第七章 机械的运转及其速度波动的调节
1一般机械的运转过程分为哪三个阶段?在这三个阶段中,输入功、总耗功、动能及速度之间的关系各有什么特点？
2为什么要建立机器等效动力学模型？建立时应遵循的原则是什么？
3在机械系统的真实运动规律尚属未知的情况下，能否求出其等效力矩和等效转动惯量？为什么？
4飞轮的调速原理是什么？为什么说飞轮在调速的同时还能起到节约能源的作用？ 5何谓机械运转的"平均速度"和"不均匀系数"？
6飞轮设计的基本原则是什么？为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上？系统上装上飞轮后是否可以得到绝对的匀速运动？
7机械系统在加飞轮前后的运动特性和动力特性有何异同（比较主轴的ωm ，ωmax ，选用的原动机功率、启动时间、停车时间，系统中主轴的运动循环周期、系统的总动能）？ 8何谓最大盈亏功？如何确定其值？
9如何确定机械系统一个运动周期最大角速度Wmax 与最小角速度Wmin 所在位置？ 10为什么机械会出现非周期性速度波动，如何进行调节？ 11机械的自调性及其条件是什么？ 12离心调速器的工作原理是什么？
13对于周期性速度波动的机器安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时 。 14 若不考虑其他因素，单从减轻飞轮的重量上看，飞轮应安装在 轴上。 15大多数机器的原动件都存在运动速度的波动，其原因是驱动力所作的功与阻力所作的 功 保持相等。
16机器等效动力学模型中的等效质量（转动惯量）是根据系统总动能 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，还与构件 的 有关。
17当机器中仅包含速比为 机构时，等效动力学模型中的等效质量（转动惯量）是常数；若机器中包含 自由度的机构时，等效质量（转动惯量）是机构位置的函数。
18 图示行星轮系中,各轮质心均在其中心轴线上，已知J 1001=.kg ?m 2,J 2004=.kg ?m 2，
J 2001'
.=kg ?m 2，系杆对转动轴线的转动惯量J H =018.kg ?m 2，行星轮质量m 2=2kg ，
m 2'=4kg ， 0.3H l =m ，13H i =-，121i =-。在系杆H 上作用有驱动力矩M H =60N ?m 。作用在轮1上的阻力矩M 1=10N ?m 。试求：
(1)等效到轮1上的等效转动惯量； (2)等效到轮1上的等效力矩。
H H
19在图示机构中，齿轮2和曲柄O 2A 固连在一起。已知
2300AO l =mm ，12300O O l =mm ，?
2
＝30o
，齿轮齿数z 140
=，z 280=，转动惯量12
0.01 kg m O J =?，220.15 kg m O J =?，构件4质量m 4=10kg ，阻力F 4＝200N,试求：
(1)阻力F 4换算到O 1轴上的等效力矩M r 的大小与方向； (2)m 4、
1O J 、2O J 换算到O 1
轴上的等效转动惯量J 。
20图示为齿轮一凸轮机构，已知齿轮1、2的齿数z 1、z 2和它们对其转轴1O 、
2O 的转动惯量分别为J 1、J 2，凸轮为一偏心矩为e 的圆盘，与齿轮2相连，
凸轮对其质心S 3的转动惯量是J 3，其质量为m 3，从动杆4的质量为m 4，作用在齿轮1上的驱动力矩M 1＝M (ω1),作用在从动杆上的压力为Q 。若以轴O 2上的构件(即齿轮2和凸轮)为等效构件,试求在此位置时：
(1)等效转动惯量； (2)等效力矩。
21 已知机组在稳定运转时期主轴上的等效阻力矩变化曲线M r()?如图所示，等效驱动力矩为常数，主轴的平均角速度ωm=10 rad/s。为减小主轴的速度波动，现加装一个飞轮，其
=98 kg?m2，不计主轴及其它构件的质量和转动惯量。试求：
转动惯量J F.
