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1、机械原理试卷参考答案(期中考试) 第1 页 共 7 页东莞理工学院（本科）试卷（期中考试）2014 -2015 学年第 一 学期机械原理机械原理试卷参考答案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、是是非非题题 （共 10 分，每小题 2 分，对者在括号内打“” ，错者打“” ）得分得分 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
2、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、填填空空题题 （共 10 分，每空 1 分）得分得分 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。
3、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 。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 5 分）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 5 分）分）HLPPnF
4、23 162532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 AB101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）得分得分 图2 B A C D 1 2 3 4 1o60E 0.002
5、5m/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，smlvABB/3 . 01003. 01选取合适的比例尺，如图示。v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。abeABE2）求 C 点的速度Cv= + Cvv Bvv CBvv大小 ? ?方向 CD AB CB作出速度多边形 pbc，方向 pcpcvvC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；2BCEbce由速度影像，求出摇杆 3 上，与连架杆 1 上
6、 E 点速度相同的点 E3dce作，可得点 E33DCEdce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o7106. 51 . 0arctanarctanf2）构件 3 的力
7、平衡方程式02343QRRrrr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02141PRRrrr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 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：dM900mn2mKg 1 . 0J1）等效驱动力矩；dM2）最大盈亏功；maxW3）最大和最小角速度和的位置；maxmin4）运转速度不均匀系数。得分得分 dM W1+W2-W3+W4- W5+
8、abcde图 4 027. 09001 . 02/159009002222max 2max mmnJW JW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：，2204402dMmNMd102）作能量指示图，求最大盈亏功maxWmNW 254/105最大盈亏功mNWW 2152max3）最大角速度的位置：即 a 位置，处。max2/最小角速度的位置：即 b 和 d 位置，和处。min4/34/74）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：，kgm81kgm42分布半径为mm，mm，
9、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801r1102r质径积的大小和方向。bbrm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。02211bbrmrmrmrrr运用解析法求解如下：0cos225cos90cos2211bbrmrmrmoo0sin225sin90sin2211bbrmrmrmoo两个不平衡质量的质径积分别为：；mmkgrm64080811mmkgrm440110422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：bbrm2 22112 2211)225cos90cos()225sin90sin(oooormrmrmrmrmbb
10、mmkgrmbb72.452)225cos440()225sin440640(22ooooo588.46/ )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。02211bbrmrmrmrrr运用图解法求解如下： 两个不平衡质量的质径积分别为：；mmkgrm64080811mmkgrm440110422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。bbrm，其方位角mmkgrmbb 453o47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
