機械動力學期末試題(卷)與答案解析

1、 期 末 復 習 題 一、判斷題（每小題2分，共30題，共60分）1、機構(gòu)平衡問題在本質(zhì)上是一種以動態(tài)靜力分析為基礎(chǔ)的動力學綜合，或動力學設計。（ ）2、平衡是在運動設計完成之前的一種動力學設計。（X ）3、平衡分析著眼于全部消除或部分消除引起震動的激振力。（ ）4、優(yōu)化平衡就是采用優(yōu)化的方法獲得一個絕對最佳解。（ X）5、在動力分析中主要涉及的力是驅(qū)動力和生產(chǎn)阻力。（ ）6、通路定理是用來判斷能否實現(xiàn)擺動力完全平衡的理論。（X ）7、慣性力的計算是建立在主動構(gòu)件作理想運動的假定的基礎(chǔ)上的。（ ）8、當取直線運動的構(gòu)件作為等效構(gòu)件時，作用于系統(tǒng)上的全部外力折算到該構(gòu)件上得到等效力。（ ）9、無

2、論如何，等效力與機械驅(qū)動構(gòu)件的真實速度無關(guān)。（ ）10、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量與機械驅(qū)動構(gòu)件的真實速度無關(guān)。（ ）11、擺動力的平衡一定會導致機械結(jié)構(gòu)的復雜化。（ X）12、綜合平衡不僅考慮機構(gòu)在機座上的平衡，同時也考慮運動副動壓力的平衡和輸入轉(zhuǎn)矩的平衡。（ ）13、作用于等效構(gòu)件上的等效力（或等效力矩）所作的功等于作用于系統(tǒng)上的外力所作的功。（X ）14、機器人操作機是一個多自由度的閉環(huán)的空間機構(gòu)。（X ）15、速度越快，系統(tǒng)的固有頻率越大。（ X）16、兩點動代換后的系統(tǒng)與原有系統(tǒng)在靜力學上是完全等效的。（ X）17、質(zhì)量代換是將構(gòu)件的質(zhì)量用若干集中質(zhì)量來代換，使這些代換質(zhì)量與原有質(zhì)量在運

3、動學上等效。（ ）18、平衡的實質(zhì)就是采用構(gòu)件質(zhì)量再分配等手段完全地或部分地消除慣性載荷。（ ）19、對于不存在多余約束和多個自由度的機構(gòu)，動態(tài)靜力分析是一個靜定問題。（ X）20、彈性動力分析考慮構(gòu)件的彈性變形。（ ）21、優(yōu)化綜合平衡是一個多目標的優(yōu)化問題，是一種部分平衡。（ ）22、擺動力的完全平衡常常會導致機械結(jié)構(gòu)的簡單化。（ X）23、機構(gòu)擺動力矩完全平衡的條件為機構(gòu)的質(zhì)量矩為常數(shù)。（ X）24、機構(gòu)擺動力完全平衡的條件為機構(gòu)的質(zhì)量矩為常數(shù) 。（ ）25、機構(gòu)擺動力完全平衡的條件是：機構(gòu)運動時，其總質(zhì)心作變速直線運動。（ X）26、拉格朗日方程是研究約束系統(tǒng)靜力動力學問題的一個普遍的

4、方法。（ ）27、當以電動機為原動機時，驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)。（ X）28、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量有關(guān)。（X ）29、在不含有變速比傳動而僅含定速比傳動的系統(tǒng)中，傳動比為常數(shù)。（ ）30、為了使得等效構(gòu)件的運動與機構(gòu)中該構(gòu)件的運動一致，要將全部外力等效地折算到該機構(gòu)上，這一折算是依據(jù)功能原理進行的。（ ）二、單選題（每小題2分，共30題，共60分）31、動力學反問題是已知機構(gòu)的（ ），求解輸入轉(zhuǎn)矩和各運動副反力及其變化規(guī)律。A、運動狀態(tài) B、運動狀態(tài)和工作阻力 C、工作阻力 D、運動狀態(tài)或工作阻力32、動態(tài)靜力分析應用于（ ）。A、動力學正問題 B、運動學正問題 C、動力學反問題 D、運