（1）等效驱动力矩M d；
（2）运转速度不均匀系数δ；
（3）主轴的最大角速度ωmax及最小角速度ωmin，它们发生在何处（即相应的?值）。
22 某机械在稳定运转阶段内的一个运动循环中，其主轴上的等效阻力矩M r()?如图所示，等效驱动力矩M d为常值，等效转动惯量J=15.kg?m2，平均角速度ωm=30 rad/s，试求：（1）等效驱动力矩M d；
（2）ωmax和ωmin的位置；
（3）最大盈亏功?W max；
（4）运转速度不均匀系数δ 。
23某机械在稳定运动的一个周期中，作用在等效构件上的等效阻力矩M r 的变化规律如图
示，等效驱动力矩M d 为常数，平均角速度ωm =20 rad/s ，要求运转速度不均匀系数
δ=005.，忽略除飞轮以外构件的等效转动惯量。试求：
（1）等效驱动力矩M d ； （2）最大盈亏功?W max ；
（3）应在等效构件上安装的飞轮转动惯量J F 。
24已知机器在稳定运转一周期内等效驱动力矩M d ()?和等效阻力矩M r （为常值）如图示。两曲线间所包容的面积表示盈亏功的大小，自左至右分别为2000，3000，2000，3000，
2000，单位为J ，等效转动惯量为常量。试求：
（1）等效构件最大、最小角速度ωmax 、ωmin 的位置； （2）最大盈亏功max W ?。
25 在图示的传动机构中，轮1为主动件，其上作用有驱动力矩M 1=常数，轮2上作用有阻
力矩M 2，它随轮2转角?2的变化关系示于图b 中。轮1的平均角速度ωm =50 rad/s ，两
轮的齿数为1220 , z 40z ==。试求：
（1）以轮1为等效构件时，等效阻力矩M r ；
（2）在稳定运转阶段（运动周期为轮2转360?），驱动力矩M 1的大小； （3）最大盈亏功?W max ；
（4）为减小轮1的速度波动，在轮1轴上安装飞轮，若要求速度不均匀系数δ=0
05.，而不计轮1、2的转动惯量时，所加飞轮的转动惯量J F 至少应为多少？
（5）如将飞轮装在轮2轴上，所需飞轮转动惯量是多少？是增加还是减少？为什么？
26 如图示提升机中，已知各轮的传动比i H 112=.，i 12075=.，l H =004.m ，i 452=。绳轮
5'的半径R ＝200mm ，重物A 的重量G =50N ，齿轮1、2和2'、4、5及5'对轮心的转动惯量
分别为J 102=.kg ?m 2，J 201
=.kg ?m 2，J 4＝0.1kg ?m 2,J 5＝0.3kg ?m 2,行星轮2和2′的质量m 2=2kg ，其余各构件的转动惯量和质量不计。试确定以构件1为等效构件时，
(1)等效阻力矩M r ； (2)等效转动惯量J 。
27 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
F r 为多少？其指向如何？(F r 作用在垂直于AB 的nn 线上)
28 在图示机构中，当曲柄推动分度圆半径为r 的齿轮3沿固定齿条5滚动时，带动活动齿条4平动，设构件长度及质心位置i S ，质量i m 及绕质心的转动惯量
i S J (i=1,2,3,4)均已知，
作用在构件1上的力矩M 1和作用在齿条4上的力F 4亦已知。忽略构件的重力。求：
(1)以构件1为等效构件时的等效力矩； (2)以构件4为等效构件时的等效质量。
29 一机器作稳定运动，其中一个运动循环中的等效阻力矩r M 与等效驱动力矩d M 的变化线如图示。机器的等效转动惯量J =1kg ?m 2，在运动循环开始时，等效构件的角速度
ω0=20rad/s ，试求：
(1)等效驱动力矩M d ；
(2)等效构件的最大、最小角速度ωmax 与ωmin ；并指出其出现的位置；确定运转速度不均匀系数；
(3)最大盈亏功max W ?；
(4)若运转速度不均匀系数0.1= δ，则应在等效构件上加多大转动惯量的飞轮？
30 在图示机构中，滑块3的质量为3m ，曲柄AB 长为r ，滑决３的速度31sin r υωθ=，1ω为曲柄的角速度。当0
180θ=时，阻力F =常数；当180360θ=时，阻力0F =。
驱动力矩M 为常数。曲柄AB 绕A 轴的转动惯量为1A J ，不计构件２的质量及各运动副中的摩擦。设在0θ=时，曲柄的角速度为0ω。试求：
（1）取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩d M 和等效阻力矩r M ； （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。
31 已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩r M 如图所示，等效驱动力矩d M 为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：max 200ω=rad/s 及max 180ω=rad/s 。试求：
（1）等效驱动力矩d M 的大小； （2）运转的速度不均匀系数δ；
（3）当要求δ在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量F J 。
32 已知一齿轮传动机构，其中34122z , 2z z z ==，在齿轮4上有一工作阻力矩4M ，在其一个工作循环（42?π=）中，4M 的变化如图示。轮1为主动轮。如加在轮1上的驱动力矩M d 为常数，试求：
（1）在机器稳定运转时，d M 的大小应是多少？并画出以轮1为等效构件时的等效力矩r M -1?、d M -1?曲线；
（2）最大盈亏功max W ?；
（3）设各轮对其转动中心的转动惯量分别为J J 1301=
=. kg ?m 2，J J 2402==.
