2023年研究生類研究生入學(xué)考試專業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械原理歷年高頻考題帶答案難題附詳解

2023年研究生類研究生入學(xué)考試專業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械原理歷年高頻考題帶答案難題附詳解（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.歷年考點(diǎn)試題黑鉆版(共50題)1.如圖所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知LAB=62mm，LBC=40mm，LCD=60mm，LAD=19mm，試問：

(1)該機(jī)構(gòu)為何種類型機(jī)構(gòu)?有無曲柄存在?如有，指出哪個(gè)構(gòu)件是曲柄。

(2)當(dāng)以AB為主動(dòng)件時(shí)，標(biāo)出從動(dòng)件的壓力角。2.已知一漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪與斜齒條傳動(dòng)，法面模數(shù)mn=8mm，法面壓力角αn=20°，斜齒輪的齒數(shù)z=20，分度圓上的螺旋角β=20°，則斜齒輪的節(jié)圓直徑等于______mm。A.170.27B.169.27C.171.27D.172.273.在圖所示盤形回轉(zhuǎn)件上有4個(gè)偏置質(zhì)量，已知m1=10kg，m2=14kg，m3=16kg，m4=10kg，r1=50mm，r2=100mm，r3=75mm，r4=50mm，設(shè)所有不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，問應(yīng)在什么方位、加多大的平衡質(zhì)徑積才能達(dá)到平衡?

4.在滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)凸輪理論輪廓線外凸部分的曲率半徑小于滾子半徑時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律將產(chǎn)生“失真”現(xiàn)象。5.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件是：______。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的整轉(zhuǎn)副是由______組成的。6.被連接件受橫向載荷作用時(shí)，若采用普通螺栓連接時(shí)，則螺栓受______載荷作用，可能發(fā)生的失效形式為______。7.在設(shè)計(jì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)直徑一定時(shí)，應(yīng)選取較少的齒數(shù)，使模數(shù)m增大以______強(qiáng)度。8.有一直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，可使其壓力角減小的措施是______。A.改尖頂推桿為滾子推桿B.減小凸輪的基圓C.將推桿偏置于凸輪轉(zhuǎn)軸的右邊D.將推桿偏置于凸輪轉(zhuǎn)軸的左邊9.有一外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪的槽數(shù)z=6，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間分別為2s和1s。求該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)及所需的圓銷數(shù)目。10.用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工ha*=1、α=20°的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪時(shí)，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為______。A.14B.15C.16D.1711.試計(jì)算如下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度，并指出計(jì)算該機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題(虛約束、局部自由度、復(fù)合鉸鏈)；說明該機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件，圖中箭頭表示原動(dòng)件。

12.如圖所示為自動(dòng)離合的離心離合器的工作原理圖。已知彈簧剛度k=3N/mm，活動(dòng)瓦塊質(zhì)量中心與軸中心線的距離r=50mm，活動(dòng)瓦塊與鼓輪的間隙λ=12mm。活動(dòng)瓦塊集中總質(zhì)量m=1.5kg，接合面間摩擦系數(shù)f=0.4，試求傳遞轉(zhuǎn)矩T=13.5N·m時(shí)輸入軸的角速度ωT(活動(dòng)瓦塊厚度較小，其尺寸可略去不計(jì))。

13.要求設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)，它能把某主動(dòng)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)。試?yán)L出2種平面低副機(jī)構(gòu)和2種平面三桿高副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖供設(shè)計(jì)者選擇。14.貫徹標(biāo)準(zhǔn)化的好處主要有______、______及______。(列舉三項(xiàng))15.平面四桿機(jī)構(gòu)中，是否存在死點(diǎn)，取決于______是否與連桿共線。16.加工變位系數(shù)為x的變位齒輪時(shí)，齒條刀具的中線與節(jié)線相距xm距離。17.已知一對(duì)正常齒制漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪a=250mm，z1=23，z2=98，mn=4mm，試計(jì)算其螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。18.一對(duì)開式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，小齒輪齒根上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σF1=120MPa，已知小齒輪z1=20，齒數(shù)比u=5，α=20°。試問：σF2=?

