机械原理试卷(手动组卷)18.doc

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机械原理试卷(手动组卷)18.doc

题目部分,(卷面共有98题,613.0分,各大题标有题量和总分)

一、填空题(23小题,共46.0分)

1.(2分)研究机械平衡的目的是部分或完全消除构件在运动时所产生的          ,减少或消除在机构各运动副中所引起的     力,减轻有害的机械振动,改善机械工作性能和延长使用寿命。

2.(2分)回转构件的直径D和轴向宽度b之比符合     条件或有重要作用的回转构件,必须满足动平衡条件方能平稳地运转。

如不平衡,必须至少在     个校正平面上各自适当地加上或去除平衡质量,方能获得平衡。

3.(2分)只使刚性转子的          得到平衡称静平衡,此时只需在    平衡平面中增减平衡质量;使          同时达到平衡称动平衡,此时至少要在     个选定的平衡平面中增减平衡质量,方能解决转子的不平衡问题。

4.(2分)刚性转子静平衡的力学条件是          ,而动平衡的力学条件是                 。

5.(2分)图示两个转子,已知,转子a是     不平衡的,转子b是    不平衡的。

6.(2分)符合静平衡条件的回转构件,其质心位置在          。

静不平衡的回转构件,由于重力矩的作用,必定在          位置静止,由此可确定应加上或去除平衡质量的方向。

7.(2分)回转构件的直径D和轴向宽度b之比符合     条件的回转构件,只需满足静平衡条件就能平稳地回转。

如不平衡,可在     个校正平面上适当地加上或去除平衡质量就能获得平衡。

8.(2分)图a、b、c中,S为总质心,图     中的转子具有静不平衡,图     中的转子是动不平衡。

9.(2分)当回转构件的转速较低,不超过               范围,回转构件可以看作刚性物体,这类平衡称为刚性回转件的平衡。

随着转速上升并超越上述范围,回转构件出现明显变形,这类回转件的平衡问题称为     回转件的平衡。

10.(2分)机构总惯性力在机架上平衡的条件是               。

11.(2分)在图示a、b、c三根曲轴中,已知,并作轴向等间隔布置,

且都在曲轴的同一含轴平面内,则其中     轴已达静平衡,     轴已达动

平衡。

12.(2分)连杆机构总惯性力平衡的条件是               ,它可以采用附加平衡质量或者附加                    等方法来达到。

13.(2分)对于绕固定轴回转的构件,可以采用                    的方法使构件上所有质量的惯性力形成平衡力系,达到回转构件的平衡。

若机构中存在作往复运动或平面复合运动的构件应采用                      方法,方能使作用于机架上的总惯性力得到平衡。

14.(2分)设某机器的等效转动惯量为常数,则该机器作匀速稳定运转的条件是      

   ,作变速稳定运转的条件是                             。

15.(2分)机器中安装飞轮的原因,一般是为了               ,同时还可获

得             的效果。

16.(2分)在机器的稳定运转时期,机器主轴的转速可有两种不同情况,即    稳定运转和    稳定运转,在前一种情况,机器主轴速度是    ,在后一种情况,机器主轴速度是            。

17.(2分)机器中安装飞轮的目的是     和       。

18.(2分)某机器的主轴平均角速度,机器运转的速度不均匀系数,则该机器的最大角速度等于    ,最小角速度等于    。

19.(2分)某机器主轴的最大角速度,最小角速度,则该机器的主轴平均角速度等于    ,机器运转的速度不均匀系数等于   

     。

20.(2分)机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是根据             

                    的原则进行转化的,因而它的数值除了与各构件本身的质量(转动惯量)有关外,还与                   

                                     。

21.(2分)机器等效动力学模型中的等效力(矩)是根据                                                     的原则进行转化的,等效质量(转动惯量)是根据                                                       的原则进行转化的。

22.(2分)机器等效动力模型中的等效力(矩)是根据                                    的原则进行转化的,因而它的数值除了与原作用力(矩)的大小有关外,还与                             有关。