kg ?m 2，如轮1的平均角速度m 10ω=πrad/s ，其速度不均匀系数δ=01
.，则安装在轮1上的飞轮转动惯量J F =?
（4）如将飞轮装在轮4轴上，则所需飞轮转动惯量是增加还是减少？为什么？
第七章 机械的运转及其速度波动的调节
13小 14高速 15不能每瞬时 16相等，运动规律 17常数的，单。 18以轮1为等效构件。
(1)等效转动惯量
()()221222122H J J J J i m m l ''=++++21H H i J +2
1H i
()()()2
2
2
313.042101.004.001.0??
?
??-??++-?++=+?-
F H
G I K
J 018132
. =?014. kg m 2
(2)等效力矩M 设ω1方向为正。
M M M H H ωωωωω11111
10601
3
=-+=-+?
所以M =-+=?102010 N m
计算结果为正值，表明M 方向与ω1同方向。 19
222244
44sin 1sin 302001002A A A v v F F F F v v ?===?=?=N
221000.330 N m AO M Fl ==?=?，为逆时针方向。
因为2211ωωM M =
所以
m N 153021
2211
2
21?-=?-=-
==
M z z M M ωω
"-"号表示为顺时针方向。
(2)
1222
24411O O v J J J M ωωω????
=++ ? ?
???? 因为ωω211212==z z
2
4
4
24112
12213
sin 300.3240AO A v v v z l v z ωωωω=?
=?=???=
所以
2
2403102115.001.0?
?? ???+??? ???+=J =++00100375005625...
=010375.kg ?m 2 20
(1)
2
2
4
42
2
2
32
2
2
32
2
2
22
21
1????
??+???? ??+???? ??+???? ??+???? ??=ωωωωωωωω
ωv m e m J J J J
(a)用瞬心法求v 4先确定瞬心P 34，它位于S 3点，所以
v v l e P O S 4343232===ωω，方向垂直向上。
(b)
2
423322
12
1e m e m J J z
z J J ++++???? ??=
(2)M 1为驱动力矩，Q 为工作阻力，v 4与Q 的方向恰好相反，则：
()
Qe z z z z M v Q M M -???? ??=???? ??-=1221212421
11ωωωωω
注：等效构件为构件2，应将M 1(ω1)中的ω1以z z 2
11ω代之。
21
（1）求M d
M M d rmax
?2π=1
2
?π?
∴=
=M d .
.7844
196
N ?m （2）ωmax 发生在B 点，ωmin 发生在C 点。
?B =
π2+196784?π2=5
8π..
?πππC =
-?=321967842118.. （3）
?W max (..)().=
?-?=127841961186927π-5
8
π
J （4）
δω=
=?=?W J max
m
2
F
(69271098)
00707
2
（5）
ωωδ
max m ().=+=12
1035
rad/s
ωωδ
min ().=-=m 12
965
rad/s
22
（1）
M d .?2π=100?05π+12
?100?π
∴=M d 50 N ?m
（2）ωmax 在05.π处，
ωmin 在15.π处。
（3）?W max
...=?5005π+1
2
?50?05π=375π J （4）
δω=
=
?=?W J
max
m
..
