1、机械原理试卷参考答案(期中考试) 第 1 页 共 7 页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，每小题 2 分，对者在括号内打“” ，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、(
2、 ) 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 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
3、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 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分）hlPnF2319273或 )1(8Fpl机构自由度数等于原动件数，故机构运动确定。b) （计 5分） HLPnF2316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
4、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 图2 B A C D 1 2 3 4 60E 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 ，smlvAB/3.01.
5、1选取合适的比例尺 ，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。abeE2）求 C 点的速度 Cv= + B大小 ? ?方向 CD AB CB作出速度多边形 pbc， ，方向 pcvC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；2BCE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 E33D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
6、略机构中各构件的重力和惯性力及惯性力偶矩，试：,1.0f1) 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 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 7106.5arctnrtf2）构件 3 的力平衡方程式 024QR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 0214PR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
7、 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2rM矩 为常数，等效构件的平均转速 r/min，等效转动惯量 。试求：dM90mn 2mKg 1.0J1）等效驱动力矩 ；d2）最大盈亏功 ；maxW3）最大和最小角速度 和 的位置；in4）运转速度不均匀系数 。得分 dMW1 +W2 -W3 +W4 -W5 +a b c d e图 4 027.91.0/5922max2max nJW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：，2042dMmN02）作能量指示图，求最大盈亏功 maxWW
8、254/15最大盈亏功 N 1max3）最大角速度 的位置：即 a 位置， 处。2/最小角速度 的位置：即 b 和 d 位置， 和 处。min 43/74）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： ， ，kgm8142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801r102r质径积 的大小和方向。bm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。 021brmr运用解析法求解如下： 0cos5cos9cos21 br inin0irr两个不平衡质量的质径积分别为：；mkg
9、m6481 mkgr4012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：br221221 )5cos9cos()5sin90sin( rrrrb mkgm 7.4)54046 2 8.6/)coscsaro(21 brmr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。 021brmr运用图解法求解如下：两个不平衡质量的质径积分别为：；kgr6481 mkgr4012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。b，其方位角mkgrb45347图 5 b) 机械原理试卷参考答案(期中考试) 第 7 页 共 7 页八、 （共 10 分）试求图示机构在图示位置的全部瞬心的位置，已知构件 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，如图所示。图 6
