2025年大学第一学年（机械工程）机械原理综合测试试题及答案.doc

2025年大学第一学年（机械工程）机械原理综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项填涂在答题卡相应位置。（总共6题，每题5分）
1. 平面机构中，若引入一个高副将引入（ ）个约束。
A. 1 B. 2 C. 3 D. 0
2. 机构具有确定运动的条件是（ ）。
A. 机构的自由度大于零
B. 机构的自由度等于原动件数
C. 机构的自由度大于原动件数
D. 机构的自由度小于原动件数
3. 凸轮机构中，凸轮的形状取决于（ ）。
A. 从动件的运动规律
B. 凸轮的转速
C. 滚子半径
D. 凸轮的材料
4. 渐开线齿轮传动的重合度与下列哪些因素有关（ ）。
A. 齿轮的模数
B. 齿轮的齿数
C. 齿轮的压力角
D. 齿轮的中心距
5. 曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，其传动角（ ）。
A. 始终为常数
B. 有最大值和最小值
C. 始终为零
D. 始终为钝角
6. 下列哪种机构不是间歇运动机构（ ）。
A. 棘轮机构
B. 槽轮机构
C. 不完全齿轮机构
D. 曲柄摇杆机构

第II卷（非选择题，共70分）
7. 简答题：简述机构自由度的计算方法及计算机构自由度时应注意的事项。（10分）
8. 分析题：分析凸轮机构中，凸轮轮廓曲线的设计步骤。（15分）
9. 计算题：已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，模数m = 4mm，齿数z1 = 20，z2 = 40，求两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、中心距以及传动比。（2分）
10. 材料分析题：阅读以下材料，回答问题。
材料：在某机械传动系统中，采用了带传动和链传动。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振等优点，但传动效率较低；链传动则具有平均传动比准确、传递功率大、能在恶劣环境下工作等优点，但传动时会产生振动和噪声。
问题：
（1）请分析带传动和链传动在该机械传动系统中的作用及适用场合。（15分）
（2）如果要提高该传动系统的传动效率，你认为可以采取哪些措施？（10分）
11. 设计题：设计一个曲柄摇杆机构，已知摇杆长度为lCD = 100mm，摇杆的摆角ψ = 45°，行程速比系数K = 1.2，试确定曲柄长度lAB、连杆长度lBC和机架长度lAD，并画出机构运动简图。（2分）

答案：
1. A
2. B
3. A
4. B
5. B
6. D
7. 机构自由度的计算方法：首先计算机构中各构件的自由度，然后根据机构的组成情况，计算机构的总自由度。计算机构自由度时应注意的事项：要正确判断机构中的活动构件数、低副数和高副数；要注意去除复合铰链、局部自由度和虚约束。
8. 凸轮轮廓曲线的设计步骤：确定凸轮的类型和从动件的运动规律；计算凸轮的基本尺寸；建立凸轮轮廓曲线的数学模型；根据数学模型绘制凸轮轮廓曲线。
9. 分度圆直径：d1 = mz1 = 4×20 = 80mm，d2 = mz2 = 4×40 = 160mm；齿顶圆直径：da1 = d1 + 2ha = 80 + 2×4 = 88mm，da2 = d2 + 2ha = 160 + 2×4 = 168mm；齿根圆直径：df1 = d1 - 2hf = 80 - 2×4.5 = 71mm，df2 = d2 - 2hf = 160 - 2×4.5 = 151mm；中心距：a = (d1 + d2)/2 = (80 + 160)/2 = 120mm；传动比：i = z2/z1 = 40/20 = 2。
10. （1）带传动在该机械传动系统中的作用是传递动力，适用于需要平稳传动、缓冲吸振的场合；链传动的作用是传递动力，适用于需要平均传动比准确、传递功率大、能在恶劣环境下工作的场合。（2）提高该传动系统传动效率的措施：可以采用效率更高的带传动形式，如同步带传动；优化链传动的参数，如链节距、链轮齿数等；定期对传动系统进行维护和保养，减少能量损失。
11. （1）计算曲柄长度：lAB = (lCD(K - 1))/(K + 1) = (100×(1.2 - 1))/(1.2 + 1) ≈ 9.1mm；（2）计算连杆长度：lBC = √((lCD^2 + lAB^2 - 2lCDlABcos(180° - ψ/2))/2) = √((100^2 + 9.1^2 - 2×100×9.1×cos(135°))/2) ≈ 73.7mm；（3）计算机架长度：lAD = lAB + lBC + lCD - lABcos(18°) - lBCcos(18°) ≈ 100 + 9.1 + 73.7 - 9.1×cos(18°) - 73.7×cos(18°) ≈ 100mm。机构运动简图略。