.2
2
37530150087
π
23（1）求M d
221240ππ M d (/)=???∴=M d 20 N ?m
（2）在图中作出M d ，并画出能量图。
A ：?W =0
B ：?W =??=(/)(/)￡
.1220425ππJ C ：?W =25.(/)(/).π-12?20?π2=25π J
D ：?W =-25.(/)(/)π+12?20?π2=2.5π J
E ：?W =25.(/)(/)π-12?20?π2=-2.5π J A ：?W =-25.(/)(/)π+12?20?π4=0
∴ωmax 在点B D ,处，ωmin 在点C E ,处。
（3）?W max .==5
157π J （4）J W F max m 2
().(.).==?=?ωδ 1572000507852
kg ?m 2
24（1）计算各点能量:
a ：?E =0
b ：?E =2000J
c ：?E =-1000J
d ：?E =1000J
e ：?E =-2000J
f ：?E =0
（2）由上知 ωmax 在b 点，ωmin 在e 点。 （3）max 2000(2000)4000 W ?=--=
J
25（1）
M M r ==?=2
213002040150ωω
N ?m ，0240
1≤≤?? M r ,=?≤≤?02407201 ?
（2）轮1的运动周期为4π，
M 14?π=150?240?
π
180
501=∴M N ?m
（3）
?W max ().=-??=150
5024041888π
180
J （4）
J W F max
m .
..=
=
?=?ωδ
22
41888500053351 kg ?m 2
（5）
如装在轮2轴上，则J J z
z F'F ().==21
2134
kg ?m 2，较J F 增加4倍，因等效转动惯量
与速度比的平方成反比。 26 (1)等效阻力矩
5r 11500.2 4.166 N m 2.4M G R
ωω=?=??=?
(2)等效转动惯量
2
1552
1
4
42
1
22
12
21???? ??+???? ??+???? ??+???? ??+=ωωωωωωω
ωJ J l m J J J H H 2
1
5
????
??+ωωR g G
+
???
???+??? ????+??? ???+=2
2
2
2.111.02.1104.0275.011.02.0 2
2
4.2104.08.9504.21 3.0?
?? ????+???
??? =?05208. kg m 2
27 (1)先作速度多边形图，则E r B Q v F v ?=?，即
()()1r pb F pe Q =
F pe pb Q r =
1
(2)
F r =
?=11
30
10003667.
N ，方向垂直AB 向下。
r
r
28 (1)首先对机构进行运动分析。
(a)v l B AB =ω1
v v v C B CB =+
取比例尺μv ，作速度多边形图，由速度影像可得S 2点的速度。另外，图中D 为齿轮运动的绝对瞬心，故
ω3=v r C /，v r v C 4322==ω
(b)以构件1为等效构件时，等效力矩为M ，则
M M F v ωω11144=-
式中ωμ1=pb l v AB /，v pc v 42=?μ
故M M F l pc pb AB =
-142
(2)以构件4为等效构件时，等效质量为m ，则
12121212121212
421122222223233244
2mv J mv J mv J mv S S S C S =+++++ωωω 式中v pc v 42=μ，ωμ1=pb l v AB /，v ps S v 22=?μ
ωμ2=bc l v BC /，v pc C v =?μ，ωμ3==v r pc r C v //
故
2
22
222
1414141???? ??+???? ??+???? ??=BC S AB S l pc bc J pc ps m l pc pb J m +++14143224m r J m S
29 (1)设起始角为0?，
25
2100/d =??? ??
2?=ππM N ?m
(2)最大角速度在?=π处，最小角速度在
?=
32π
处。
(a)求
()()
22
max d r max 00
1
:2
M M d J π
ω?ωω-=-?
22max 22520ωπ=?+
6.23max =ωrad/s
(b)同理()2
2
min 202/75252+-?=ππω
9.17min =ωrad/s
()75.2021
min max m =+=
ωωωrad/s
(c)
δ=
-=23617920750275
..
.
. (3)
81.1175.372325max ==?
=?ππ
W J
(4)
736
.111.075.2081
.1172F =-?=
J kg ?m 2
30 （1）驱动力矩M 作用在等效构件上，且其他构件上无驱动力矩，故有
d M M =
阻力Ｆ的等效阻力矩： 31sin r M F Fr υωθ==（0180θ=）
0r M =（180
360θ=）
（2）等效转动惯量：
2213sin A J J M r θ=+
（3）稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M ：
由22M F r π?=?，可得
Fr
M π=
（4）机构的运动方程式：
22000
11
()()()22d r M M d J J θ
θθωθω-=
-?
