机械原理期末考试及答案Word文档格式.docx
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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。
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。
解:
a)(计5分)
F
3n
2P
R
37
2912
(2R
Ph
p'
)
F'
或3
8
(211
1
2)1
机构自由度数等于原动件数,故机构运动确定。
b)(计5分)
F3n2PlPh
35261
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,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。
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(要求注明速度比例尺,并对绘图过程作简要说明)
1)计算B点的速度vBlAB10.03100.3m/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BCE2sbce,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DCE3sdce,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f0.1,
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
1)各运动副总反力的方向和作用线位置如图所示。
摩擦角arctanfarctan0.15.7106
2)构件3的力平衡方程式
R43R23
Q0
大小?
?
方向VV
V
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
P0
V方向VV
?
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nm900r/min,等效转动惯量JO.IKg?
m2。
试求:
1)等效驱动力矩Md;
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。
40N
•m
0W2
QjW4
Md
GDWi
(+JW3|
®
W5
_a
T/-
■49k
714
b…
*■
c—.■!
d
真4
e
・
™图4
最小角速度min的位置:
即b和d位置,3/4和7/4处。
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:
m«
8kg,m24kg,
分布半径为ri80mm,a110mm,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mjb的大小和方向。
图5b)
mb「b.(mirisin90m2asin225)2(miricos90m2「2cos225)2
i22-
mbrb.(640440sin225)(440cos225)452.72kg?
mm
arccos[(口伯cos90cos225)/mb怡]46.588
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。
mmm2Diribh0
运用图解法求解如下:
两个不平衡质量的质径积分别为:
m^880640kg?
mm;
口?
“4110440kg?
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的大小和方向。
mbrb453kg?
mm,其方位角47
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。
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。
11乌4一°
°
图6
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