23.(2分)若机器处于起动(开车)阶段,则机器的功能关系应是                              ,机器主轴转速的变化情况将是                              。

二、是非题(10小题,共20.0分)

1.(2分)若刚性转子满足动平衡条件,这时我们可以说该转子也满足静平衡条件。

2.(2分)不论刚性回转体上有多少个平衡质量,也不论它们如何分布,只需要在任意选定两个平面内,分别适当地加平衡质量即可达到动平衡。

3.(2分)设计形体不对称的回转构件,虽已进行精确的平衡计算,但在制造过程中仍需安排平衡校正工序。

4.(2分)经过动平衡校正的刚性转子,任一回转面内仍可能存在偏心质量。

5.(2分)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和来达到。

平衡质量的位置和大小应通过计算求得。

6.(2分)通常提到连杆机构惯性力平衡是指使连杆机构与机架相联接的各个运动副内动反力

全为零,从而减小或消除机架的振动。

7.(2分)作往复运动或平面复合运动的构件可以采用附加平衡质量的方法使它的惯性力在构

件内部得到平衡。

8.(2分)若机构中存在作往复运动或平面复合运动的构件,则不论如何调整质量分布仍不可

能消除运动副中的动压力。

9.(2分)绕定轴摆动且质心与摆动轴线不重合的构件,可在其上加减平衡质量来达到惯性力

系平衡的目的。

10.(2分)为了完全平衡四杆铰链机构ABCD的总惯性力,可以采用在原机构上附加另一四杆

铰链机构来达到。

条件是,,,各杆件质量分布和大

小相同。

三、选择题(11小题,共25.0分)

1.(2分)图示一行星轮系传动装置。

设该装置中各零件的材料均匀,制造精确,安装正确,

则该装置绕AB轴线回转时是处于     状态。

A、静不平衡(合惯性力)

B、静平衡(合惯性力)

C、完全不平衡(合惯性力,合惯性力矩)

D、动平衡(合惯性力,合惯性力矩)

2.(2分)设图示回转体的材料均匀,制造精确,安装正确,当它绕AA轴线回转时是处于    状态。

A、静不平衡(合惯性力)

B、静平衡(合惯性力)

C、完全不平衡(合惯性力,合惯性力矩)

D、动平衡(合惯性力,合惯性力矩)

3.(2分)图示一圆柱凸轮。

设该凸轮的材料均匀,制造精确,安装正确,则当它绕AA轴线转动时,是处于    状态。

A、静不平衡(合惯性力)

B、静平衡(合惯性力)

C、完全不平衡(合惯性力,合惯性力矩)

D、动平衡(合惯性力,合惯性力矩)

4.(2分)机械平衡研究的内容是     

A、驱动力与阻力间的平衡

B、各构件作用力间的平衡

C、惯性力系间的平衡

D、输入功率与输出功率间的平衡

5.(2分)图示一变直径带轮。

设该带轮的材料均匀,制造精确,安装正确,当它绕AA轴线

回转时是处于   状态。

A、静不平衡(合惯性力)

B、静平衡(合惯性力)

C、完全不平衡(合惯性力,合惯性力矩)

D、动平衡(合惯性力,合惯性力矩)

6.(5分)图示一发动机曲轴,设各曲拐部分的质量及质心至回转轴线的距离都相等,当该曲

轴绕OO轴线回转时是处于     状态。

A、静不平衡(合惯性力)

B、静平衡(合惯性力)

C、完全不平衡(合惯性力,合惯性力矩)

D、动平衡(合惯性力,合惯性力矩)