31 （1）根据一个周期中等效驱动力矩的功和阻力矩的功相等来求等效驱动力矩
由
220
d r M d M d π
π
??
=?
?
得
17(1000100)212.5244d M ππ
π=
?+?=N ·m
（2）直接利用式（8-11）求δ：
max min 11()(200180)190
22
m ωωω=+=+=rad/s
max min 200180
0.105
190m ωωδω--=
==
（3）求出最大盈亏功后，飞轮转动惯量可利用式（8-15）求解（参见本例图解）：
max 7(212.5100)
618.54W π
?=-=J
max 22
618.5
0.3427[]1900.05F m W J ωδ?=
==?kg ?m 2
32 （1）求：M 1
ωω41132414==z z z z
在一运动周期中，等效构件1的转角为?1=2π?4=8π，
M M r ==4
4
15ωω N ?m ，041≤≤?π
M r =≤≤0481 ππ? M d ?8π=5?4π
∴=M d .25 N ?m
画出M M d r ,
与?1曲线，如图所示。 （2）?W max .=?2
54π=10π J
（3）等效转动惯量
J J J J J =+++1232124412()(
)()ωωω
ω
=++?+?=010********
4
018822.(..)().().
kg ?m 2 J W J F max
m ()..
=
-=
-?ωδ
2018810π
10π?012
=013. kg ?m 2
（4）将增加16倍，因等效转动惯量与速比平方成反比。
八年级下学期第十二单元 简单机械跟踪测试 一、选择题 1．在如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（） A. 羊角锤 B. 食品夹子 C. 核桃夹 D. 撬棒 2．下列实验中，采用多次测量，其目的相同的是哪几组（） ①研究串联电路的电流特点②伏安法测定值电阻的阻值 ③研究杠杆平衡条件④探究使用定滑轮的特点 A. ①② B. ②④ C. ③④ D. ①③④ 3．如图赛艇比赛的场景，赛艇的桨可看成一个杠杆。若把杠杆按省力杠杆、等臂杠杆和费力杠杆进行分类，赛艇的桨属于（） A. 省力杠杆 B. 费力杠杆 C. 等臂杠杆 D. 无法确定 4．如图所示，一个重G = 20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20 cm．若不计滑轮重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（） A. F = 10 N，s = 0.2m B. F = 10N，s =0.4m C. F = 20 N，s =0.2m D. F = 20 N，s = 0.4m 5．如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是
A.天平 B. 瓶盖起子 C. 食品夹 D. 钳子 6．如图是一个两面光滑的斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力从底端匀速运动到C点，所需拉力分别为F A）F B，拉力所做功分别为W A）W B，则 A. F A）F B）W A）W B B. F A）F B）W A）W B C. F A）F B）W A）W B D. F A）F B）W A）W B 7．下图是生活中经常使用的工具，属于费力杠杆的是 A. 瓶盖起子 B. 钳子 C. 镊子 D. 独轮车 8．图中正在使用的机械，属于省力杠杆的有（） A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ②④ 二．填空题 9．（贵州省六盘水市2015年中考物理试卷）如图所示，在一水平地面上，木箱重500N，用F=150N的力拉动木箱做匀速直线运动（不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），木箱受到的摩擦力为______N，方向向_______） 10．每周一升国旗时，在旗杆顶部有一个滑轮是__________滑轮，它的作用是__________） 11．如图所示,三角支架ABC固定在客厅墙上,已知AB长40cm,AC长30cm,一花瓶正好放置在AB中点处。A处螺钉能承受的最大水平拉力为40N,为防止因A处螺钉松脱而使支架绕C点倾翻,所放置花瓶的重力最大为