提示：已查得YFa1=2.80，YFa2=2.18；YSa1=1.55，YSa2=1.79。19.采用普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，______。A.螺栓的橫截面受剪切B.螺栓與螺栓孔配合面受擠壓C.螺栓同時(shí)受剪切與擠壓D.螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用20.在圖所示差動(dòng)輪系中，已知各輪的齒數(shù)z1=30、z2=25、z2=20、z3=75，齒輪1的轉(zhuǎn)速為200r/min(箭頭向上)，齒輪3的轉(zhuǎn)速為50r/min(箭頭向下)，求行星架轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。

21.當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin是出現(xiàn)在______。A.連桿與曲柄成一條直線時(shí)B.連桿與機(jī)架成一條直線時(shí)C.曲柄與機(jī)架成一條直線時(shí)22.如下圖所示為凸輪機(jī)構(gòu)的初始位置(該位置為從動(dòng)件滾子與凸輪接觸點(diǎn)C)。

(1)標(biāo)出從動(dòng)件上滾子與主動(dòng)件凸輪在D點(diǎn)接觸時(shí)凸輪的轉(zhuǎn)角φ。

(2)標(biāo)出在點(diǎn)D接觸時(shí)從動(dòng)件的壓力角α。

(3)標(biāo)出從動(dòng)件的最大行程hmax。23.在題圖所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為z1=z2'=20，z5=z6=z7=30，z2=z3=40，z4=100，試求傳動(dòng)比i17。

24.設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐爐門的啟閉機(jī)構(gòu)。已知爐門上兩活動(dòng)鉸鏈的中心距為50mm，爐門打開后成水平位置時(shí)，要求爐門溫度較低的一面朝上(如虛線所示)，設(shè)固定鉸鏈安裝y-y軸線上，其相關(guān)尺寸如圖所示，求此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其余三桿的長度。

25.若機(jī)構(gòu)中的所有構(gòu)件作______運(yùn)動(dòng)，則等效構(gòu)件上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或等效質(zhì)量與機(jī)構(gòu)位置無關(guān)；在計(jì)算等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或等效質(zhì)量時(shí)______知道機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。26.V帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度稱為帶的______長度。V帶的公稱長度指的是V帶的______長度。27.用于薄壁零件的聯(lián)接螺紋，應(yīng)采用______。A.三角形粗牙螺紋B.三角形細(xì)牙螺紋C.鋸齒形螺紋D.梯形螺紋28.如下圖所示六桿機(jī)構(gòu)是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD與滑塊機(jī)構(gòu)DCE串聯(lián)而成。若已知AB、BC及滑塊三個(gè)構(gòu)件的三組對(duì)應(yīng)位置：φ1—ψ1—S1，φ2—ψ2—S2，φ3—ψ3—S3，以及偏距e、機(jī)架lAD，試用解析法(位移矩陣法)設(shè)計(jì)此六桿機(jī)構(gòu)，即要求：

(1)選定坐標(biāo)系；

(2)求出有關(guān)剛體位移矩陣或平面相對(duì)位移矩陣；

(3)列出設(shè)計(jì)方程組；

(4)簡述方程組求解步驟；

(5)討論解的存在性及解的組數(shù)。

29.作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心必______。30.平面機(jī)構(gòu)的平衡問題，主要是討論機(jī)構(gòu)的慣性力和慣性力矩對(duì)______的平衡。A.曲柄B.連桿C.機(jī)座D.從動(dòng)件31.帶傳動(dòng)的最大有效拉力隨預(yù)緊力的增大而______，隨包角的增大而______，隨摩擦系數(shù)的增大而______，隨帶速的增加而______。32.經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼制軸，驗(yàn)算剛度時(shí)發(fā)現(xiàn)不足，合理的改進(jìn)方法是改用合金鋼。33.滾動(dòng)軸承外圈與軸承座的配合應(yīng)為______制，滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合應(yīng)為______制。34.漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度是實(shí)際嚙合線段與______的比值。A.齒距B.基圓齒距C.齒厚D.齒槽寬35.在直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，題圖所示的推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律尚不完全，試在圖上補(bǔ)全各段的s-δ、v-δ、a-δ曲線，并指出哪些位置有剛性沖擊，哪些位置有柔性沖擊。

