机械原理模拟题及答案详解

机械原理模拟题及答案详解

一、单选题（每题2分，共20分）

1.下列运动副中，属于高副的是（）（2分）A.转动副B.移动副C.螺旋副D.齿轮副【答案】D【解析】齿轮副属于高副，具有非线性的接触形式

2.在连杆机构中，若要求从动件做往复直线运动，通常采用（）（2分）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.凸轮机构【答案】A【解析】曲柄摇杆机构可以实现曲柄的连续转动和摇杆的往复摆动

3.下列机构中，属于连杆机构的是（）（2分）A.凸轮机构B.螺旋机构C.齿轮机构D.曲柄滑块机构【答案】D【解析】曲柄滑块机构属于连杆机构的一种

4.机构的自由度是指（）（2分）A.机构所具有的独立运动方式数B.机构所具有的约束数C.机构所具有的构件数D.机构所具有的转动副数【答案】A【解析】机构的自由度是指机构所具有的独立运动方式数

5.在平面四杆机构中，若两连架杆的长度相等，则该机构属于（）（2分）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.平行四边形机构【答案】B【解析】两连架杆长度相等的平面四杆机构属于双曲柄机构

6.下列机构中，属于空间机构的是（）（2分）A.凸轮机构B.螺旋机构C.球面机构D.齿轮机构【答案】C【解析】球面机构属于空间机构，其运动发生在三维空间中

7.机构的瞬时速度比是指（）（2分）A.从动件的速度与主动件的速度之比B.从动件的加速度与主动件的加速度之比C.从动件的角速度与主动件的角速度之比D.从动件的位移与主动件的位移之比【答案】C【解析】机构的瞬时速度比是指从动件的角速度与主动件的角速度之比

8.在连杆机构中，若要求从动件做连续转动，通常采用（）（2分）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.凸轮机构【答案】B【解析】双曲柄机构可以实现主动件的连续转动和从动件的连续转动

9.下列机构中，属于急回运动机构的是（）（2分）A.曲柄摇杆机构B.摆动导杆机构C.转动导杆机构D.凸轮机构【答案】B【解析】摆动导杆机构属于急回运动机构，其从动件在行程两端具有较快的速度

10.机构的死点位置是指（）（2分）A.机构无法运动的极限位置B.机构运动速度最小的位置C.机构运动加速度最大的位置D.机构运动方向发生改变的位置【答案】A【解析】机构的死点位置是指机构无法运动的极限位置

二、多选题（每题4分，共20分）

1.下列哪些属于高副的特点？（）（4分）A.接触面积小B.运动副元素为点或线C.接触形式为滑动或滚动D.接触面积大E.运动副元素为面【答案】A、B、C【解析】高副的特点是接触面积小，运动副元素为点或线，接触形式为滑动或滚动

2.下列哪些属于连杆机构的应用？（）（4分）A.缝纫机B.汽车发动机C.起重机D.打印机E.缝纫机脚踏板【答案】A、C、E【解析】连杆机构广泛应用于缝纫机、起重机、缝纫机脚踏板等场合

3.机构的自由度计算公式为（）（4分）A.F=3n-2p_h-p_lB.F=2n-5p_h-p_lC.F=3n-2p_hD.F=2n-4p_h-p_lE.F=3n-4p_h-p_l【答案】A、D【解析】机构的自由度计算公式为F=3n-2p_h-p_l或F=2n-4p_h-p_l

4.下列哪些属于急回运动机构的应用？（）（4分）A.牛头刨床B.摆动导杆机构C.转动导杆机构D.凸轮机构E.插床【答案】A、B、C、E【解析】急回运动机构广泛应用于牛头刨床、摆动导杆机构、转动导杆机构、插床等场合

5.机构的死点位置的影响因素包括（）（4分）A.机构的结构B.机构的运动方式C.机构的驱动方式D.机构的负载情况E.机构的润滑情况【答案】A、B、C、D【解析】机构的死点位置的影响因素包括机构的结构、运动方式、驱动方式和负载情况

