机械原理试卷（手动组卷）19

题目部分，(卷面共有98题,804.0分,各大题标有题量和总分) 一、填空题(10小题,共31.0分)

1．(10分)若机器处于停车阶段，则机器的功能关系应是 ，机器主轴转速的变化情况将是 。 2．(2分)当机器运转时，由于负荷发生变化使机器原来的能量平衡关系遭到破坏，引起机器运转速度的变化，称为 ，为了重新达到稳定运转，需要采用 来调节。

3．(2分)在机器稳定运转的一个运动循环中，运动构件的重力作功等于 ，因为 。

4．(2分)机器运转时的速度波动有 速度波动和 速度波动两种，前者采用 ,后者采用 进行调节。

5．(2分)若机器处于变速稳定运转时期，机器的功能特征应有 ， 它 的 运 动 特 征 是 。 6．(2分)当 机 器 中 仅 包 含 机 构 时， 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 质 量( 转 动 惯 量) 是 常 量， 若 机 器 中 包 含 机 构 时， 等 效 质 量( 转 动 惯 量) 是 机 构 位 置 的 函 数。 7．(2分)设作用 于机 器 从 动 件 上 的 外 力(矩) 为 常 量， 且 当 机 器 中 仅 包 含 机 构 时， 等效到主动件上的等效动力学模型中的等效力( 矩) 亦是常量，若机 器中包含 机构 时，等效力( 矩) 将 是 机 构 位 置 的 函 数。

8．(2分) 图 示 为 某 机 器 的 等 效 驱 动 力 矩Md(?) 和 等 效 阻 力 矩Mr(??)

的 线 图， 其 等 效转 动 惯 量 为 常 数，该 机 器 在 主 轴 位 置 角? 等 于 时， 主 轴 角 速 度 达 到?max, 在 主 轴 位 置 角? 等 于 时， 主 轴 角 速 度 达 到?min。

9．(2分) 将 作 用 于 机 器 中 所 有 驱 动 力、 阻 力、 惯 性 力、 重 力 都 转 化 到 等 效 构 件 上 求 得 的 等 效 力 矩 与 机 构 动 态 静 力 分 析 中 求 得 的 作 用 在 该 等 效 构 件 上 的 平 衡 力 矩， 两 者 在 数 值 上 ， 方 向 。

10．(5分) 有 三 个 机 械 系 统， 它 们 主 轴 的?max 和?min 分 别 是：

A、 1025 rad/s ， 975 rad/s; B、 512.5 rad/s ， 487.5 rad/s; C、 525 rad/s ， 475 rad/s;

其 中 运 转 最 不 均 匀 的 是 ， 运 转 最 均 匀 的 是 。 二、是非题(12小题,共24.0分)

1．(2分) 为 了 使 机 器 稳 定 运 转， 机 器 中 必 须 安 装 飞 轮。

2．(2分) 机 器 中 安 装 飞 轮 后， 可 使 机 器 运 转 时 的 速 度 波 动 完 全 消 除。

3．(2分) 为 了 减 轻飞 轮 的 重 量， 最 好 将 飞 轮 安 装 在 转 速 较 高 的 轴 上。

4．(2分) 机 器 稳 定 运 转 的 含 义 是 指 原 动 件(机 器 主 轴) 作 等 速 转 动。 5．(2分) 机 器 作 稳 定 运 转， 必 须 在 每 一 瞬 时 驱 动 功 率 等 于 阻 抗 功 率。

6．(2分) 机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 质 量( 转 动 惯 量) 是 一 个 假 想 质 量( 转 动 惯 量)， 它 的 大 小 等 于 原 机 器 中 各 运 动 构 件 的 质 量( 转 动惯 量) 之 和。 7．(2分) 机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 质 量(转 动 惯 量)是一个 假 想 质 量(转 动 惯 量)， 它不是原机器中 各 运 动 构 件 的 质 量(转 动 惯 量) 之 和， 而 是 根 据 动 能 相 等 的 原 则 转 化 后 计 算 得 出 的。

8．(2分) 机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 力(矩) 是 一 个 假 想 力(矩)， 它 的 大 小 等 于 原 机 器 所 有 作 用外 力 的 矢 量 和。