36.下圖所示為幾種不同的磨損過程圖，圖中q表示磨損量，t表示時(shí)間，則圖______表示接觸疲勞磨損；圖______表示惡劣工況條件的磨損；圖______表示一般正常磨損；圖______表示兩個(gè)穩(wěn)定磨損階段的正常磨損。

A．

B．

C．

D．37.盤形凸輪機(jī)構(gòu)中的尖端從動(dòng)件的推程速度線圖如下圖所示。凸輪的基圓半徑r0=20mm，角速度ω1=10rad/s，偏距e=5mm。試計(jì)算凸輪轉(zhuǎn)過90°時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角α。

38.一帶輪與軸的連接采用普通平鍵，己知軸徑d=40mm，傳遞功率P=10kw，轉(zhuǎn)速n=970r/min，選用A型平鍵，鍵的尺寸b=12mm，h=8mm，鍵長度取標(biāo)準(zhǔn)長度l=63mm，鍵連接的許用擠壓強(qiáng)度[σp]=50-60MPa，試校核該鍵強(qiáng)度是否滿足要求。39.平面四桿機(jī)構(gòu)中，是否存在死點(diǎn)，取決于______是否與連桿共線。A.原動(dòng)件B.從動(dòng)件C.機(jī)架D.搖桿40.有一普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，已知蝸桿頭數(shù)z1=2，蝸桿直徑系數(shù)q=8，蝸輪齒數(shù)z2=37，模數(shù)m=8mm，則蝸桿分度圓直徑d1=______mm；蝸輪分度圓直徑d2=______mm；傳動(dòng)中心距a=______mm；傳動(dòng)比i=______；蝸輪分度圓上螺旋角β2=______。41.在下圖(a)所示的機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及機(jī)構(gòu)的位置，長度比例尺為μl(m/mm)，各轉(zhuǎn)動(dòng)副處的摩擦圓如圖中的虛線圓，移動(dòng)副及凸輪高副處的摩擦角為φ，凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，作用在構(gòu)件4上的工作阻力為Q。若不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力，試求：

(1)在圖示位置各運(yùn)動(dòng)副的反力；

(2)在圖示位置需施加于凸輪上的驅(qū)動(dòng)力矩M1；

(3)機(jī)構(gòu)在圖示位置的機(jī)械效率η。

42.漸開線直齒錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv______其實(shí)際齒數(shù)z。A.小于B.小于且等于C.等于D.大于43.題圖所示的三種傳動(dòng)系統(tǒng)中，哪一種傳動(dòng)方案較好?為什么?

44.在單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，______的間歇回轉(zhuǎn)角在較大的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)。A.槽輪機(jī)構(gòu)B.棘輪機(jī)構(gòu)C.不完全齒輪機(jī)構(gòu)D.蝸桿凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)45.漸開線上離基圓越遠(yuǎn)的點(diǎn)，其壓力角______。46.試分別繪出χ1+χ2=0，χ1+χ2＞0，χ1+χ2＜0三種類型的變位齒輪傳動(dòng)時(shí)，兩齒輪分度圓的相應(yīng)位置(每種類型均滿足無側(cè)隙嚙合條件)。47.一開式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，小齒輪齒根上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σF1=120MPa，已知小齒輪齒數(shù)z1=20，齒數(shù)比u=5，嚙合角α=20°。試問在大齒輪的齒根危險(xiǎn)剖面上將產(chǎn)生多大的彎曲應(yīng)力。48.繪出圖示的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。

