《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 得分 评卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分
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︳ 局部自由度
复合铰链
复合铰链
虚约束
a)
图1
b)
解： a)（计5分）
F?3n?2Pl?Ph?3?7?2?9?1?2
F?3n?(2Pl?Ph?p')?F'或 ?3?8?(2?11?1?2)?1
?2机构自由度数等于原动件数，故机构运动确定。
b) （计5分）
F?3n?2PL?PH
?3?5?2?6?1 ?2
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?1?10rad/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︳ E3
b
0.0025m/s
C
c
E
2
B 1
P（a,d）
?160?A
4 图2
E2 3
e
D
解：1）计算B点的速度vB?lAB?1?0.03?10?0.3m/s， 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?abe∽?ABE，即得构件1的速度影像。 2）求C点的速度vC
???vC = vB + vCB
大小 ? √ ? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥CB
作出速度多边形pbc，vC??vpc，方向p→c
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?BCE2∽?bce，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?DCE3∽?dce，可得点E3
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f?0.1, 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）各运动副总反力的方向和作用线位置如图所示。 摩擦角??arctanf?arctan0.1?5.7106
2）构件3的力平衡方程式
????R43?R23?Q?0
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
???R41?R21?P?0
大小 ? √ ？ 方向 √ √ √
画出其力多边形如图所示。
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Mr的变化规律如图所示，等效驱动力矩Md为常数，等效构件的平均转速nm?900r/min，等效转动惯量J?0.1 Kg?m2。试求： 1）等效驱动力矩Md； 2）最大盈亏功?Wmax；
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︳
-W2 ○
+W1 ○a
b +W3 ○
-W4 ○
+W5 ○c
d
Mde
图4
??
?Wmax900?Wmax900?15?/2???0.027 22222J?mJ?nm0.1???900
机械原理期末考试及答案
