机械原理期末考试及答案

1、机械原理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-一-二四五六七八总分得分评卷人、是非题(共10分，每小题2分，对者在括号内打“V” ，错者打“X”)|得分1、( X )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、(V )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、( X )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、(V )在移动副中，当驱动力作用线在摩擦锥之内，则发生自锁。5、(V )对于单自由度的机械

2、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。、填空题(共10分，每空1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0时，机构则发生 自锁 。局部自由度复合铰链虚约束a)三、(共10分)计算图1

3、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。得分解： a）（计5分）F3n2PR3 72 9 12F3n(2RPhp)F或 38(2 1112) 1机构自由度数等于原动件数，故机构运动确定。b）（计5分）F 3n 2Pl Ph3 5 2 6 12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,10rad/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AB的方位角为60,ABE为等边三角形

4、。试用图解法求解该运动位置：1）构件1的速度影像;1上E点速度相同的点 得分E2 和 E3。0.0025m/sP (a,d)2）找出该瞬时在连杆 2和摇杆3上，与连架杆 （要求注明速度比例尺，并对绘图过程作简要说明）11 / 7解：1）计算 B 点的速度 vB lAB 10.03 100.3m/s,选取合适的比例尺v，如图示。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 abes ABE，即得构件1的速度影像。2）求C点的速度VcVc大小Vb + VCB V ?方向 丄CD丄AB 丄CB作出速度多边形 pbc, vCv pc，方向ptc由速度影像bce，求出连杆2上，与连架

5、杆1上E点速度相同的点E2作BCE2 s bce，可得点E2；由速度影像dce，求出摇杆3上，与连架杆1上E点速度相同的点 E3作DCE3 s dce，可得点E3五、（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f 0.1,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）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）分解：1）各运动副总反力的方向和作用线位置如图所示。摩擦角 arctan f arctan0.15.71062）构件3的

6、力平衡方程式R43R23 Q 0大小 ？V方向 VVV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R41R21 P 0大小 ？V?方向 VVV画出其力多边形如图所示。六、（共10分）一机械系统稳定运转的运动周期为2 ，等效阻力矩Mr的变化规律如图所示，等效驱动力矩Md为常数，等效构件的平均转速nm 900 r/min，等效转动惯量 J O.IKg ?m。试求：1）等效驱动力矩M d ；2）最大盈亏功 Wmax ；3） 最大和最小角速度max和min的位置；4） 运转速度不均匀系数。得分Vmax900 Wmax900 15 /20.027nm40 Nk m0W2CJW4MdW

7、1rA IIICD W3jCCW5e r a / 4r/4b JL f jfa-C. 7iddx/4e工1 图4-七、（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：m，! 8kg , m2 4kg ,分布半径为r,80 mm， r2110 mm，位置角如图所示，欲使该转子达到静平衡，试求：应加的平衡质量的质径积mbrb的大小和方向。I122mb rb.( m,r, sin 90m2RSin 225 )( m,r, cos90m2RCOs225 )mbrb( 640 440 sin 225 )2 ( 440 cos225 )2452.72kg ?mm图5 b)arccos（ 口们 cos90m22 cos225 ）/mb m46.588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。mm m2 a mbrb 0运用图解法求解如下：两个不平衡质量的质径积分别为：m1r18 80 640kg ?mm ； m2r24 110 440kg ?mm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mbrb的大小和方