唧筒機(jī)構(gòu)49.某鋼制零件材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限σ-1=300MPa，若疲勞曲線指數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=107，當(dāng)該零件工作的實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=105時(shí)，則按有限壽命計(jì)算，對(duì)應(yīng)于N的疲勞極限σ-1N為______MPa。A.300B.428C.500.4D.430.550.試計(jì)算如下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。

第1卷參考答案一.歷年考點(diǎn)試題黑鉆版1.參考答案：(1)因?yàn)闄C(jī)架AD為最短桿，且LAD+LAB＜LBC+LCD，所以該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。兩連架桿AB、CD均為曲柄。

(2)如下圖所示。

2.參考答案：A3.參考答案：解：由已知可求得各不平衡質(zhì)徑積為

m1r1=0.5kg·m，n2r2=1.4kg·m

m3r3=1.2kg·m，m4r4=0.5kg·m

用圖解法求解，如圖所示。由靜平衡條件得

mbrb+m1r1+m2r2+m3r3+m4r4=0

量取得到所需加的質(zhì)徑積大小mbrb=1.1402kg·m，與水平方向夾角為127.87°。4.參考答案：B5.參考答案：最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；最短桿與其相鄰桿6.參考答案：拉伸(或軸向)；螺栓發(fā)生塑性變形或斷裂7.參考答案：提高齒輪的彎曲疲勞8.參考答案：D9.參考答案：k=td/t=2/3

k=n(1/2-1/z)，n=210.參考答案：D11.參考答案：F=3n-2PL-PH=3×6-2×8-1=1

應(yīng)注意的問題：①G處為局部自由度；②C處為復(fù)合鉸鏈。

該機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件是要有一個(gè)單自由度原動(dòng)件，如將AB桿作為原動(dòng)件。在AB桿上畫回轉(zhuǎn)箭頭。12.參考答案：解：分析瓦塊到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的受力，根據(jù)平衡條件可得

Fc=FN+Fk+G

其中，F(xiàn)N為瓦塊和鼓輪之間的正壓力；

離心力：Fc=mω2(r+λ)=1.5ω2(50+12)×10-3=0.0930ω2；

彈簧拉力：Fk=kλ=3×12=36N；

瓦塊重力：G=mg=1.5×9.8=14.7N。

考慮到傳遞轉(zhuǎn)矩T時(shí)需要的摩擦力：且

Ff=fFN

則

代入數(shù)據(jù)整理得

0.093ω2=545+36+14.7

解得輸入軸的角速度ω=80rad/s。13.參考答案：如下圖所示，二種平面四桿低副機(jī)構(gòu)：a)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，b)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)；二種平面三桿高副機(jī)構(gòu)：c)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)；d)擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。

14.參考答案：減少設(shè)計(jì)工作量，縮短設(shè)計(jì)周期；為專業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本；增大互換性，便于維修；有利于增加產(chǎn)品品種，擴(kuò)大生產(chǎn)批量，容易收到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、低消耗的經(jīng)濟(jì)效果；可集中成功經(jīng)驗(yàn)，減少技術(shù)過失事故的重復(fù)出現(xiàn)15.參考答案：從動(dòng)件16.參考答案：A17.參考答案：解：由中心距計(jì)算公式

解得：螺旋角β=14.53°。

端面模數(shù)

分度圓直徑

齒頂圓直徑

da1=d1+2ha=95.04+2×4=103.04mm

da2=(d2+2ha=404.96+2×4=412.96mm

齒根圓直徑

df1=d1-2hf=95.04-2×1.25×4=85.04mm

df2=d2-2hf=404.96-2×1.25×4=394.96mm18.參考答案：解題要點(diǎn)：

計(jì)算大齒輪齒根危險(xiǎn)剖面上的彎曲應(yīng)力：

19.參考答案：D20.參考答案：解：這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2、2'為行星輪，H為行星架，則有

設(shè)輪1方向?yàn)檎?，則有n1=200r/min，n3=-50r/min，代入上式得：nH=10.61r/min，轉(zhuǎn)向與輪1轉(zhuǎn)向相同。21.參考答案：C22.參考答案：如下圖所示。