9．(2分) 机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 力(矩) 是 一 个 假 想 力(矩)，它 不 是 原 机 器 中 所 有 外 力(矩) 的 合 力， 而 是 根 据 瞬 时 功 率 相 等 的 原 则 转 化 后 算 出 的。

10．(2分) 机 器 等 效 动 力 模 型 中 的 等 效 力(矩) 是 根 据 瞬 时 功 率 相 等 原 则 转 化 后 计 算 得 到 的， 因 而 在 未 求 得 机 构 的 真 实 运 动前 是 无 法 计 算 的。 11．(2分) 机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 质 量(转 动 惯 量)是根据 动能 相 等 原 则 转 化 后 计 算 得 到 的， 因 而 在 未 求 得 机 构 的 真 实 运 动前 是 无 法 计 算 的。

12．(2分) 为 了 调 节 机 器 运 转 的 速 度 波 动， 在 一 台 机 器 中 可 能 需 要 既 安 装 飞 轮， 又 安 装 调 速 器。 三、选择题(12小题,共24.0分)

1．(2分) 在 机 械 稳 定 运 转 的 一 个 运 动 循 环 中， 应 有 。

A、 惯 性 力 和 重 力 所 作 之 功 均 为 零；

B、惯 性 力 所 作 之 功 为 零， 重 力 所 作 之 功 不 为 零； C、 惯 性 力 和 重 力 所 作 之 功 均 不 为 零；

D、惯 性 力 所 作 之 功 不 为零， 重 力 所 作 之 功 为 零。

2．(2分) 机 器 运 转 出 现 周 期 性 速 度 波 动 的 原 因 是 。

A、 机 器 中 存 在 往 复 运 动 构 件， 惯 性 力 难 以 平 衡； B、机 器 中 各 回 转 构 件 的 质 量 分 布 不 均 匀； C、 在 等 效 转 动 惯 量 为 常 数 时， 各 瞬 时 驱 动 功 率 和 阻 抗 功 率 不 相

等， 但 其 平 均 值 相 等， 且 有 公 共 周 期；

D、机 器 中 各 运 动 副 的 位 置 布 置 不 合 理。

3．(2分) 机 器 中 安 装 飞 轮 的 一 个 原 因 是 为 了 。

A、 消 除 速 度 波 动； B、达 到 稳 定 运 转； C、 减 小 速 度 波 动；

D、使 惯 性 力 得 到 平 衡， 减 小机 器 振 动。

4．(2分) 为 了 减 轻 飞 轮 的 重 量， 飞 轮 最 好 安 装 在 。

A、 等 效 构 件 上； B、转 速较 低 的 轴 上； C、 转 速 较 高 的 轴 上； D、机 器 的 主 轴 上。

5．(2分) 设 机 器 的 等 效 转 动 惯 量 为 常 数， 其 等 效 驱 动 力 矩 和 等 效 阻 抗 力 矩 的 变 化 如 图 示， 可 判 断 该 机 器 的 运 转 情 况 应 是 。

A、 匀 速 稳 定 运 转； B、变 速 稳 定运 转； C、 加 速 过 程； D、减 速 过 程。

6．(2分) 图 示 传 动 系 统 中， 已 知z,z2?60,z3?20,z4?80, 如 以 齿 轮 4 1?20为 等 效 构 件， 则 齿 轮 1 的 等 效 转 动 惯 量 将 是 它 自 身 转 动 惯 量 的 。

A、 12 倍； B、 144 倍； C、 112; D、 1 / 144 。

7．(2分) 图 示 传 动 系 统 中， 已 知z, z2?60, z3?20, z4?80, 如 以 轮11?20为 等 效 构 件， 则 齿 轮4 的 等 效 转 动 惯 量 将 是 它 自 身 转 动 惯 量 的 。

A、 12倍； B、 144 倍； C、 112; D、 1144。

8．(2分) 图 示 传 动 系 统 中， 已 知z, z2=60, z3?20, z4=80, 如 以 轮 4 1?20为 等 效 构 件， 则 作 用 于 轮 1 上 力 矩M1 的 等 效 力 矩 等 于 M1。 A、 12； B、 144； C、 112； D、1144。