7.(2分)图示一附加上齿轮平衡装置的曲柄滑块机构。

设曲柄AB的质心在A处,滑块的质心在C处,连杆质量忽略,平衡质量,,,当正确选择平衡质量的质径积大小后,可使该曲柄滑块机构达到     。

A、机构的总惯性力全部平衡,但产生附加惯性力偶矩。

B、机构的总惯性力全部平衡,不产生附加惯性力偶矩。

C、机构的一级惯性力(即惯性力中具有与曲柄转动频率相同的频率分量)得到平衡,但产生附加惯性力偶矩。

D、机构的一级惯性力得到平衡,亦不产生附加惯性力偶矩。

8.(2分)图示为一曲柄滑块机构(不计曲柄与连杆的质量)。

为了平衡滑块C往复时产生的往复惯性力,在曲柄AB的延长线上附加平衡质量,当合理选择平衡质量质径积的大小后,可使该曲柄滑块达到     。

A、平衡全部往复惯性力,在其他方向也不引起附加惯性力。

B、平衡全部往复惯性力,在铅垂方向引起附加惯性力。

C、平衡滑块第一级惯性力,在其他方向也不引起附加惯性力。

D、平衡滑块第一级惯性力的全部或部分,在铅垂方向引起附加惯性力。

9.(2分)图示一附加上齿轮平衡装置的曲柄滑块机构。

设曲柄AB的质心在A处,连杆BC的质量忽略,滑块C的质心在C处,齿轮E和F上装置的平衡质量为,位置如图示。

当正确选择平衡质量的质径积大小后,可使该曲柄滑块机构达到     。

A、机构的总惯性力全部平衡,且不产生附加惯性力偶矩。

B、机构的总惯性力全部平衡,但产生附加惯性力偶矩。

C、机构的一级惯性力(即惯性力中具有与曲柄转动频率相同的频率分量)全部平衡,且不产生附加惯性力偶矩。

D、机构的一级惯性力全部平衡,但产生附加惯性力偶矩。

10.(2分)为了平衡曲柄滑块机构ABC中滑块C的往复惯性力(曲柄和连杆质量不计),在原机构上附加一对称滑块机构。

设滑块C和质量相等,,,机构在运转时能达到     。

A、惯性力全部平衡,且不产生附加惯性力偶矩。

B、惯性力全部平衡,但产生附加惯性力偶矩。

C、惯性力部分平衡,且不产生附加惯性力偶矩。

D、惯性力部分平衡,但产生附加惯性力偶矩。

11.(2分)为了平衡曲柄滑块机构ABC中滑块C的往复惯性力,在原机构上附加一滑块机构,给定,,滑块C和的质量都为,曲柄和连杆的质量忽略,

该机构在运转时能达到  .。

A、惯性力全部平衡,且不产生附加惯性力偶矩。

B、惯性力全部平衡,产生附加惯性力偶矩。

C、惯性力部分平衡,且不产生附加惯性力偶矩。

D、惯性力部分平衡,产生附加惯性力偶矩。

四、问答题(7小题,共32.0分)

1.(2分)为什么说经过静平衡的转子不一定是动平衡的,而经过动平衡的转子必定是静平衡

的?

2.(5分)举出工程中需满足静平衡条件的转子的两个实例,需满足动平衡条件的转子的三个实例。

3.(5分)何谓转子的静平衡及动平衡?

对于任何不平衡转子,采用在转子上加平衡质量使其

达到静平衡的方法是否对改善支承反力总是有利的?

为什么?

4.(5分)图示刚性转子是否符合动平衡条件,为什么?

5.(5分)在图示曲轴上,四个曲拐位于同一平面内,若质径积,,试判断该曲轴是否符合动平衡条件?

为什么?

6.(5分)图示两个回转构件是否符合静平衡条件?

是否符合动平衡条件?

为什么?

7.(5分)刚性转子动平衡中提到的不平衡惯性力偶矩与转子的惯性力偶矩是否相同?

为什么?

五、图解题(2小题,共15.0分)

1.(10分)在图示机构中,已画出各转动副处的摩擦圆,运动简图比例尺为,不计移动副的摩擦,为工作阻力。

试在图上画出运动副全反力、、、的作用线和方向,并写出应加于构件1上驱动力矩Md的计算式。

2.(5分)图示盘状转子上有两个不平衡质量:

kg,,,,相位如图。

现用去重法来平衡,求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量处的半径)。

六、计算(30小题,共285.0分)

1.(5分)图示机械传动系统中,由电动机M带动工作机A、B。

试问:

(1)该传动系统中各齿轮副机构属于串联,并联还是混联?

