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1、清华大学机械原理A卷1. 凡是驱动机械产生运动的力统称为 力，其特征是该力与其作用点的速度方向成，其所作的功为 。A.驱动；B .平衡；C .阻抗；D .消耗功；E .正功；F.相同；G .相反；H .锐角；I .钝角；J .负功答：AFHE2. 简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件?答：质量代换法需满足三个条件：1、代换前后构件的质量不变；2、代换前后构件的质心位置不变；3、代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。3什么是当量摩擦系数？分述几种情况下的当量摩擦系数数值。答：为了计算摩擦力简便，把运动副元素几
2、何形状（接触面形状）对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中，这种转化后的摩擦系数称为当量摩擦系数。对单一平面 fvf ;槽角为2时fv ;半圆柱面接触时fv kf , k 1 /2sin4. 移动副中总反力的方位如何确定？答：1）总反力与法向反力偏斜一摩擦角2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。5. 移动副的自锁条件是驱动力作用在移动副的摩擦角内6. 转动副的自锁条件是驱动力臂w摩擦圆半径7. 判定机械自锁的条件有哪些？答：1）驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；2） 机械效率小于或等于03） 能克服的工作阻力小于或等于0(V)8. 判断对错，在括号中打上 或X： 在机械运动中，总是有摩擦力存在
3、，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。分析与计算:1.图示为一曲柄滑块机构的a）、b）、c）三个位置，F为作用在活塞上的力，转动 副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时作用在连杆AB上的作用力的真实方向（构件重量及惯性力略去不计）。2.图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆 2上的外载荷，试确定各运动副中总反力（FR31、FR12及FR32）的方位（不考虑 构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角如图所示）3.图示为一带式运输机， 由电动机1经带传动及一个两级齿轮减速器， 带动运输带 &设已 知运输带8所需的曳引力P=550
4、0N，运送速度u=1.2m/s。带传动（包括轴承）的效率n 1=0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率n 2=0.97,运输带8的机械效率n 3=0.9。试求该系统的总效率及电动机所需的功率。解：该系统的总效率为i ； 30.95 0.972 0.92 0.822电动机所需的功率为N P v 5500 1.2 103 0.822 8.029（kw）4.如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆 柱齿轮传动的效率为0.95 ; 一对圆锥齿轮传动的效率 为0.92 （均已包括轴承效率）。求该传动装置的总效 率。解：此传动装置为一混联系统。2圆柱齿轮1、2、3、4为串联12 340.95100OH
5、-圆锥齿轮 5-6、7-8、9-10、11-12 为并联。 56092此传动装置的总效率1234560.952 0.920.83n= n=0.98,币=甲=0.96,5.图示为由几种机构组成的机器传动简图。已知：34Pr56nPr解：设机构3、4、而 3 R Pr5、& 7组成的效率为n,则机器的总效率为 nnnn ?P2P2P2 n n= Pr, P2 n n n= Pr4=币=0.94,丐=0.42, Pr=5KW, Pr=0.2KW。求机器的总效率6. 如图所示，构件1为一凸轮机构的推杆，它在力F的作用下，沿导轨 2向上运动，设两者的摩擦因数f=0.2,为了避免发生自锁，导轨的长度L应满
6、足什么条件（解题时不计构件1的质量）？解：力矩平衡 M 0可得：F 100 R L ,得：R F 100 /L ，其中 R 尺 R2R正压力产生的磨擦力为：Ff R f 0.2 F 100/ L要使推杆不自锁，即能够上升，必须满足：F 2Ff，即F 2 0.2 F 100/ L解得：L 0.4 100 40mm7. 图示为一焊接用的楔形夹具，利用这个夹具把两块要焊接的 工件1及1预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块， 试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。解：此题是判断机构的自锁条件，因为该机构简单，故可选用多种方法进行求解。解法一：根据反行程时0的条件来