9．(2分) 图 示 传 动 系 统 中， 已 知z, z2=60, z3=20, z4=80, 如 以 轮11?20为 等 效 构 件， 则 作 用 于 轮4上 力 矩M4 的 等 效 力 矩 等 于 M4。 A、 12； B、 144； C、 112; D、 1144。

10．(2分) 在 最 大 盈亏?Wmax 和 机 器 运 转 速 度 不 均 匀 系 数? 不 变 前 提

? 将 等 于 下， 将 飞 轮 安 装 轴 的 转 速 提 高 一 倍， 则 飞 轮 的 转 动 惯 量JFJF。

A、 2； B、4； C、12 D、14

注：

JF 为 原 飞 轮 的 转 动 惯 量

11．(2分) 如 果 不 改 变 机 器 主 轴 的 平 均 角 速 度， 也 不 改 变 等 效 驱 动 力 矩 和 等 效 阻 抗 力 矩 的 变 化 规 律， 拟 将 机 器 运 转 速 度 不 均 匀 系

? 将 近 似 等 于 JF。 数 从0.10 降 到 0.01， 则 飞 轮 的 转 动 惯 量JFA、 10；

B、100； C、110 D、1100

注： JF为 原 飞 轮 转 动 惯 量。

12．(2分) 将 作 用 于 机 器 中 所 有 驱 动 力、 阻 力、 惯 性 力、 重 力 都 转 化 到 等 效 构 件 上， 求 得 的 等 效 力 矩 和 机 构 动 态 静 力 分 析 中 求 得 的 在 等 效 构 件 上 的 平 衡 力 矩， 两 者 的 关 系 应 是 。

A、 数 值 相 同， 方 向 一 致； B、 数 值 相 同， 方 向 相 反； C、 数 值 不 同， 方 向 一 致； D、 数 值 不 同， 方 向 相 反。

四、问答题(8小题,共40.0分) 1．(5分) 试 述 机 器 运 转 过 程 中 产 生 周 期 性 速 度 波 动 及 非 周 期 性 速 度 波 动 的 原 因， 以 及 它 们 各 自 的 调 节 方 法。

2．(5分) 通 常， 机 器 的 运 转 过 程 分 为 几 个 阶 段？ 各 阶 段 的 功 能 特 征 是 什 么？ 何 谓 等 速 稳 定 运 转 和 周 期 变 速 稳 定 运 转？

3．(5分) 分 别 写 出 机 器 在 起 动 阶 段、 稳 定 运 转 阶 段 和 停 车 阶 段 的 功 能 关 系 的 表 达 式， 并 说 明 原 动 件 角 速 度 的 变 化 情 况。

4．(5分) 何 谓 机 器 的 周 期 性 速 度 波 动？ 波 动 幅 度 大 小 应 如 何 调 节？ 能 否 完 全 消 除 周 期 性 速 度 波 动？ 为 什 么？

5．(5分) 何 谓 机 器 运 转 的 周 期 性 速 度 波 动 及 非 周 期 性 速 度 波 动？ 两 者 的 性 质 有 何 不 同？ 各 用 什 么 方 法 加 以 调 节？ 6．(5分) 机 器 等 效 动 力 学 模 型 中， 等 效 质 量 的 等 效 条 件 是 什 么？ 试 写 出 求等 效 质 量 的 一 般 表 达 式。 不 知 道 机 构 的 真 实 的 运 动， 能 否 求 得 其 等 效 质 量？ 为 什 么？ 7．(5分) 机 器 等 效 动 力 学 模 型 中， 等 效 力 的 等 效 条 件 是 什 么？ 试 写 出 求 等 效 力 的 一 般 表 达 式。 不 知 道 机 器 的 真 实 运 动， 能 否 求 出 等

28．(10分)在图示机构位置时，已知各构件长度，及机构的速度多边形如图b。

2m1?4kg，质心在A点,JS1=0.02kg?m，m2?5kg，质心S2在构件2上的C2

点，转动惯量JS2=0.05kg?m,m3?1kg，质心S3点在C点，JS3=0.01kg?m，

22m.kg，质心S5在E点，JS5=0.21kg?m2。忽略滑块4的质量。试求转化5?14到构件1上B点的等效质量。

29．(15分) 在 图 示 机 构 中， 构 件3 的 质 量 为m3， 曲 柄AB 长 为r， 滑 块3

?的 速 度v3??1rsin?，?1 为 曲 柄 的 角 速 度 。当??0??180 时， 阻 力 F?常

数； 当??180? ?360? 时， 阻 力F?0。 驱 动 力 矩M 为 常 数。 曲 柄AB 绕A 轴 的 转 动 惯 量JA1, 不 计 构 件2 的 质 量 及 各 运 动 副 中 的 摩 擦。 设 在

