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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 入场题序一二三四五六七八总 分得分评卷人一、是非题共10分,每题2分,对者在括号打“,错者打“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、( ) 不管刚性转子上有多少个不平衡质量,也不管它们如何分布,只需在任意选定的两个平面,分别适当地加一平衡质量,即可到达动平衡。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,则发生自锁。5、( ) 对于单自由度的机械系统,假设选定等效构
2、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展计算的。二、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,假设不考虑其他因素,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 。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
3、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 图1 虚约束 局部自由度 复合铰链 复合铰链 b) a) 解:a)计5分或 机构自由度数等于原动件数,故机构运动确定。b)计5分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,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AB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点速度一样的点E2和E3。要
4、求注明速度比例尺,并对绘图过程作简要说明得分 图2 B A C D 1 2 3 4 E 0.0025m/s b c e E3 E2 Pa,d解:1计算B点的速度,选取适宜的比例尺,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,即得构件1的速度影像。2求C点的速度 = + 大小 方向 CD AB CB作出速度多边形pbc,方向pc由速度影像,求出连杆2上,与连架杆1上E点速度一样的点E2作,可得点E2;由速度影像,求出摇杆3上,与连架杆1上E点速度一样的点E3作,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下图,移动副的摩擦系数 作用在滑块
5、上的生产阻力为Q,假设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。得分 解:1各运动副总反力的方向和作用线位置如下图。 摩擦角2构件3的力平衡方程式大小 方向 任选力的比例尺,画出其力多边形如下图。3构件3的力平衡方程式大小 ?方向 画出其力多边形如下图。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下图,等效驱动力矩为常数,等效构件的平均转速r/min,等效转动惯量。试求:1等效驱动力矩;2最大盈亏功;3最大和最小角速度和的位置;4运转速度不
6、均匀系数。得分 W1W2W3W4W5abcde图4 解:1根据一个运动周期,外力所做的功等于零,可知:,2) 作能量指示图,求最大盈亏功最大盈亏功3最大角速度的位置:即a位置,处。最小角速度的位置:即b和d位置,和处。4运转速度不均匀系数七、共10分*刚性转子在同一平面分布有两个不平衡质量,其大小为:,分布半径为mm,mm,位置角如下图,欲使该转子到达静平衡,试求:应加的平衡质量的质径积的大小和方向。解法一:欲使该转子到达静平衡,应满足各质量的质径积的向量和等于零。运用解析法求解如下:两个不平衡质量的质径积分别为:;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:图5 a ) 解法二:欲使该转子到达静平衡,应满足各质量的质径积的向量和等于零。运用图解法求解如下:两个不平衡质量的质径积分别为:;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。,其方位角图5 b) 八、共10分试求图示机构在图示位置的全部瞬心的位置,构件2上M点的速度方向,并给出连杆上E点的速度方向。解:机构在图示位置的全部瞬心的位置及连杆上E点的速度方向,如下图。图6 . z.