5、動學反問題33、設機構(gòu)中的活動構(gòu)件數(shù)位6，含低副數(shù)目為2，含高副數(shù)目為3，則構(gòu)件的自由度數(shù)為（ ）。A、10 B、11 C、12 D、1334、平衡的實質(zhì)就是采用構(gòu)件質(zhì)量再分配等手段完全地或部分地消除（ ）。A、加速度 B、角加速度 C、慣性載荷 D、重力35、長期以來人們用加配重使擺動力部分被平衡的方法來減小（ ）。A、速度 B、體積 C、摩擦 D、振動36、機構(gòu)擺動力矩完全平衡的條件為機構(gòu)的（ ）為常數(shù)。A、質(zhì)量矩 B、動量矩 C、轉(zhuǎn)動慣量 D、慣性矩37、擺動力的完全平衡常常會導致機械結(jié)構(gòu)的（ ）。A、簡單化 B、輕量化 C、復雜化 D、大型化38、當取定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件作為等效構(gòu)件時，作用

6、于系統(tǒng)上的全部外力折算到該構(gòu)件上得到（ ）。A、等效質(zhì)量 B、等效轉(zhuǎn)動慣量 C、等效力 D、等效力矩39、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量與（ ）有關(guān)。A、傳動比B、質(zhì)量 C、轉(zhuǎn)動慣量 D、等效力 40、輸入功大于輸出功，其差值是（ ）。A、盈功B、虧功 C、正功 D、負功 41、在以下所有方法中，概念最清晰、易于理解的是（ ）。A、廣義質(zhì)量代換法 B、線性獨立矢量法 C、質(zhì)量矩替代法 D、有限位置法42、優(yōu)化平衡就是采用優(yōu)化的方法獲得一個（ ）。A、絕對最佳解 B、相對最佳解 C、實際解 D、理論解43、在含有連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)等變速比傳動的系統(tǒng)中，傳動比僅與機構(gòu)的（ ）有關(guān)。A、速度 B、角速度 C

7、、加速度 D、位置44、當以電動機為原動機時，驅(qū)動力矩是（ ）的函數(shù)。A、加速度 B、角加速度 C、速度 D、角速度45、機器本身是振源，將其與地基隔離開來，以減少其對周圍的影響，稱為（ ）。A、隔振 B、減振 C、被動隔振 D、主動隔振46、在研究擺動力的平衡時，不涉及慣性力矩，可以采用（ ）。A、靜代換 B、動代換 C、靜力代換 D、擺動力代換47、在研究擺動力矩的平衡時，則必須采用（ ）。A、靜代換 B、動代換 C、靜力代換 D、擺動力代換48、機構(gòu)運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的慣性載荷造成的影響有（ ）。A、提高機械的精度 B、提高機械的可靠性 C、加劇磨損 D、提高機械效率49、以下幾種方法中，不是機

8、械剛體動力學研究的分析方法的是（ ）。A、靜力分析 B、動態(tài)靜力分析 C、動力分析 D、彈性動力分析50、不是現(xiàn)代機械設計的特征是（ ）。A、大型化 B、精密化 C、高速化 D、輕量化51、機構(gòu)的總質(zhì)心為零的是（ ）。A、總質(zhì)心作勻速直線運動 B、總質(zhì)心作變速直線運動 C、總質(zhì)心作圓周運動 D、總質(zhì)心作減速運動52、機構(gòu)擺動力完全平衡的條件為：機構(gòu)運動時機構(gòu)的動量矩為（ ）。A、0 B、關(guān)于速度的函數(shù) C、關(guān)于質(zhì)量的函數(shù) D、常數(shù)53、無法實現(xiàn)擺動力完全平衡的方法有（ ）。A、加配重 B、合理布置機構(gòu) C、設置附加機構(gòu) D、減小體積54、可以引起機構(gòu)在機座上的振動的是（ ）。A、速度的變化 B

9、、擺動力 C、速度的周期變化 D、加速度的變化55、擺動力完全平衡的缺點有（ ）。A、減少振動 B、減小摩擦 C、使機械結(jié)構(gòu)復雜化 D、使機械體積增加56、以下選項中，不能歸為阻尼的是（ ）。A、物體的內(nèi)力 B、物體表面間的摩擦力 C、周圍介質(zhì)的阻力 D、材料的內(nèi)摩擦57、飛輪有（ ）的作用。A、平衡器 B、儲能器 C、加大系統(tǒng)加速度 D、減小系統(tǒng)慣性58、描述等效構(gòu)件運動的方程式形式有（ ）。A、能量形式 B、動量形式 C、加速度形式 D、平衡力形式59、為了使得等效構(gòu)件的運動與機構(gòu)中該構(gòu)件的運動一致，不能將（ ）等效地折算到該機構(gòu)上。A、全部外力 B、所有質(zhì)量 C、所有轉(zhuǎn)動慣量 D、全部內(nèi)