(2)若各齿轮副的效率均为0.98,工作机A、B的输出功率相等,且效率也相等,试求系统总效率(轴承效率不计)。

2.(10分)在摩擦轮传动中,由从动轮测得功率为2kW,两轮直径分别为mm,mm,传动的机械效率,轮1的转速

r/min,轮缘间的摩擦系数。

求轮1压向轮2的最小压力的值(设轮1与轮2为纯滚动)。

3.(5分)图中所示用螺钉将绳索压紧在卷扬机鼓轮壁上,已知沿绳的轴向力P=1000N,楔块与绳间的摩擦系数,楔形角。

试确定压紧力的大小。

4.(10分)如图所示为一增力手动剪切机构,为驱动力,并给出,100mm,mm,400mm,500mm,试求通过连杆2作用于从动件3上的作用力和工作阻力对驱动力的比值(假设略去各运动副中的摩擦和重力)。

5.(10分)在图示机构中,驱动力通过杆1作用于A处,负荷通过杆3作用于C处。

若mm,mm。

运动副处的摩擦圆半径=3mm(如图中细线圆所示)。

(1)试在图中画出作用在构件2上A、B、C三处运动副反力、、的作用线及方向;

(2)求提升重量为Q=1000N的重物时所需的驱动力。

6.(10分)图示六杆机构中,给定作用在构件1上的外力Q=500N,方向如图,不计运动副中的摩擦和惯性力、重力,试确定在滑块5上的平衡力。

7.(10分)在图示凸轮机构中,已知凸轮与从动件平底的接触点至从动件导路的最远距离mm,从动件与其导轨之间的摩擦系数f=0.2,若不计平底与凸轮接触处的摩擦,为了避免自锁,从动件导轨的长度b应满足什么条件?

8.(10分)图示手动压力机。

已知螺杆外径d=44mm,内径mm,双头方牙螺纹,螺距mm,螺纹间摩擦系数。

欲实现压力N。

试:

(1)计算加于手轮上的驱动力矩;

(2)计算压力机的机械效率;

(3)说明反行程是否自锁?

为什么?

9.(10分)图示定滑轮中,已知滑轮直径D=400mm,滑轮轴直径d=60mm,摩擦系数,载荷N,当不计绳与滑轮间的摩擦时,试用摩擦圆概念求:

(1)使等速上升时的驱动力;

(2)该滑轮的效率。

10.(15分)图示楔块机构。

已知:

,各摩擦面间的摩擦系数均为,阻力N。

试:

(1)画出各运动副的总反力;

(2)写出块1、2的力矢量方程式;

(3)画出力矢量多边形;

(4)用解析法求出驱动力之值。

11.(15分)有一楔形滑块沿倾斜V形导路滑动,已知,,摩擦系数,载荷N,试求滑块等速上升和下降时的和效率和及反行程的自锁条件。

12.(20分)图示为锥形摩擦离合器及由构件1、2、3、4组成的操纵机构运动简图,已知离合器传递功率,转速r/min,锥角,锥面接触平均半径mm,摩擦系数。

考虑摩擦离合器工作安全系数。

试确定:

(1)为传递给定功率应施加于构件3上的弹簧压力;

(2)在脱开摩擦离合器时,应加在操纵机构杆1上的操作力(不计操纵机构各运动副的摩擦)。

13.(5分)平均直径(中径)mm的单线三角螺纹,当量摩擦系数,要求反行程自锁,则螺纹的最大螺距值应为若干?

14.(5分)如图所示一单缸卧式煤气机,在曲柄轴的两端装有两个飞轮A和B。

已知曲柄半径及换算到曲柄销S的不平衡质量为。

欲在两飞轮上各装一平衡质量

和,其回转半径,试求和的大小和位置。

15.(5分)图示为绕O点回转的薄片圆盘,在位置1、2处钻孔,,,孔部分材料质量分别为,。

为进行静平衡,欲在半径的圆周

上钻一孔。

试表示出孔的方向,并求出钻去材料的质量。

16.(5分)图示盘形回转件上存在三个偏置质量,已知,,,,,,设所有不平衡质量分布在同一回转平面内,问应在什么方位上加多大的平衡质径积才能达到平衡?

