扭矩，α取______。6.滾動軸承的基本額定壽命是指______%的軸承在額定動載荷下能達到的壽命。7.凸輪機構中，從動件常用的運動規(guī)律有等速運動、等加速等減速運動、______和______。8.機械效率η=______，其值總______1（填“大于”或“小于”）。9.剛體繞定軸轉動的轉動慣量J=______，其大小與______和______有關。10.機械振動按激勵類型分為自由振動、______和______。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述平面連桿機構急回特性的判斷方法及其工程應用實例。2.齒輪傳動中，齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的設計準則分別是什么？設計時如何選擇以哪項強度為主？3.滾動軸承組合設計中，常用的軸向固定方法有哪些？各適用于什么場合？4.帶傳動的彈性滑動與打滑有何區(qū)別？彈性滑動會導致哪些后果？5.機械系統(tǒng)動力學中，建立等效動力學模型的原則是什么？如何確定等效轉動慣量和等效力矩？四、計算題（共40分）1.（10分）如圖1所示平面機構（注：圖中未畫出，文字描述：構件1為主動件，繞A轉動；構件2與1在B點鉸接，與3在C點鉸接；構件3與4在D點鉸接，4為滑塊，沿水平導軌移動；E為構件2上的滾子，與固定凸輪5接觸形成高副；F為構件3上的局部自由度滾子）。已知活動構件數(shù)n=5，低副數(shù)PL=6（其中轉動副5個，移動副1個），高副數(shù)PH=1，局部自由度FL=1，虛約束FC=0。試計算機構自由度，并判斷是否具有確定運動（需寫出公式）。2.（10分）一對標準斜齒圓柱齒輪傳動，已知法面模數(shù)mn=3mm，法面壓力角αn=20°，螺旋角β=15°，小齒輪齒數(shù)z?=25，大齒輪齒數(shù)z?=75，中心距a=150mm。試計算：（1）端面模數(shù)mt；（2）小齒輪分度圓直徑d?；（3）齒頂圓直徑da?（齒頂高系數(shù)h?n=1）。3.（10分）某轉軸由45鋼制造（σb=600MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa），危險截面處的彎矩M=500N·m，扭矩T=300N·m，軸徑d=40mm，應力集中系數(shù)Kσ=1.5，Kτ=1.3，尺寸系數(shù)εσ=0.85，表面質(zhì)量系數(shù)βσ=0.9，安全系數(shù)S=1.5。試校核該截面的強度（彎扭合成時取α=0.6）。4.（10分）某機械系統(tǒng)的等效轉動慣量J=10kg·m2，等效驅(qū)動力矩Md=200N·m（常數(shù)），等效阻力矩Mr=50ω（ω為角速度，單位rad/s）。初始時系統(tǒng)靜止（ω?=0），求：（1）系統(tǒng)的角加速度α與角速度ω的關系式；（2）系統(tǒng)達到穩(wěn)定運轉時的角速度ωs；（3）從啟動到角速度達到0.9ωs所需的時間t（提示：∫dω/(a-bω)=-ln(a-bω)/b+C）。答案一、選擇題1.B2.C3.A4.B5.C6.C7.A8.A9.C10.A二、填空題1.2；12.1；0.253.混合摩擦；流體摩擦4.2F?(1-e^(-fα))/(1+e^(-fα))5.0.3；16.907.簡諧運動；正弦加速度運動8.輸出功/輸入功；小于9.∫r2dm；質(zhì)量分布；轉軸位置10.受迫振動；自激振動三、簡答題1.判斷方法：計算行程速比系數(shù)K=(180°+θ)/(180°-θ)，若K>1則存在急回特性（θ為極位夾角）。工程應用：如牛頭刨床的進給機構、顎式破碎機的動顎驅(qū)動，利用急回特性縮短非工作行程時間，提高效率。2.接觸疲勞強度設計準則：σH≤[σH]，防止齒面點蝕；彎曲疲勞強度設計準則：σF≤[σF]，防止齒根折斷。設計時，軟齒面（≤350HBS）一般以接觸強度為主，硬齒面（>350HBS）通常先按彎曲強度設計，再校核接觸強度。3.軸向固定方法：①兩端固定（兩端單向固定），適用于溫度變化小、跨距短的軸；②一端固定一端游動，適用于溫度變化大、跨距長的軸；③兩端游動，適用于人字齒輪軸等需要雙向游動的場合。4.區(qū)別：彈性滑動是帶的彈性變形引起的局部相對滑動（不可避免），打滑是過載引起的全面滑動（可避免）。后果：彈性滑動導致從動輪轉速低于理論值（傳動比不準確）、帶磨損發(fā)熱；打滑導致傳動失效、帶嚴重磨損。5.原則：保持系統(tǒng)動能和功率不變。等效轉動慣量J的確定：J=∑(mivi2/ω2+Jiωi2/ω2)；等效力矩M的確定：M=∑(Fivicosαi/ω±Miωi/ω)，其中“+”為驅(qū)動力矩，“-”為阻力矩。四、計算題1.自由度F=3n-2PL-PH-FL=3×5-2×6-1-1=15-12-1-1=1。因自由度F=1且有1個原動件，故機構具有確定運動。2.（1）mt=mn/cosβ=3/cos15°≈3.106mm；（2）d?=mtz?=3.106×25≈77.65mm；（3）da?=d?+2h?nmn=77.65+2×1×3=83.65mm。3.彎曲應力σ=32M/(πd3)=32×500/(π×0.043)≈254.6MPa；扭轉切應力τ=16T/(πd3)=16×300/(π×0.043)≈76.4MPa；當量應力σe=√(σ2+(ατ)2)=√(254.62+(0.6×76.4)2)≈257.4MPa；許用應力[σ-1]=(Kσ/(εσβσ))σ-1/S=(1.5/(0.85×0.9))×275/1.5≈340.7MPa；因σe=257.4MPa<[σ-1]，故強度足夠。4.（1）由轉