10、力60、當取直線運動的構(gòu)件作為等效構(gòu)件時，作用于系統(tǒng)上的全部（ ）折算到該構(gòu)件上得到等效質(zhì)量。A、全部外力 B、質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量 C、轉(zhuǎn)動慣量 D、全部內(nèi)力三、多選題（每小題2分，共15題，共30分）61、機械動力學的分析方法按功能分類可分為（ ）和（ ）。A、動力學反問題 B、動力學正問題 C、運動學正問題 D、運動學反問題62、假定構(gòu)件為剛體，且忽略構(gòu)件的彈性變形的分析方法有（ ）。A、靜力分析 B、動態(tài)靜力分析C、彈性動力分析D、動力分析63、根據(jù)慣性載荷造成的危害，機構(gòu)的平衡可分為以下幾種（ ）。A、機構(gòu)在機座上的平衡 B、機構(gòu)輸入轉(zhuǎn)矩的平衡 C、機構(gòu)滑動副中動壓力的平衡 D、運動副中動

11、壓力的平衡64、機構(gòu)的總質(zhì)心為零，有（ ）這些可能。A、總質(zhì)心作勻速直線運動 B、總質(zhì)心作變速直線運動C、總質(zhì)心作圓周運動 D、總質(zhì)心靜止不動65、以下選項中，可以引起機構(gòu)在機座上的振動的有（ ）。A、速度的變化 B、擺動力C、擺動力矩的周期變化D、加速度的變化66、以下選項中，以動態(tài)靜力分析方法為基礎(chǔ)計算出來的是（ ）。A、運動副反力 B、平衡力矩 C、擺動力矩 D、擺動力67、作用在機械上的力有（ ）。A、驅(qū)動力 B、重力 C、摩擦力 D、生產(chǎn)阻力68、當取直線運動的構(gòu)件作為等效構(gòu)件時，作用于系統(tǒng)上的全部（ ）折算到該構(gòu)件上得到等效質(zhì)量。A、全部外力 B、質(zhì)量 C、轉(zhuǎn)動慣量 D、全部內(nèi)力6

12、9、描述等效構(gòu)件運動的方程式有（ ）。A、能量形式 B、動量形式 C、力矩形式 D、平衡力形式70、工業(yè)機器人通常由（ ）組成。A、執(zhí)行機構(gòu) B、驅(qū)動裝置 C、控制系統(tǒng) D、傳感系統(tǒng)71、機械系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的全過程可分為（ ）這幾個階段。A、急停階段 B、啟動階段 C、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段 D、停車階段72、在動力分析中，主要涉及的力是（ ）。A、驅(qū)動力 B、重力 C、摩擦力 D、生產(chǎn)阻力73、以下選項中，與等效力有關(guān)的是（ ）。A、外力 B、傳動比 C、j/v D、vk/v74、以下選項中，與等效力矩有關(guān)的是（ ）。A、外力據(jù) B、傳動比 C、j/ D、vk/75、以下選項中，可歸為阻尼的有（ ）。A、物

13、體的內(nèi)力 B、物體表面間的摩擦力 C、周圍介質(zhì)的阻力 D、材料的內(nèi)摩擦四、填空題（每空2分，共30空，共60分）76、從慣性載荷被平衡的程度看，平衡可分為 、 和 。77、機械動力學的分析方法按功能分類可分為 和 。78、動力學的分析方法按水平分類，可分為 、 、 和 。79、用質(zhì)量再分配實現(xiàn)擺動力的完全平衡，其分析方法主要有 、 、 和 。80、機械系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的全過程可分為 、 和 這幾個階段。81、機器人動力學是機器人 、 和 的基礎(chǔ)。82、工業(yè)機器人通常由 、 、 和 組成。83、二自由度系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量是系統(tǒng)的 、 、 和 的函數(shù)。84、實現(xiàn)擺動力完全平衡的方法有 、 和 。五、計算題