第二章 4.在平面机构中,具有两个约束的运动副就是移动副或转动副;具有一个约束的运动副就是高副。 5.组成机构的要素就是构件与转动副;构件就是机构中的_运动_单元体。 6.在平面机构中,一个运动副引入的约束数的变化范围就是1-2。 7.机构具有确定运动的条件就是_(机构的原动件数目等于机构的自由度)。 8.零件与构件的区别在于构件就是运动的单元体,而零件就是制造的单元体。 9.由M个构件组成的复合铰链应包括m-1个转动副。 10.机构中的运动副就是指两构件直接接触所组成的可动联接。 1.三个彼此作平面平行运动的构件共有3个速度瞬心,这几个瞬心必定位于同一直线上。 2.含有六个构件的平面机构,其速度瞬心共有15个,其中有5个就是绝对瞬心,有10个就是相对瞬心。 3.相对瞬心与绝对瞬心的相同点就是两构件相对速度为零的点,即绝对速度相等的点, 不同点就是绝对瞬心点两构件的绝对速度为零,相对瞬心点两构件的绝对速度不为零。 4.在由N个构件所组成的机构中,有(N-1)(N/2-1)个相对瞬心,有N-1个绝对瞬心。 5.速度影像的相似原理只能应用于同一构件上_的各点,而不能应用于机构的不同构件上的各点。 6.当两构件组成转动副时,其瞬心在转动副中心处;组成移动副时,其瞬心在移动方向的垂直无穷远处处;组成纯滚动的高副时,其瞬心在高副接触点处。 7.一个运动矢量方程只能求解____2____个未知量。 8.平面四杆机构的瞬心总数为_6__。 9.当两构件不直接组成运动副时,瞬心位置用三心定理确定。 10.当两构件的相对运动为移动,牵连运动为转动动时,两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为a*kc2c3,方向与将vc2c3沿ω2转90度的方向一致。 1.从受力观点分析,移动副的自锁条件就是驱动力位于摩擦锥之内, 转动副的自锁条件就是驱动力位于摩擦圆之内。 2.从效率的观点来瞧,机械的自锁条件就是η＜0。 3.三角形螺纹的摩擦力矩在同样条件下大于矩形螺纹的摩擦力矩,因此它多用于联接。 4.机械发生自锁的实质就是无论驱动力多大,机械都无法运动。 F方向的方法就是与2构件相5.在构件1、2组成的移动副中,确定构件1对构件2的总反力 12 R 对于1构件的相对速度V12成90度+fai。 6.槽面摩擦力比平面摩擦力大就是因为槽面的法向反力大于平面的法向反力。 7.矩形螺纹与梯形螺纹用于传动,而三角形(普通)螺纹用于联接。 8.机械效率等于输出功与输入功之比,它反映了输入功在机械中的有效利用程度。 9.提高机械效率的途径有尽量简化机械传动系统, 选择合适的运动副形式, 尽量减少构件尺寸, 减少摩擦。 1.机械平衡的方法包括、平面设计与平衡试验,前者的目的就是为了在设计阶段,从结构上保证其产生的惯性力最小,后者的目的就是为了用试验方法消除或减少平衡设计后生产出的转子所存在的不平衡量_。 2.刚性转子的平衡设计可分为两类:一类就是静平衡设计,其质量分布特点就是可近似地瞧做在同一回转平面内,平衡条件就是。∑F=0即总惯性力为零;另一类就是动平衡设计,其质量分布特
第七章机械的运转及其速度波动的调节
§7-1 概述 （1）研究机械运转及速度波动调节的目的 周期性速度波动 危害：①引起动压力，η↓和可靠性↓。 ②可能在机器中引起振动，影响寿命、强 度。 ③影响工艺，↓产品质量。 2、非周期性速度波动 危害：机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。 本章主要研究两个问题： 1) 研究单自由度机械系统在外力作用下的真实运动 规律。通过动力学模型建立力与运动参数之间的运动微分方程来研究真实运动规律。 2) 研究机械运转速度波动产生的原因及其调节方法。 （2）机械运动过程的三个阶段 机械运转过程一般经历三个阶段：起动、稳定运转和停车阶段 a) 起动阶段：外力对系统做正功（W d-W r>0），系统的动能增加（E=W d-W r)，机械的运转速度上升，并达到工作运转速度。 b)稳定运转阶段：由于外力的变化，机械的运转速 度产生波动，但其平均速度保持稳定。因此，系统 的动能保持稳定。外力对系统做功在一个波动周期 内为零(W d-W r=0)。 c)停车阶段：通常此时驱动力为零，机械系统由正 常工作速度逐渐减速，直至停止。此阶段内功能关 系为W d=0；W r=E。 （3）、作用在机械上的驱动力 驱动力由原动机产生，它通常是机械运动参数 （位移、速度或时间）的函数，称为原动机的机械 特性，不同的原动机具有不同的机械特性。如三相 异步电动机的驱动力便是其转动速度的函数，如图 所示。 