??0? 时， 曲 柄 的 角 速 度 为?0。 求：

（1） 取 曲 柄 为 等 效 构 件 时 的 等 效 驱 动 力 矩Md 和 等 效 阻 力 矩Mr; （2） 等 效 转 动 惯 量 J；

（3） 在 稳 定 运 转 阶 段， 作 用 在 曲 柄 上 的 驱 动 力 矩M （4） 写 出 机 构 的 运 动 方 程 式。

30．(20分) 图 示 为 一 工 作 台 的 传 动 系 统， 已 知z，z2?60，z2'?20，1?20 压 力 角??20z3?80， m?3 mm，?。 各 轮 均 为 标 准 齿 轮， 各 轮 对 转 动

轴 的 转 动 惯 量 分 别 为J1?0.1 kg?m2， J2?0.04 kg?m2，

J2n?0.02 kg?m2，J3?0.05 kg?m2。 工 作 台4（包 括 工 件） 的 重 量

W4?500 N。 设 加 于 轮1 上 的 驱 动 力 矩 为 常 数， 工 作 台4 与 导 轨 的

摩 擦 系 数f?01.， 其 它 运 动 副 中 的 摩 擦 不 考 虑， 要 求 系 统 在 启 动 后

的5 秒 末， 工 作 台 的 速 度 由 零 达 到v4?1 m/s， 求 加 于 轮1 的 驱 动 力 矩Md1。

'

31．(20分) 在 图 示 曲 柄 滑 块 机 构 中， 已 知 构 件2 和3 的 质 量 分 别 为

，mm kg kg； 曲 柄1 和 构 件2 的 转 动 惯 量 分 别 为2?103?30JA1?0.5 kg?m2，JS2?1 kg?m2； 机 构 的 有 关 尺 寸 为：lAB?0.2 m，

lBC?0.6 m， lBS2?0.2 m。 当??0? 时， 曲 柄 角 速 度?0?10 rad/s。 转 化

到 曲 柄 上 的 等 效 驱 动 力 矩 Md?50 N?m 为 常 数， 等 效 阻 力 矩Mr ?20 N?m 亦 为 常 数。 试 求??90? 时 曲 柄 的 角 速 度。

32．(15分) 在 图 示 轮 系 中， 各 传 动 比 为i1H?5?,??i12??85， 尺 寸63lH?0.31 m。 行 星 轮 2 的 数 目 K= 2， 对 称 安 放。 每 个 行 星 轮 的 质 量

为 10 kg， 轮 1、2、2? 及 系 杆 H 对 各 自 的 轴 线 的 转 动 惯 量 分 别 为 ：

J1?0.005 kg?m2， J2?J2'?0.01 kg?m2，JH?0.02 kg?m2。 当 系 杆 在

?H0?100 rad/s 时 停 止 驱 动， 用 制 动 器 T 制 动。 要 求 系 杆 在 转 一 周 内 停 下 来， 问 应 加 的 制 动 力 矩 MT至 少 为 多 大？

33．(15分) 图 示 行 星 轮 系 中， 给 定 各 对 齿 轮 的 传 动 比 为：i1H??3, i2H?3。 尺 寸lH?0.3 m， 各 构件 的 质 心 均 在 其 各 自 回 转 轴 线 上， 且J1?0.01 kg?m2， 两 行 星 轮 绕 其 回 转 轴 线 的 总 转 动惯量

kg?m2，两 行 星 轮 的 总 重 量 为G2?20 N， 重 力 加 J2?0.05 JH?0.28 kg?m2，

速 度 g 取为10 m/s2。 作 用 在 系 杆 H 上 的 驱 动力 矩Md?60N?m， 作 用 在 ?轮 1 上 的 阻 力 矩

M1＝10 N?m。 试 求起 动 0.5 秒 后 系 杆 的 角 速 度 ?。

34．(15分) 图 示 行 星 轮 系 中， 三 个 双 联 行 星 轮 均 匀 分 布。 各 对 齿 轮 的 传 动 比 为： i1H?9, i12??3。lH?0.3 m。 齿 轮 1 的 转 动 惯 量

