2022年完整word版,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、()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。得分图 1 虚约束局部自由度复合铰链复合铰链b)a)精选学习资料 -名师归纳总结-第 1 页，共 7 页机械原理试卷参考答案(期中考试)第2页共7页四、（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101rad/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 160E 0.0025m/s b c e E3E2解：a)（计 5 分）hlPPnF23192732或21)21112(83)2(3FpPPnFhl机构自由度数等于原动件数，故机构运动确定。b)（计 5 分）HLPPnF23162532机构自由度数不等于原动件数，故机构运动不确定。P（a,d）精选学习资料 -名师归纳总结-第 2 页，共 7 页机械原理试卷参考答案(期中考试)第3页共7页五、（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,1.0f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）。得分解：1）计算 B 点的速度smlvABB/3.01003.01，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abeABE，即得构件1 的速度影像。2）求 C 点的速度CvCv=Bv+CBv大小?方向CD AB CB 作出速度多边形pbc，pcvvC，方向 pc 由速度影像bce，求出连杆2 上，与连架杆1 上 E 点速度相同的点E2作2BCEbce，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3DCEdce，可得点E3精选学习资料 -名师归纳总结-第 3 页，共 7 页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7106.51.0arctanarctan f2）构件 3 的力平衡方程式02343QRR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02141PRR大小?？方向画出其力多边形如图所示。精选学习资料 -名师归纳总结-第 4 页，共 7 页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2，等效阻力矩rM的变化规律如图所示，等效驱动力矩dM为常数，等效构件的平均转速900mnr/min，等效转动惯量2mKg1.0?J。试求：1）等效驱动力矩dM；2）最大盈亏功maxW；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027.09001.02/159009002222max2maxmmnJWJWdM+W1-W2+W3-W4+W5 a b c d e 图 4 精选学习资料 -名师归纳总结-第 5 页，共 7 页机械原理试卷参考答案(期中考试)第6页共7页七、（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：kgm81，kgm42，分布半径为801rmm，1102rmm，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bbrm的大小和方向。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。02211bbrmrmrm运用解析法求解如下：0cos225cos90cos2211bbrmrmrm0sin225sin90sin2211bbrmrmrm两个不平衡质量的质径积分别为：mmkgrm?64080811；mmkgrm?440110422求解上述方程，可得应加的平衡质量的质径积bbrm的大小和方向：2221122211)225cos90cos()225sin90sin(rmrmrmrmrmbbmmkgrmbb?72.452)225cos440()225sin440640(22588.46/)225cos90cosarccos(2211bbrmrmrm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。02211bbrmrmrm运用图解法求解如下：两个不平衡质量的质径积分别为：mmkgrm?64080811；mmkgrm?440110422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bbrm的大小和方向。mmkgrmbb?453，其方位角47图 5 b)精选学习资料 -名师归纳总结-第 6 页，共 7 页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 精选学习资料 -名师归纳总结-第 7 页，共 7 页