17.(10分)图示为一鼓轮,上有重块A、B,已知它们的质量,,今欲在平面Ⅰ、Ⅱ上分别加一平衡质量和,它们分布在的圆周上,使鼓轮达到完全平衡。

试求、的大小,并在图中画出它的安放位置。

18.(10分)图示的回转构件中有两个不平衡质量和,和为选定的校正平面,已知:

,,,,,,

,,,拟在两平面内半径圆周

上配置平衡质量和。

试求和的大小和相位(从轴正向测量)。

19.(10分)某转子由两个互相错开的偏心轮组成,每一偏心轮的质量均为,偏心距均为

,拟在平衡平面A、B上半径为处添加平衡质量,使其满足动平衡条件,试求平衡质

量和的大小和方向。

20.(10分)图示同一xOy平面内两质量分别为,,绕O轴等角速旋转,转速,,,,,求:

(1)由于旋转质量的惯性力而在轴承A和B处产生的动压力和(大小和方向);

(2)应在此平面上什么方向加多大平衡质量(半径)才能达到静平衡。

21.(10分)图示为一回转体,其上有不平衡质量,,与转动轴线的距离分别为,。

试计算在P、Q两平衡校正面上应加的平衡质径积和的大小和方位。

22.(10分)图示一双缸发动机的曲轴,两曲拐在同一平面内,相隔,每一曲拐的质量为,离轴线距离为,A、B两支承间距离为,工作转速。

试求:

(1)支承A、B处的动反力大小;

(2)欲使此曲轴符合动平衡条件,以两端的飞轮平面作为平衡平面,在回转半径为处应加平衡质量的大小和方向。

23.(10分)已知图示回转体,,,,若I、Ⅱ为校准平面,试求出该两平面中应加的平衡质量、()及方位。

24.(10分)一转子上有两个不平衡质量,,,mm,选定平面Ⅰ、Ⅱ为平衡校正面,若两个平面内平衡质量的回转半径为,求平衡质量、的大小及方位。

25.(10分)图示一钢质圆盘。

盘厚,在向径处有一直径的通孔,向径处有一重量为的重块,为使圆盘满足静平衡条件,拟在向径的圆周上再钻一通孔,试求此通孔的直径和方位(钢的重度)。

26.(5分)在图示的盘形回转体中,各偏心质量大小及分布特征如下:

,,=60o;

,,=150o;

,,=225o。

若在半径为处加平衡质量,使转子满足静平衡条件,求平衡质量的大小和方位?

27.(5分)图示一盘形回转体,其上有四个不平衡质量,它们的大小及质心到回转轴线的距离

分别为:

,,,,,

,,,欲使该回转体满足静平衡条件,试求需加平衡质径积的大小和方位。

28.(5分)图示一曲柄滑块机构,给定,,滑块C的质量,

质心在C处。

今欲在AB的延长线上处装上平衡质量来平衡50%滑块第一级惯性力,

(即滑块惯性力中具有与曲柄转动频率相同的频率分量),设,试求平衡质量的大小(曲柄和连杆质量不计)。

提示:

滑块C的加速度变化规律为,负号表示与x轴(A指向C、方向相反。

29.(15分)一回转体上有三质量:

,,,绕z轴等角速度旋转,,,,其余尺寸如图示,试用图解法求应在平面

Ⅰ和Ⅱ处各加多大平衡质量才能得到动平衡(设平衡质量和离转动轴线的距离、为)。

30.(15分)高速水泵的凸轮轴系由三个互相错开的偏心轮组成,每一偏心轮的质量为,

其偏心距为,设在平衡平面A和B上各装一个平衡质量和,其回转半径为,其

他尺寸如图示。

试求和的大小和方向(可用图解法)。

七、证明题(15小题,共190.0分)

1.(10分)已知滑杆端点A作用有驱动力,夹角为,,摩擦系数为,杆重力忽略不计。

求:

(1)力拉动滑杆时的效率。

(2)力能拉动滑杆时最大值不能大于多少?