23.參考答案：[解]

因?yàn)?/p>

所以

i17=i12·i2'5·i57=(-2)×6×(-1)=1224.參考答案：解：用圓心法作該圖，連接B1、B2兩點(diǎn)，作B1B2中垂線交y-y軸線于點(diǎn)A，連接C1、C2兩點(diǎn)，作C1C2中垂線交y-y，軸線于點(diǎn)D，即得機(jī)構(gòu)AB2C2D，如圖所示。

由圖中量取得到各桿長度：lAB=68mm，lAD=96mm，lCD=112mm。

25.參考答案：等速

無需26.參考答案：基準(zhǔn)；基準(zhǔn)27.參考答案：B[解析]三角形螺紋主要有普通螺紋和管螺紋，普通螺紋多用于緊固連接，管螺紋用于各種管道的緊密連接。對(duì)于普通螺紋又分為粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋。當(dāng)公稱直徑相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的螺紋升角小、小徑大，因而自鎖性能好、強(qiáng)度高，但不耐磨、易滑扣，故適用于薄壁零件的連接。28.參考答案：解：剛體位移矩陣公式為

平面相對(duì)位移矩陣公式為

解：(1)設(shè)坐標(biāo)系如下圖所示。

(2)求剛度位移矩陣或平面相對(duì)位移矩陣。

(3)由定長條件可得其設(shè)計(jì)方程組。

(4)由下列各式，可分別求出(xBC'，yB2')、(xB3'，yB3')、(xC2，yC2)、(xC3，yC3)及(xE1，yE1)、(xE2，yE2)、(xE3，yE3)，再代入設(shè)計(jì)方程組⑤，即可求解。

由以上各式，即可求出(xB2'，yB2')、(xB3'，yB3')、(xC2，yC2)、(xC3，yC3)關(guān)于xB1、yB1、xC1、yC1的表達(dá)式：

(5)由于所求共4個(gè)未知數(shù)xB1、yB1、xC1、yC1，而設(shè)計(jì)方程有4個(gè)，因此只存在唯一一組解，即此六桿機(jī)構(gòu)只存在一組方案滿足設(shè)計(jì)條件。

29.參考答案：位于同一直線上30.參考答案：C31.參考答案：增大；增大；增大；減小32.參考答案：B[解析]45號(hào)鋼和合金鋼的剛度相同。33.參考答案：基軸；基孔34.參考答案：B35.參考答案：[解]

如圖所示，在B、C處有速度突變，故在B、C處存在剛性沖擊；在O、A、D、E處有加速度突變，故在O、A、D、E處存在柔性沖擊。

36.參考答案：D37.參考答案：由速度線圖知：該凸輪推程運(yùn)動(dòng)角Φ=π，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。等加速段，速度，即，解得

α≈11.113°38.參考答案：解：由題意得

A型鍵的計(jì)算長度為

lc=63-12=51mm

根據(jù)平鍵連接擠壓強(qiáng)度條件得

該鍵的強(qiáng)度滿足要求。39.參考答案：B40.參考答案：mq=(8×8)mm=64；mz2=(8×37)mm=296；0.5m(q+z2)=[0.5×8(8+37)]mm=180；z2/z1=37/2=18.5；arctan(z1/q)=arctan(2/8)=14°2'10"41.參考答案：解：(1)首先，分析并標(biāo)出各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向；

(2)其次，關(guān)鍵是確定運(yùn)動(dòng)副中總反力的方向；

(3)然后，從二力桿開始進(jìn)行各構(gòu)件的受力分析。

解：(1)求各運(yùn)動(dòng)副的反力。

根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況和力的平衡條件，可確定各運(yùn)動(dòng)副總反力的作用線位置和方向，如題圖(a)所示，分別取構(gòu)件2、4為示力體，列出力平衡方程式為

構(gòu)件2

R12+R32+R52=0

構(gòu)件4

R34+R54+Q=0

而

R34=-R43=R