7、确定。反行程时（楔块3退出）取楔块3为分离体，其受工件1、1和夹具2作用的总反力Fr13 （a）、（b）所示，根据楔块3的平衡条件，作力矢量和Fr23以及支持力F。各力方向如图 三角形如图F R235-5 (c)所示F cos/sin5-5。由正弦定理可得0时,Fr230sinFr23FR13(b)F图5-5于是此机构反行程的效率为F R320F R32sin 2sin令 0,可得自锁条件为：2解法二：根据反行程时生产阻力小于或等于零的条件来确定。根据楔块3的力矢量三角形如图 5-5 (c),由正弦定理可得若楔块不自动松脱，则应使F 0即得自锁条件为:FFR23 sin2解法三：根据运动副的自
8、锁条件来确定。由于工件被夹紧后 F 力就被撤消，故楔块3的受力如图5-5(b)所示，楔块3就如同受到FR23 (此时为驱动力)作用而沿水平面移动的滑块。故只要FR23作用在摩擦角$之内，楔块3即发生自锁。即，由此可得自锁条件为:讨论：本题的关键是要弄清反行程时Fr23为驱动力。用三种方法来解，可以了解求解这类问题的不同途径。8.图示楔块机构。已知:60，各摩擦面间的摩擦系数均为015，阻力Q 1000N。试: 画出各运动副的总反力； 画出力矢量多边形； 求出驱动力P值及该机构效率。tg 1 f 8.5307790+- 0Q50 +卩V90 1由正弦定理：R21R12Psin (1800 2si
9、n(900)和 sin( 2 )sin (900Psin (180 2)sin (90)sin(900)sin(代入各值得：P 1430.7007N取上式中的00，可得 R 1000N巴 0.6990P第6章机械的平衡概念：1. 在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用 相对地表示。答：质径积2. 刚性转子的动平衡的条件是 。答：偏心质量产生的惯性力和惯性力矩矢量和为03. 转子静平衡和动平衡的力学条件有什么异同？答：静平衡：偏心质量产生的惯性力平衡动平衡：偏心质量产生的惯性力和惯性力矩同时平衡4造成转子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？答：原因：转子质心与其回转中心存在偏距；平衡目
10、的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。5. 造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？答：转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或减小配重使转子偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。6. 回转构件进行动平衡时，应在两个平衡基面上加平衡质量。7. 质量分布在同一平面内的回转体，经静平衡后 （一定、不一定、一定不）满足动平衡，经动平衡后 （一定、不一定、一定不）满足静平衡；质量分布于不同平回转面内的回转体，经静平衡后 （一定、不一定、一定不）满足动平衡，经动平衡后 （一定、不一定、一定不）满足静平衡。答:定不一定8. 机构的完全平衡是使机构的总惯
11、性力恒为零，为此需使机构的质心恒固疋不动9. 平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是B。A只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡 B动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度 b与其直径D之比b/D,l BC=l BCl C=lCD ,各杆件质量分布和大小相同。（X） 为了完全平衡四杆铰链机构的总惯性力，可以采用在AB杆和CD杆上各自加上平衡质量 m和m 来达到。平衡质量的位置和大小应通过 计算求得。（V ）12.在图示a、b、c三根曲轴中，已知m1 m2r2 m3r3 m4r4，并作轴向等间隔布置， 且都在曲轴的同一含轴平面
12、内，则其中轴已达静平衡，轴已达动平衡。b)答：（a）、（b）、（c）； （c）分析与计算:0.5kgm2mi45 7.80.7648kg设平衡孔质量mbd 2b根据静平衡条件4mi r1m2 r2mbrbmb rb cos bmi ri cos135m2 r2 cos21032.52 kgmmm1 r1 si n135m2r2 si n 210104.08kgmmmb(mbrbsin b)2 (mbrb cos b)2109.04kg mm由 rb 200mmmb0.54kg4mb42.2mm在位置b相反方向挖一通孔b 180tg1皿亠18072.66180282.66解法mbcos b由质径积矢量方程式，取如图平衡孔质量 mb2 kg mm 作质径积矢量多边形mm0.54 kg 量得 b 72.6