2.(5分)已知图示斜面机构的倾斜角和滑动摩擦系数,试推导滑块在驱动力作用下克服载荷上升的机械效率计算式。

3.(5分)已知图示斜面机构的倾斜角和滑动摩擦系数,试推导滑块在力作用下向下滑动时的机械效率计算式。

4.(10分)螺旋传动中,已知螺杆平均半径,螺距P,线数,摩擦系数。

试推导螺旋传动正行程效率的计算公式。

5.(15分)图示破碎机的料块为球形。

求不致向上脱出时其颚板的咬入角。

设物料1与颚板2间以及物料1与机架3间的摩擦系数为。

6.(10分)图示楔块装置,两面摩擦系数均为。

求将楔块1打入2后能自锁的条件。

即撤去力后,在楔紧力作用下,楔块1不能脱出的条件。

7.(20分)图示楔块夹紧机构。

各摩擦面间的摩擦系数为,正行程时为阻力,为驱动力。

试求:

(1)该机械装置正行程的机械效率(用和摩擦角表示)。

(2)反行程欲自锁,角应满足什么条件。

8.(10分)如图a、b所示结构。

、为已知,推杆1与机架2之间的摩擦系数为。

试求:

(1)图a、b的推杆1在力的作用下欲在机架中移动,若发生自锁,求出、应为多大?

(2)两种结构中,哪一种易自锁?

为什么?

9.(15分)图示为斜面机构。

试证明当反行程自锁时,正行程的机械效率小于等于%。

(注:

三角公式=)

10.(15分)图示机床调整垫铁由1、2两件组成,调整时将件2敲入,调整完毕后,要求垫铁不会自行松开。

已知垫铁1、2之间、垫铁2与地面3之间的摩擦系数均为。

初定。

试分析说明按此设计的垫铁能否满足使用要求?

为什么?

11.(15分)图示焊接用的楔形夹具,1、1'为焊接工件,2为夹具体,3为楔块,各接触面间摩擦系数均为。

(1)画出楔块在夹紧力作用下向外退出(称反行程)时的受力图及力多边形,写出反行程中阻力的计算式;

(2)导出反行程的自锁条件。

12.(25分)图示为楔块连接,被连接的两拉杆受有拉力,已知摩擦系数。

试确定:

(1)此连接能够起到连接作用时(即楔块不向上脱出),应取角多大?

(2)在拉力作用下,要打出楔块时,需要加力多大(用已知力和楔角及摩擦角表示)。

13.(15分)图示为V形发动机机构。

设每一活塞部件的质量都为,今在曲柄延长线上与曲柄销B对称的点D处加上一平衡质量,则该发动机的所有第一级惯性力(即惯性力上具有与曲柄转动频率相同的频率分量)将被完全平衡。

试证明之(连杆、曲柄质量不计)。

提示:

曲柄滑块机构中滑块的加速度变化规律为

14.(10分)为了平衡曲柄滑块机构ABC中滑块的往复惯性力,在原机构上附加一滑块机构,设曲柄和连杆的质量不计,滑块C和质量都为m,,。

试证明:

机构的第一级惯性力(即具有与曲柄转动频率相同的频率分量)将获得完全平衡。

提示:

曲柄滑块机构中滑块的加速度变化规律为

15.(10分)为了平衡曲柄滑块机构ABC中滑块C的往复惯性力,在原机构上附加一滑块机构,设曲柄和连杆的质量不计,滑块C和质量都为m,连杆长度,试证明机构的第二级惯性力(即惯性力中具有曲柄转动频率两倍的频率分量)将获得完全平衡。

提示:

曲柄滑块机构中滑块的加速度变化规律为

---曲柄角速度

====================答案====================

答案部分,(卷面共有98题,613.0分,各大题标有题量和总分)

一、填空题(23小题,共46.0分)

1.(2分)[答案]

惯性力和惯性力偶矩附加动压

2.(2分)[答案]

小于等于5;二

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