機械原理期末考試及答案

1、機械原理試卷參考答案開課單位：機械工程學院，考試形式:閉卷，允許帶計算器、繪圖儀器入場題序一二三四五六七八總分得分評卷人一、是非題（共10分，每小題2分，對者在括號內打，錯者打“X”）得分|1、（X）當機構的自由度數(shù)小于機構的原動件數(shù)時，機構將具有確定的相對運動。2、（，）不論剛性轉子上有多少個不平衡質量，也不論它們如何分布，只需在任意選定的兩個平面內，分別適當?shù)丶右黄胶赓|量，即可達到動平衡。3、（X）在其他參數(shù)不變的前提下，槽面摩擦較平面摩擦的摩擦力較大，是因為前者摩擦系數(shù)較大。4、（，）在移動副中，當驅動力作用線在摩擦錐之內，則發(fā)生自鎖。5、（，）對于單自由度的機械系統(tǒng)，若選定等效構件為移

2、動件時，其等效質量是按等效前后動能相等的條件進行計算的。二、填空題（共10分，每空1分）得分|1、飛輪主要用以調節(jié)周期性速度波動,若不考慮其他因素，只為了減小飛輪尺寸和重量，應將其安裝在高速軸上。2、剛性轉子的靜平衡就是要使慣性力之和為零:而剛性轉子的動平衡則要使慣性力之和及慣性力偶矩之和均為零。3、三個彼此作平面相對運動的構件共有3個瞬心,且必位于同一直線上。4、在機構運動分析的速度多邊形中，機架的速度影像是極點。速度影像和加速度影像原理只適用于同一構件。5、當機械的效率0時，機構則發(fā)生自鎖。三、（共10分）計算圖1所示機構的自由度,并判斷機構的運動確定性，如機構中存在復合校鏈、局部自由度和

3、虛約束，請在圖上示出。得翱解：a）（計5分）F3n2PlR372912F3n（2PPhp'）F'或38（21112）12機構自由度數(shù)等于原動件數(shù)，故機構運動確定。b）（計5分）F3n2PlPh352612機構自由度數(shù)不等于原動件數(shù)，故機構運動不確定。四、（共20分）圖2所示為錢鏈四桿機構的機構運動簡圖，已知連架桿1為主動件，勻速轉動，角速度110rad/s,轉向如圖示。各構件長度分別為:AB=30,BC=40,CD=50,AD=60(單位為：mm),構件AB的方位角為60°,ABE為等邊三角形。試用圖解法求解該運動位置:1）構件1的速度影像;2）找出該瞬時在連桿2和搖

4、桿3上，與連架桿（要求注明速度比例尺，并對繪圖過程作簡要說明）1上E點速度相同的點E2和E3o得分P(a,d)解：1）計算B點的速度vB1AB10.03100.3m/s,BABI選取合適的比例尺v,如圖示。任選一點作為速度多邊形的極點，作出線段pb表示B點速度。作三角形abesabe,即得構件1的速度影像。2）求C點的速度VcVc=vB+VCB大小V方向±CD±AB1CB作出速度多邊形pbc,vcvpc,方向p-c由速度影像bce,求出連桿2上，與連架桿1上E點速度相同的點E作BCE2sbce,可得點E2；由速度影像dce,求出搖桿3上，與連架桿1上E點速度相同的點E3作D

5、CE3sdce,可得點E3五、（共20分）圖3所示為曲柄滑塊機構運動簡圖。各轉動副的摩擦圓如圖所示，已知移動副的摩擦系數(shù)f0.1,作用在滑塊上的生產(chǎn)阻力為Q,若忽略機構中各構件的重力和慣性力及慣性力偶矩，試：1）在該簡圖上畫出各運動副總反力（包括方向和作用線位置）；2）分別寫出構件1、3的力平衡方程式，并畫出其力多邊形（可任選力的比例尺）。#T解：1）各運動副總反力的方向和作用線位置如圖所示。摩擦角arctanfarctanO.15.71062）構件3的力平衡方程式R43R23Q0大小V方向VVV任選力的比例尺，畫出其力多邊形如圖所示。3）構件3的力平衡方程式R41R21P0大小V方向VVV畫

6、出其力多邊形如圖所示。六、（共10分）一機械系統(tǒng)穩(wěn)定運轉的運動周期為2,等效阻力矩Mr的變化規(guī)律如圖所示，等效驅動力矩Md為常數(shù)，等效構件的平均轉速nm900r/min,等效轉動慣量J0.1Kg?m2。試求：1）等效驅動力矩Md;2）最大盈虧功Wmax;3）最大和最小角速度max和min的位置；4）運轉速度不均勻系數(shù)。得分Wmax 900 Wmax900 15 /20.027nm七、（共10分）已知某剛性轉子在同一平面內分布有兩個不平衡質量，其大小為：m18kg,m24kg,分布半徑為r180mm,r2110mm,位置角如圖所示，欲使該轉子達到靜平衡，試求：應加的平衡質量的質徑積mbrb的大小

7、和方向。圖5 a )圖5 b)解法一：欲使該轉子達到靜平衡，應滿足各質量的質徑積的向量和等于零。miim2r2mibb0運用解析法求解如下：miicos90m2r2cos225mbrbcos0mirisin90m2r2sin225mbrbsin0兩個不平衡質量的質徑積分別為：miri880640kg?mm;m2r24ii0440kg?mm求解上述方程，可得應加的平衡質量的質徑積mbrb的大小和方向:22mbrb(mirisin90m2r2sin225)(miccos90m2r2cos225)mb%(640440sin225)2(440cos225)2452.72kg?mmarccos（miicos90m2r2cos225）/mb%46.588解法二：欲使該轉子達到靜平衡，應滿足各質量的質徑積的向量和等于零。mirim2r2mbrb0運用圖解法求解如下：兩個不平衡質量的質徑積分別為：m1rl880640kg?mm;m2r24ii0440kg?mm取質徑積的比例尺如圖5b）所示，并作出矢量多邊形。于是可得可得應加的平衡質量的質徑積mb