J1?0196. kg?m2， 每 个 双 联 行 星 轮 对 其 轴 线 的 转 动 惯 量J2?0.588 kg?m2， 系 杆 H 的 转 动 惯 量JH?0.785 kg?m2， 每 个 双 联 齿 轮

的 重 量G2?196 N， 齿 轮 1 的 初 始 角 速 度?0?78 rad/s。 在 轮 1 上 作 用 有 不 变 的 驱 动 力 矩M1?981. N?m， 在 系 杆 上 作 用 有 不 变 的 阻 力 矩

N?m， 当 取 齿 轮 1 为 等 效 构 件 时， 求： MH?941?（1〕 等 效 转 动 惯 量J;

（2〕 等 效 力 矩M;

（3） 齿 轮 1 的 角 加 速 度?1;

（4） 要 经 过 多 少 时 间， 齿 轮 1 才 从

?0变 为 静 止 不 动。?

35．(15分) 图 示 机 构 中， 已 知 齿 轮 1 的 齿 数z， 齿 轮 2 的 齿 数1?20， 齿 轮 1、 2 对 各 自 中 心 的 转 动 惯 量 分 别 z2?30， 杆 2 长lBC?100 mm为JS1?0.01 kg?m2，

JS2?0.02 kg?m2， 杆 4 的 质 量m4?2 kg， 忽 略 滑 块 3

的 质 量。 齿 轮 1、2 的 角 速 度 为?1, ?2。 杆 4 的 速 度 为

v4 , v4??2lBCsin ?2。 在 杆 4 上 作 用 有 阻 力F4?100 N， 轮 1 上 作 用 有 驱 动 力 矩

M1?10 N?m，M1和 F4均 为 常 数。 在 ?2?30?时， 且 以 齿 轮 1

为 等 效 构 件， 求：

(1) 等 效 转 动 惯 量J和 等 效 阻 力 矩Mr; (2) 齿 轮 1 的 角 加 速 度?1;

(3) 根 据M1、

F4为 常 量， 是 否 能 判 断 齿 轮 1 的 运 动 为 等 加 速 或 等 减

速 运 动 规 律？ 为 什 么？

36．(15分) 在 图 示 机 构 中， 已 知 齿 轮 1、 2 的 齿 数

动 惯 量 分 别 为J1z1?20 , z2?40， 其 转

?0.001 kg?m2， J2?0.002 kg?m2，导 杆 4 对 轴 C 的 转 动

惯 量J4?0.003 其余 构 件 质 量 不 计。 在 轮 1 上 作 用 有 驱 动 力 矩 kg?m2。 M1?5 N?m， 在 杆 4 上 作 用 有 阻 力 矩M4?25 N?m。 又 已 知 lAB?01. m，其 余 尺 寸 见 图。 试 求 在 图 示 位 置 起 动 时， 与 轮 2 固 联 的 杆 AB 的 角 加 速 度?2。

37．(15分) 如 图 所 示， 已 知 等 效 到 主 轴 上 的 等 效 驱 动 力 矩Md 为 常

数，Md 等 效 阻 力 矩 Mr按 直 线 递 减 变 化； 在 主 轴 上 的 等 效 ?75 N?m，

2

转 动 惯 量 J 为 常 数，J?2 kg?m。 稳 定 运 动 循 环 开 始 时 主 轴 的 转 角 和 角 速 度 分 别 为?0?0? 和?0?100 试 求 主 轴 转 到 ??90 rad/s。?时 主 轴