14、（第85、86題各30分，第87題10分，第88題20分，共90分）85、如圖所示為一對心曲柄滑塊機構(gòu)。曲柄以轉(zhuǎn)速度作等速回轉(zhuǎn)運動，曲柄與水平方向夾角為，曲柄長度為，質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心A重合。連桿長度，連桿與水平方向夾角為，連桿質(zhì)心到鉸鏈B的距離，連桿質(zhì)量，對其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量。滑塊質(zhì)量，其質(zhì)心與鉸鏈C重合。1)畫出曲柄、連桿和滑塊的受力分析圖；2）寫出曲柄、連桿和滑塊的平衡方程。 圖1對心曲柄滑塊機構(gòu) 圖2曲柄滑塊機構(gòu)86、如圖2所示曲柄滑塊機構(gòu)，已知構(gòu)件1轉(zhuǎn)動慣量J1，質(zhì)心在O點，構(gòu)件2質(zhì)量m2，質(zhì)心C2，轉(zhuǎn)動慣量Jc2，構(gòu)件3質(zhì)量m3，構(gòu)件1上有驅(qū)動力矩M1，構(gòu)件3有阻力F3。以構(gòu)件1為等效

15、構(gòu)件，求等效構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量、等效力矩、等效驅(qū)動力矩和等效阻力矩。87、承受集中載荷的簡支梁如圖3所示。梁的跨度l=350cm，梁的截面慣性矩I=406cm4。材料為鋁，彈性模量為E=7104MPa，密度為=2700kg/m3。設有一重物G1=2400N從h=2.5cm高處落下，落于跨度的中點。求梁的固有頻率。（忽略梁自身的重力）注：簡支梁在重物作用下的中點靜撓度為 圖3承受集中載荷的簡支梁 圖4 機器安裝示意圖88、一個質(zhì)量20Kg的機器，按圖4所示方式安裝。若彈簧的總剛度為17KN/m，總阻尼為300。試求初始條件，時的振動響應。 期 末 復 習 題機械動力學參考答案 一、 判斷題1-5

16、 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 二、單選題31-35 BCBCD 36-40 AABCC 41-45 BBDDD 46-50 ABCDA 51-55 ADDBC56-60 ABADB三、多選題61.AB 62.ABD 63.ABD 64.AD 65.BC 66.ABCD 67.ABCD68.BC 69.AC70.ABCD71.BCD 72.AD 73.ABCD 74.ABCD 75.BCD四、填空題76、部分平衡、完全平衡、優(yōu)化綜合平衡77、動力學反問題、動力學正問題78、靜力分析、動態(tài)靜力分析、動態(tài)分析、彈性動態(tài)分析79、廣義質(zhì)量代換法、線性獨立矢量法、質(zhì)量矩替代

17、法、有限位置法80、啟動階段、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段、停車階段81、操作機設計、控制器設計、動態(tài)性能分析82、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)83、時間、慣性參數(shù)、幾何參數(shù)、廣義坐標84、加配重、合理布置機構(gòu)、設置附加機構(gòu)五、計算題85、解：1）各個構(gòu)件的受力圖如下所示： （曲柄連桿滑塊各5分，共15分）2）根據(jù)受力圖可以得到曲柄平衡方程如下： （各個構(gòu)件的平衡方程分別為5分，共15分）化為標量式為：其中：根據(jù)受力圖可以得到連桿平衡方程如下： 化為標量式為：其中：根據(jù)受力圖可以得到滑塊平衡方程如下：化為標量式為：其中：86、解： （2分） 圖2 以構(gòu)件1為等效構(gòu)件時，等效動力學模型如上圖2。等效構(gòu)件的角速度與構(gòu)件1的角速度同為1。根據(jù)等效構(gòu)件所具有的動能等于原機械系統(tǒng)的總動能；等效轉(zhuǎn)動慣量Je為： （12分）根據(jù)等效構(gòu)件的瞬時功率等于原機械系統(tǒng)的總瞬時功率，等效力矩Me為： （6分）其中，為F3與V3的夾角，下同。等效驅(qū)動力矩Md： （4分）等效阻力矩Mr： （6分）87、解：重物可視為一個集中的質(zhì)量塊，而梁則可視為一個沒有質(zhì)量的彈簧。重物落到梁上以后可將此系統(tǒng)視為一個單自由度振動系統(tǒng)。重物振動位移計算的坐標原點取其靜力平衡位置。