B点：Mmax(最大的驱动力矩)、ωmin(最 小的角速度)； N点：M n为电动机的额定转矩，ωn为电动机的额定角速度； C点：所对应的角速度ω0为电动机的同步角速度，这时的电动机的转矩为零。 BC段：外载荷Mˊ↑，ω↓，电机驱动力矩将增加 M dˊ↑,使M dˊ= Mˊ，机器重新达到稳定运转； AB段：外载荷Mˊ↑，ω↓，但电机驱动力矩却下降 M dˊ↓,使M dˊ< Mˊ，直至停车； 电机机械特性曲线的稳定运转阶段可以用一条通过N点和C点的直线近似代替。 M d = M n(ω0-ω)/( ω0-ωn) 式中M n、ωn、ω0可由电动机产品目录中查出。 （4）、生产阻力 生产阻力与运动参数的关系决定于机械的不同工艺过程，如：
简单机械测试卷（含答案） 一、选择题 1．将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示），斜面长1.2m，高0.4m，斜面对物体的摩擦力为0.3N（物体大小可忽略）．则下列说法正确的是 A．沿斜面向上的拉力0.3N B．有用功0.36J，机械效率20% C．有用功1.8J，机械效率20% D．总功2.16J，机械效率83.3% 【答案】D 【解析】 试题分析：由题意知：物重G=4.5N，高h=0.4m，斜面长L=1.2m，受到的摩擦力f=0.3N，则所做的有用功W有=Gh=4.5N×0.4m=1.8J，所做的额外功W额=fL=0.3N×1.2m=0.36J．故总功为W总=W有+W额=1.8J+0.36J=2.16J，机械效率η=W有/W总=1.8J/2.16J=83.3%．故选项D是正确的． 【考点定位】功、机械效率的相关计算． 2．如图所示，用滑轮组在4s内将重为140N的物体匀速提升2m，若动滑轮重10N，石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是 A．拉力F为75N B．绳子自由端向上移动了4m C．滑轮组的机械效率约为93.3% D．提升200N重物时，滑轮组机械效率不变 【答案】C 【解析】 【详解】 A．由图可知，n=3，不计摩擦及绳重，拉力： F=1 3 （G+G动）= 1 3 ×（140N+10N）=50N，故A错误； B．则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，故B错误；C．拉力做功：W总=Fs=50N×6m=300J， 有用功：W有用=Gh=140N×2m=280J，
滑轮组的机械效率：η= W W 有用总 ×100%= 280J 300J ×100%≈93.3%，故C 正确。 D ． 提升200N 重物时，重物重力增加，据η=W W 有用总=Gh Gh G h +动=G G G +动 可知滑轮组机械效率变大，故D 错误。 3．在生产和生活中经常使用各种机械，使用机械时 A ．功率越大，做功越快 B ．做功越多，机械效率越高 C ．做功越快，机械效率越高 D ．可以省力、省距离，也可以省功 【答案】A 【解析】 【分析】 （1）功率是表示做功快慢的物理量，即功率越大，做功越快； （2）机械效率是表示有用功所占总功的百分比；即效率越高，有用功所占的比例就越大； （3）功率和效率是无必然联系的； （4）使用任何机械都不省功． 【详解】 A ．功率是表示做功快慢的物理量，故做功越快功率一定越大，故A 正确； B ．机械效率是表示有用功所占总功的百分比，故做功多，而不知道是额外功还是有用功，所以无法判断机械效率，故B 错误； C ．由于功率和效率没有直接关系，所以功越快，机械效率不一定越高，故C 错误； D ．使用任何机械都不省功，故D 错误． 故选A ． 4．如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面，用甲滑轮所做的功为W 1，机械效率为1η；用乙滑轮所做的总功率为W 2，机械效率为2η，若不计绳重与摩擦，则（ ） A ．W 1＜W 2，η1＞η2 B. W 1=W 2，η1＜η2 C ．W 1＞W 2 , 1η＜2η D ．W 1=W 2 , 1η=2η 【答案】A