的 角 速 度 么？

?和 角 加 速 度?。 此 时 主 轴 是 加 速 还 是 减 速 运 动？ 为 什

38．(10分) 一 重 量 G1?450 N 的 飞 轮 支 承 在 轴 径 直 径 d?80 mm 的 轴 承 上， 在 轴 承 中 摩 擦 阻 力 矩 作 用 下， 飞 轮 转 速 在 14 秒 内 从 200 r/min 均 匀 地 下 降 到 150 r/min。 若 在 飞 轮 轴 上 再 装 上 重 量 其 对 转 动 轴 线 的 转 动 惯 量J2?2.6 kg?m2， 此 时 在 G2?350 N 的 鼓 轮，轴 承 摩 擦 阻 力 矩 作 用 下， 飞 轮 连 同 鼓 轮 的 转 速 在 20 秒 内 从 200

r/min均 匀 下 降 到 150 r/min， 设 轴 承 摩 擦 系 数 为 常 数， 试 求： (1) 飞 轮 的 转 动 惯 量； (2) 轴 承 的 摩 擦 系 数。 39．(20分) 在 图 示 的 剪 床 机 构 中， 作 用 在 主 轴 O2上 的 等 效 阻 力 矩 Mr的 变 化 规 律 如 图 所 示， 其 大 小 为Mr??20 N?m，Mr???1600 N?m， 轴 O1上 施 加 的 驱 动 力 矩

M1为 常 量。 主 轴O2 的 平 均 转 速 为n2?60 r/min； 要

? ?400?32146018.???.?? ?1?17929rad/s .

2?1??(4)

11．(10分)[答案]

取构件1为等效构件。

FF?IvI(1)J?JGJ?mGJ ?KH?KHF20I?lIF ?1?GJ?50?G JH40K?HK222CS2411222AB1 ?0.375 kg?m2

(2)M?M1?F5vC?l?M1?F52AB ?1?101. N?m ?252

?50?500?(3)?1?M25??667. rad/s2 J0.37512．(10分)[答案]

作速度多边形，如图。以AB为等效构件。

FIpb(1)J?mGlJ?J

pbHKF1I ?20?G?0.1H2JK?0.1?0.2 kg?m

233

1AB222(2)Mr?F3pb312lAB?10??0.1? N?m pb2222

(3)?1?F2IbM?Mg/J?G5?/0.2?2146. rad/s JH2K1r2

13．(10分)[答案]

以曲柄AB为等效构件。

FvI(1)J?J?mGJ ?KH3131v3??1lAB?01.?1

. kg?m2 所以 J?0.05?10?0.01?015

(2)等效动力矩Md为

Md?F3v3N?m ?100?001.?10 0?1 等效阻力矩Mr为

Mr?M1?90N?m

所以 M?Md?M1?100?90?10N?m

M10(3)?1???666. rad/s2

J015.

14．(10分)[答案] (1)Mdd??02?zz2?0Mrd?

?Md?1?7?1000??100??2125. N?m 2?44FGH1?max??min2???2001?80?01.0 5 ??maxmin??m1907?(3)?W J ?2125.?100?61850105.max4(2)?m?bIJK1gg rad/s ?b200?180?1902bg(4)JF??Wmax?2m??6185.?0.3427 kg?m2 2190?0.05

15．(10分)[答案]

(1)一稳定运动周期中驱动功和阻力功相等，所以 A、

55??10?2????60?Md?2? 33FGH.IJK

Md?183. J

.5B、面积①=面积②＝??183 J??W.?10?43633.max

32??1000 ?m? rad/s ?1047198.60?W43633.2maxC、JF? kg?m ??0.079622??1047198.?0.05m?FHIK(2)

N?Md?m/1000?183.?1047198./1000?192.kW

.

16．(10分)[答案] (1)由

Md?2???Mrd??300?0z2?2?FI?3000???1500?

??JGHK33 故

Md?750?N?m

2?处， 3 ?min位于???处。

(2)?max位于??(3)?Wmax?2?IFbg3000?750?G??J?750? J

H3K(4)JF?900?W750??900max??2387. kg?m2 2222n?????300?01.17．(10分)[答案]

(1)设起始角为0?，

Md?100??IF/2??25 N?m GH?JK(2)最大角速度在???处，最小角速度在??3?处。 2A、 求?max:1bgM?Md??Jc?z2?0dr2max??20

h

?2??202 max?2?25

?max?236. rad/s

??75?/2?202 (b)同理 ?2min?2?25

bg?min?179. rad/s ?m? C、??1?max??min?2075. rad/s 2bg236.?179. ?0.2752075.3?(3)?W?25??375.??11781. J max211781.(4)JF? kg?m2 ?1?1736.22075.?01.18．(10分)[答案]

(1)求??? :???A、Md?40?/2??20?N?m B、?Wmax??Mdbg?20? J

C、??(2)J??

