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2025年大学机械原理（机械案例分析）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）
答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在题后的括号内。

1. 以下关于机构自由度计算的说法，正确的是（ ）
A. 机构中若存在局部自由度，计算自由度时应计入
B. 机构中若存在虚约束，计算自由度时应去除
C. 机构自由度一定大于零
D. 机构自由度与构件数无关

答案：B

2. 平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当取与最短杆相邻的杆为机架时，该机构为（ ）
A. 曲柄摇杆机构
B. 双曲柄机构
C. 双摇杆机构
D. 不确定

答案：A

3. 凸轮机构中，凸轮的轮廓曲线取决于（ ）
A. 从动件的运动规律
B. 凸轮的转速
C. 凸轮的形状
D. 滚子的大小

答案：A

4. 渐开线齿轮传动的重合度与以下哪个因素无关（ ）
A. 齿轮的模数
B. 齿轮的齿数
C. 两轮的中心距
D. 齿顶高系数

答案：A

5. 机械系统速度波动的调节方法中，能使速度波动完全消除的是（ ）
A. 安装调速器
B. 增加飞轮
C. 采用柔性联轴器
D. 以上都不能

答案：D

6. 在机械设计中，计算当量动载荷时，考虑工作情况系数KA的目的是（ ）
A. 考虑载荷的大小
B. 考虑载荷的性质
C. 考虑载荷的变化规律
D. 考虑载荷的作用位置

答案：C

第II卷（非选择题，共70分）

二、填空题（共10分）
答题要求：本大题共5个空，每空2分。请将正确答案填写在横线上。

1. 机械零件的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、______准则和______准则。

答案：振动稳定性；可靠性

2. 带传动中，带的应力由______应力、______应力和离心应力组成。

答案：拉；弯曲

3. 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是______和______分别相等。

答案：模数；压力角

4. 周转轮系中，行星轮的自转速度与公转速度的关系取决于______和______。

答案：行星轮的齿数；中心轮的齿数

5. 机械系统的等效动力学模型中，等效质量（转动惯量）的计算依据是______相等。

答案：动能

三、简答题（共20分）
答题要求：本大题共4题，每题5分。简要回答问题。

1. 简述机构具有确定运动的条件。

答案：机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零，且原动件的数目等于机构的自由度

2. 说明凸轮机构从动件常用运动规律的特点及应用场合。

答案：等速运动规律：速度突变，有刚性冲击，适用于低速、轻载；等加速等减速运动规律：加速度有突变，有柔性冲击，适用于中速；余弦加速度运动规律：加速度连续变化，无冲击，适用于高速。

3. 简述渐开线齿轮的特点。

答案：渐开线齿轮传动具有传动比恒定、中心距可分性好、齿廓间正压力方向不变、磨损小等特点。

4. 简述飞轮调速的原理。

答案：飞轮具有很大的转动惯量，当机械出现速度波动时，飞轮可储存和释放能量，使机械速度波动减小，起到调速作用。

四、分析题（共20分）
答题要求：本大题共2题，每题10分阅读材料，分析问题并作答。

材料：某机械系统由电动机驱动，通过带传动带动减速器，减速器输出轴带动工作机。已知电动机转速为1440r/min，工作机转速为6r/min，带传动的传动比为2，减速器的传动比为12。

1. 计算减速器输入轴的转速。

答案：带传动输出转速为1440÷2 = 720r/min，减速器输入轴转速即720r/min。

2. 若工作机所需功率为10kW，传动效率分别为：带传动效率η1 = 0.96，减速器效率η2 = 0.95，计算电动机所需的功率。

答案：工作机所需功率Pw = 10kW，总传动效率η = η1×η2 = 0.96×0.95 = 0.912，电动机所需功率Pm = Pw/η = 10÷0.912 ≈ 10.96kW。

五、设计题（共20分）
答题要求：本大题共1题，20分。根据要求进行设计。

设计一个用于输送物料的带式输送机传动装置。已知条件如下：输送带工作拉力F = 1500N，带速v = 2m/s，滚筒直径D = 400mm，工作机每天工作8小时，一年按300天计算，工作情况系数KA = 1.1。要求：确定电动机型号，计算各轴功率、转速、转矩，画出传动装置的结构简图，并标注主要尺寸。

答案：
1. 计算所需有效功率：Pe = KAFv = 1.1×1500×2 = 3300W。
2. 确定电动机型号：根据Pe和v，查电动机样本，可选Y112M - 6型电动机，其额定功率P = 4kW，额定转速n = 960r/min。
3. 计算各轴功率：
- 高速轴：P1 = Pe/η带 = 3300÷0.96 ≈ 3437.5W。
- 低速轴：P2 = P1/η减 = 3437.5÷0.95 ≈ 3618.4W。
4. 计算各轴转速：
- 高速轴：n1 = 960r/min。
- 低速轴：n2 = n1/i带 = 960÷2 = 480r/min。
5. 计算各轴转矩：
- 高速轴：T1 = 9550P1/n1 = 9550×3.4375÷960 ≈ 33.9N·m。
- 低速轴：T2 = 9550P2/n² = 9550×3.6184÷480 ≈ 71.4N·m。
6. 画出传动装置结构简图：电动机通过带传动带动减速器，减速器输出轴带动滚筒。标注电动机型号、功率、转速，带传动传动比，减速器传动比，滚筒直径等主要尺寸。