机械原理期末考试及答案

机械原理 试卷参考答案 期中考试 第1 页 共 7 页 机械原理机械原理 试卷参考答案试卷参考答案 开课单位 机械工程学院 考试形式 闭卷 允许带 计算器 绘图仪器 入场 题序一二三四五六七八总 分 得分 评卷人 一 是是非非题题 共 10 分 每小题 2 分 对者在括号内打 错者打 得分得分 1 当机构的自由度数小于机构的原动件数时 机构将具有确定的相对运动 2 不论刚性转子上有多少个不平衡质量 也不论它们如何分布 只需在任意选定的两个平面内 分别 适当地加一平衡质量 即可达到动平衡 3 在其他参数不变的前提下 槽面摩擦较平面摩擦的摩擦力较大 是因为前者摩擦系数较大 4 在移动副中 当驱动力作用线在摩擦锥之内 则发生自锁 5 对于单自由度的机械系统 若选定等效构件为移动件时 其等效质量是按等效前后动能相等的条 件进行计算的 二 填填空空题题 共 10 分 每空 1 分 得分得分 1 飞轮主要用以调节 周期性 速度波动 若不考虑其他因素 只为了减小飞轮尺寸和重量 应将其安装 在 高速 轴上 2 刚性转子的静平衡就是要使 惯性力 之和为零 而刚性转子的动平衡则要使 惯性力 之和及 惯性力偶矩 之和均为零 3 三个彼此作平面相对运动的构件共有 3 个瞬心 且必位于 同一直线 上 4 在机构运动分析的速度多边形中 机架的速度影像是 极点 速度影像和加速度影像原理只适用 于 同一构件 5 当机械的效率时 机构则发生 自锁 0 三 共 10 分 计算图 1 所示机构的自由度 并判断机构的运动确定性 如机构中存在复合铰链 局部自由度 和虚约束 请在图上示出 得分得分 图 1 虚约束 局部自由度 复合铰链 复合铰链 b a 机械原理 试卷参考答案 期中考试 第2 页 共 7 页 解 a 计 5 5 分 分 hl PPnF 2319273 2 或 2 1 21112 83 2 3 FpPPnF hl 机构自由度数等于原动件数 故机构运动确定 b 计 5 5 分 分 HL PPnF 23 16253 2 机构自由度数不等于原动件数 故机构运动不确定 四 共 20 分 图 2 所示为铰链四杆机构的机构运动简图 已知连架杆 1 为主动件 匀速转动 角速度 rad s 转向如图示 各构件长度分别为 AB 30 BC 40 CD 50 AD 60 单位为 mm 构件 AB10 1 的方位角为 60o ABE 为等边三角形 试用图解法求解该运动位置 1 构件 1 的速度影像 2 找出该瞬时在连杆 2 和摇杆 3 上 与连架杆 1 上 E 点速度相同的点 E2和 E3 要求注明速度比例尺 并对绘图过程作简要说明 得分得分 图 2 B A C D 1 2 3 4 1 60 E 0 0025m s b c e E3 E2 P a d 机械原理 试卷参考答案 期中考试 第3 页 共 7 页 解 1 计算 B 点的速度 smlv ABB 3 01003 0 1 选取合适的比例尺 如图示 v 任选一点作为速度多边形的极点 作出线段 pb 表示 B 点速度 作三角形 即得构件 1 的速度影像 abe ABE 2 求 C 点的速度 C v C v B v CB v 大小 方向 CD AB CB 作出速度多边形 pbc 方向 p cpcv vC 由速度影像 求出连杆 2 上 与连架杆 1 上 E 点速度相同的点 E2bce 作 可得点 E2 2 BCE bce 由速度影像 求出摇杆 3 上 与连架杆 1 上 E 点速度相同的点 E3dce 作 可得点 E3 3 DCE dce 五 共 20 分 图 3 所示为曲柄滑块机构运动简图 各转动副的摩擦圆如图所示 已知移动副的摩擦系数 作用在滑块上的生产阻力为 Q 若忽略机构中各构件的重力和惯性力及惯性力偶矩 试 1 0 f 1 在该简图上画出各运动副总反力 包括方向和作用线位置 2 分别写出构件 1 3 的力平衡方程式 并画出其力多边形 可任选力的比例尺 得分得分 机械原理 试卷参考答案 期中考试 第4 页 共 7 页 解 1 各运动副总反力的方向和作用线位置如图所示 摩擦角 7106 5 1 0arctanarctan f 2 构件 3 的力平衡方程式 0 2343 QRR 大小 方向 任选力的比例尺 画出其力多边形如图所示 3 构件 3 的力平衡方程式 0 2141 PRR 大小 方向 画出其力多边形如图所示 机械原理 试卷参考答案 期中考试 第5 页 共 7 页 六 共 10 分 一机械系统稳定运转的运动周期为 等效阻力矩的变化规律如图所示 等效驱动力 2 r M 矩为常数 等效构件的平均转速r min 等效转动惯量 试求 d M900 m n 2 mKg 1 0 J 1 等效驱动力矩 d M 2 最大盈亏功 max W 3 最大和最小角速度和的位置 max min 4 运转速度不均匀系数 得分得分 d M W1 W2 W3 W4 W5 abcde 图 4 027 0 9001 0 2 15900900 2222 max 2 max mm nJ W J W 机械原理 试卷参考答案 期中考试 第6 页 共 7 页 解 1 根据一个运动周期 外力所做的功等于零 可知 2 20 4 402 d M mNMd 10 2 作能量指示图 求最大盈亏功 max W mNW 2 5 4 10 5 最大盈亏功mNWW 2 15 2max 3 最大角速度的位置 即 a 位置 处 max 2 最小角速度的位置 即 b 和 d 位置 和处 min 4 3 4 7 4 运转速度不均匀系数 七 共 10 分 已知某刚性转子在同一平面内分布有两个不平衡质量 其大小为 kgm8 1 kgm4 2 分布半径为mm mm 位置角如图所示 欲使该转子达到静平衡 试求 应加的平衡质量的80 1 r110 2 r 质径积的大小和方向 bbr m 解法一 欲使该转子达到静平衡 应满足各质量的质径积的向量和等于零 0 2211 bbr mrmrm 运用解析法求解如下 0cos225cos90cos 2211 bbr mrmrm 0sin225sin90sin 2211 bbr mrmrm 两个不平衡质量的质径积分别为 mmkgrm 640808 11 mmkgrm 4401104 22 求解上述方程 可得应加的平衡质量的质径积的大小和方向 bbr m 2 2211 2 2211 225cos90cos 225sin90sin rmrmrmrmrm bb mmkgrm bb 72 452 225cos440 225sin440640 22 588 46 225cos90cosarccos 2211 bbr mrmrm 图 5 a 解法二 欲使该转子达到静平衡 应满足各质量的质径积的向量和等于零 0 2211 bbr mrmrm 运用图解法求解如下 两个不平衡质量的质径积分别为 mmkgrm 640808 11 mmkgrm 4401104 22 取质径积的比例尺如图 5b 所示 并作出矢量多边形 于是可得可得应加的平衡质量的质径积的大小和方向 bbr m 其方