三、填空题（每题4分，共20分）

1.机构是由______、______和______三种基本杆件组成的【答案】机架；主动件；从动件（4分）

2.机构的自由度是指机构所具有的______【答案】独立运动方式数（4分）

3.在平面四杆机构中，若两连架杆的长度相等，则该机构属于______【答案】双曲柄机构（4分）

4.机构的瞬时速度比是指______【答案】从动件的角速度与主动件的角速度之比（4分）

5.机构的死点位置是指______【答案】机构无法运动的极限位置（4分）

四、判断题（每题2分，共10分）

1.两个负数相加，和一定比其中一个数大（）（2分）【答案】（×）【解析】如-5+-3=-8，和比两个数都小

2.机构的自由度越大，其运动越复杂（）（2分）【答案】（×）【解析】机构的自由度越大，其运动越自由，但不一定越复杂

3.在连杆机构中，若要求从动件做往复直线运动，通常采用曲柄滑块机构（）（2分）【答案】（√）【解析】曲柄滑块机构可以实现曲柄的连续转动和滑块的往复直线运动

4.机构的死点位置是固定的，不会随机构参数的变化而变化（）（2分）【答案】（×）【解析】机构的死点位置会随机构参数的变化而变化

5.机构的瞬时速度比是恒定的，不会随机构位置的变化而变化（）（2分）【答案】（×）【解析】机构的瞬时速度比是随机构位置的变化而变化的

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述机构自由度的意义【答案】机构自由度是指机构所具有的独立运动方式数自由度越大，机构的运动越自由，能够实现更复杂的运动形式自由度的大小决定了机构的运动特性，是机构设计和分析的重要参数【解析】机构自由度的意义在于决定了机构的运动能力和复杂性，是机构设计和分析的基础

2.简述连杆机构的优缺点【答案】连杆机构的优点包括结构简单、运动平稳、适应性强、成本低等缺点包括运动精度较低、传动比不稳定、容易产生振动和噪声等【解析】连杆机构在工业和日常生活中有广泛应用，其优缺点决定了其适用范围和设计注意事项

3.简述急回运动机构的原理和应用【答案】急回运动机构的原理是利用从动件在行程两端具有较快的速度，从而实现快速返回应用包括牛头刨床、摆动导杆机构、转动导杆机构、插床等场合，可以提高生产效率【解析】急回运动机构通过优化运动特性，实现了快速返回，提高了生产效率，是许多机械设备的核心部件

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析曲柄摇杆机构的运动特性【答案】曲柄摇杆机构是一种常见的连杆机构，由机架、主动曲柄、连杆和从动摇杆组成其运动特性包括

（1）主动曲柄做连续转动，从动摇杆做往复摆动

（2）机构的传动比是变化的，取决于曲柄和摇杆的长度比

（3）机构存在死点位置，即从动件无法运动的极限位置

（4）机构具有急回特性，即从动件在行程两端具有较快的速度【解析】曲柄摇杆机构的运动特性决定了其在实际应用中的性能和限制，是机构设计和分析的重要依据

2.分析凸轮机构的运动特性【答案】凸轮机构是一种高副机构，由凸轮、从动件和机架组成其运动特性包括

（1）凸轮做连续转动或移动，从动件做往复直线运动或摆动

（2）机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状

（3）机构可以实现复杂的运动要求，但运动精度较高

（4）机构存在冲击和振动，需要优化设计【解析】凸轮机构的运动特性决定了其在实际应用中的性能和限制，是机构设计和分析的重要依据

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.设计一个曲柄滑块机构，要求主动曲柄长度为100mm，连杆长度为200mm，滑块行程为100mm计算该机构的自由度和瞬时速度比【答案】

（1）自由度计算机构的自由度F=3n-2p_h-p_l其中，n为构件数，p_h为高副数，p_l为低副数曲柄滑块机构有4个构件（机架、曲柄、连杆、滑块），1个高副（曲柄与滑块之间的接触），3个低副（曲柄与机架、连杆与机架、滑块与机架）F=3×4-2×1-3=6

（2）瞬时速度比计算瞬时速度比i=ω_1/ω_2=v_2/v_1其中，ω_1为主动曲柄的角速度，ω_2为从动滑块的角速度，v_2为滑块的速度，v_1为曲柄的速度根据几何关系和运动学原理，可以推导出瞬时速度比的表达式【解析】曲柄滑块机构的自由度和瞬时速度比计算是机构设计和分析的重要步骤，决定了机构的运动特性和性能

2.设计一个凸轮机构，要求从动件做往复直线运动，行程为100mm，运动规律为简谐运动绘制凸轮的轮廓形状【答案】

（1）简谐运动规律简谐运动的位移方程为x=Asinωt+φ其中，A为振幅，ω为角频率，t为时间，φ为初相位行程为100mm，振幅A=50mm角频率ω=2πf，f为频率

（2）凸轮轮廓形状根据简谐运动规律，可以推导出凸轮的轮廓形状凸轮的轮廓形状取决于从动件的位移方程和凸轮的转速【解析】凸轮机构的设计需要考虑从动件的运动规律和凸轮的轮廓形状，是机构设计和分析的重要步骤。