?Wmax?0.39 2J??mJ?JF?01.?157.?167.kg?m2 ?Wmax?0.02 2J???m??19．(10分)[答案] (1)Mr?(2)?WmaxFIGJHKg800?2751?bg????b800?275?115? J

2260011??200?2????600?275 N?m 2?2?(3)JF??Wmax115???0.66 kg?m2 22?m????1000?0.0530FH?IK20．(15分)[答案]

(1)首先对机构进行运动分析。

（a） vB??1lAB

vC?vB?vCB

取比例尺?v，作速度多边形图，

由速度影像可得S2点的速度。

?? 另外，图中D为齿轮运动的绝对瞬心，故

?3?vC/r， v4??32r?2vC

(b)以构件1为等效构件时，等效力矩为M，则

M?1?式中?1?故

M1?1?F4v4

pb?v/lAB ， v4?2pc??v

M?M1?2F4lABpcpb 12111111222222mv?J??mv?J??mv?J??mv4S112S2S223CS3344 2222222(2)以构件4为等效构件时，等效质量为m，则

式中

v4?2pc?v， ?1?pb?v/lAB， vS2?ps2??v

?2?bc?v/lBC， vC?pc??v， ?3?vC/r?pc?v/r

22221pb故 m?JS14pclABFI?1mFpsI1FbcI11?J?m?GJGJ4rpcK4HpclK4HJK4GH2S232JS2?m4

BC21．(15分)[答案]

已知插床机构的机构简图，生产阻力Q=1000N，求将它等效到构件1上的等效阻力Fr为多少？其指向如何？(Fr作用在垂直于 AB 的 nn 线上)

^^(1)先作速度多边形图。 Qpe?Frpb1

(2)FrbgbgpeQ? pb1Fr??11?1000?3667. N，方向垂直AB向下。 30

2

?0.0246 kg?m

(2) 制 动 力 矩

系 杆 H 转 一 周 停 止， 对 应 轮 1 转 过

动 时， 轮 1 角 速 度

?1?i1H??H?10?停 止 驱

?10?i1H??H0?500 rad/s

1??t2 和 ??(0??10)/t 解 得 2 t?0.1257 s

???3978.87 rad/s2

由 ?1??10?t?(3) 制 动 力 矩

M?J???0.0246?3978.87?97.9 N?m 33．(15分)[答案]

(1) 以 系 杆 H 为 等 效 构 件， 计 算 等 效 转 动 惯 量

1211G21222J?H?JH?H?J2?2?2v3?J1?1 2222g2v3 为 行 星 轮 轴 线 的 速 度。

v3??H?lH?0.3?H

Gv222 ???J?JH?J2i2H?2(3)?J1i1H

g?H

?0.28?0.05?32?20?0.32?0.01?(?3)2 102

?1.0 kg?m

(2) 等 效 力 矩

M?Md?M1?1?60?10?3?30?N?m ?H(3) 运 动 方 程 M?J?H

(4) 计 算?

M30??30 rad/s2 J1.0 ?H??H0??H?t?0?30?05rad/s .?15?

?H?34．(15分)[答案]

(1) 等 效 转 动 惯 量

J?J1?3J2(

?22Gl??)?32(HH)2?JH(H)2 ?1g?1?1119611?0.196?3?0.588?(?)2?3??(0.3?)2?0.785?()2

39.8992

?0.4684 kg?m

(2) 等 效 力 矩

M?M1?MH??H1?981.?941???6.456 N?m ?19(3) 轮 1 角 加 速 度

?1?M6.456????1378. rad/s2 J0.4684?078??5.66 s ?11378.(4) 停 车 需 要 时 间

t??35．(15分)[答案]

(1) 等 效 转 动 惯 量

J?JS1?JS2(

z12z2)?m4lBC?(1)2sin230? z2z2?0.01?0.02?(202201)?2?0.12?()2?()2?0.021 kg?m2 30302(2) 等 效 力 矩

M?M1?F4v4?10?3.33?6.67 N?m ?1(3) 角 加 速 度

M?3176. rad/s2 J(4) 虽 然 F4和M1 均 为 常 数， 但 由 于 连 杆 机 构 属 于 变 传 动 比 机 构，

因 而 机 构 运 动 不 能 判 断 为 v4/?1不 是 常 数， 所 以 J 和 M 都 非 常 量，?1?等 加 速 或 等 减 速 规 律。

36．(15分)[答案]

等 效 转 动 惯 量J

J?J2?J1(?12?)?J4(4)2 ?2?2?4： 过 B 作 导 杆 的 垂 线， 交 AC 于P24。 故 ?2(1) 用 瞬 心 法 求

?4AP24?, AP24?BP24sin30? ?2CP24CP24?BP24sin 30? ? ?41? ?24(2)

J?0.002?0.001?(4021)?0.003?()2?0.00619 kg?m2 204 (3) 等 效 力 矩 M?M1(z21)?M4() z14 ?5?2?25?0.25?3.75 N?m

(4)

?2?MJ?3.750.00619?60582. rad/s2

37．(15分)[答案]

(1) 稳 定 运 动 开 始 时 的 最 大 等 效 阻 力 矩Mrmax 12Mrmax?2??Md?2? ?????Mrmax?2?75?150?N?m (2) ??90? 时 Md 和Mr 所 作 的 功?W

?W? 面 积 abcd所 表 示 的 功??12?(75?752)??2??2258?????(3) E : E120 0?2J?0?10000 J

(4) ??90? 时 的 动 能 E : E?E0??W?9911.64 J (5) ??90? 时 的? 和?

??2EJ?99.56 rad/s??Md?Mr75?1125.J?2 ??18.75 rad/s2

为 减 速 运 动。 因 这 时 阻 力 矩 大 于 驱 动 力 矩。

38．(10分)[答案]

(1) 设 摩 擦 力 矩 为Mf ：

M?(200?150)f?J??J30?14

(2) 又

M?(200?15f??(J?2.6)30?20 0 )

J(焦 耳)

(3) Mf?fG1r, Mf??f(G1?G2)r ? Mf??(1?G2)Mf G1(4) 将Mf,Mf? 代 入 上 式，

50?35050? ?(1?)?J?20?3045030?14? J?1.689 kg?m2

Mf1689.?50?1(5) f? ???0.035G1r30?14450?0.04(J?2.6)?39．(20分)[答案]

(1) 求M1

? 由 图 知 一 能 量 周 期?p?360?Md?2??Mr?(480?170)?/180?Mr??(170?120)?/180 ?Md?(31Mr??5Mr??)36?31?20?5?1600/36?239.44 N?m

N?m ???M1?Md(z1z2)?23944.?(22/88)?5986.?(2) 求 最 大 盈 亏 功?W

?Wmax?(Md?Mr?)(480?170)??1187.31 J

180900?Wmax?n?221(3) 求JF1

??????JF1?J2(2)???12

88?240?r/min 22900?118731.222???JF1?2?292.?()?4517.?kg?m2 288??240?0.04(4) 将 增 加 16 倍， 因 JF与 角 速 度 比 平 方 成 反 比。 ????n1?n22?60?zz1

40．(15分)[答案]

（1）

Md?(2/2)?(?/2)?200b2?g?50?N?m （2）?m?2??1000/60?10472.?rad/s ?max?10472.?(1?0.05/2)?10734. rad/s

?min?10472.?(1?0.05/2)?1021. rad/s 最 大 角 速 度 在 ?a??/4??/16， 即56.25? 处 最 小 角 速 度 在 ?d?5?/4??/16， 即213.75? 处

（3)

?W31??max?50?4??1?2?50?16?50?4?2?50?16?53125.? J （4）J2F?53125.?(104.72?0.05)?0.3044?kg?m2

注： 亦 可 画 出?W?? 图， 由 图 确 定?Wmax。

?Wmax?140625.??390625.??53125.?????J

41．(15分)[答案]

1?200???20???20? (1)Mr?24??15?N?m , 平 均 功 率 ?Mr?m?1571?N?m/s ?1.57 kW (2)

?max

位 于

Mr

与

Md

的 交 点

d?, 斜 线 部 分c?dM200d?600??? 当M?M200dr， 即600????15 时, ?d??2.925??526.5? ?min 发 生 在C 点， 即360? 处。

(3)?W1max?2?(200?15)?(2.925??2?)?85563.??2688.??J

方 程 为 的

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