兰州2017年7月4日于家属院复习资料 第2章平面机构的结构分析 1.组成机构的要素是和；构件是机构中的单元体。 2.具有、、等三个特征的构件组合体称为机器。 3.从机构结构观点来看，任何机构是由三部分组成。 4.运动副元素是指。 5.构件的自由度是指；机构的自由度是指。 6.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，而保留个自由度。 7.机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。 8.在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。 9.平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。 10.当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为，至少为。 11.计算机机构自由度的目的是______。 12.在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。 13.计算平面机构自由度的公式为Ｆ= ，应用此公式时应注意判断：(A) 铰链，(B) 自由度，(C) 约束。 14.机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。 15.划分机构的杆组时应先按的杆组级别考虑，机构的级别按杆组中的级别确定。 16.图示为一机构的初拟设计方案。试： (1〕计算其自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。 (2)如此初拟方案不合理，请修改并用简图表示。 题16图题17图 17.在图示机构中，若以构件1为主动件，试： (1)计算自由度，说明是否有确定运动。
(2)如要使构件6有确定运动，并作连续转动，则可如何修改？说明修改的要点，并用简图表示。18.计算图示机构的自由度，将高副用低副代替，并选择原动件。 19.试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。对图示机构作出仅含低副的替代机 构，进行结构分析并确定机构的级别。 题19图 题20图 20.画出图示机构的运动简图。 21. 画出图示机构简图，并计算该机构的自由 度。构件3为在机器的导轨中作滑移的整体构件，构件2在构件3的导轨中滑移，圆盘1的固定轴位于偏心处。 题21图 题22图 22.对图示机构进行高副低代，并作结构分析，确定机构级别。点21,P P 为在图示位置时，凸轮廓线在接触点处的曲率中心。 第3章 平面机构的运动分析 1.图示机构中尺寸已知(μL =mm ，机构1沿构件4作纯滚动，其上S 点的速度为v S (μV =S/mm)。 (1)在图上作出所有瞬心； (2)用瞬心法求出K 点的速度v K 。
第七章 机械的运转及其速度波动的调节 1一般机械的运转过程分为哪三个阶段?在这三个阶段中,输入功、总耗功、动能及速度之间的关系各有什么特点？ 2为什么要建立机器等效动力学模型？建立时应遵循的原则是什么？ 3在机械系统的真实运动规律尚属未知的情况下，能否求出其等效力矩和等效转动惯量？为什么？ 4飞轮的调速原理是什么？为什么说飞轮在调速的同时还能起到节约能源的作用？ 5何谓机械运转的"平均速度"和"不均匀系数"？ 6飞轮设计的基本原则是什么？为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上？系统上装上飞轮后是否可以得到绝对的匀速运动？ 7机械系统在加飞轮前后的运动特性和动力特性有何异同（比较主轴的ωm ，ωmax ，选用的原动机功率、启动时间、停车时间，系统中主轴的运动循环周期、系统的总动能）？ 8何谓最大盈亏功？如何确定其值？ 9如何确定机械系统一个运动周期最大角速度Wmax 与最小角速度Wmin 所在位置？ 10为什么机械会出现非周期性速度波动，如何进行调节？ 11机械的自调性及其条件是什么？ 12离心调速器的工作原理是什么？ 13对于周期性速度波动的机器安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时 。 14 若不考虑其他因素，单从减轻飞轮的重量上看，飞轮应安装在 轴上。 15大多数机器的原动件都存在运动速度的波动，其原因是驱动力所作的功与阻力所作的 功 保持相等。 16机器等效动力学模型中的等效质量（转动惯量）是根据系统总动能 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，还与构件 的 有关。 17当机器中仅包含速比为 机构时，等效动力学模型中的等效质量（转动惯量）是常数；若机器中包含 自由度的机构时，等效质量（转动惯量）是机构位置的函数。 18 图示行星轮系中,各轮质心均在其中心轴线上，已知J 1001=.kg ?m 2,J 2004=.kg ?m 2， J 2001' .=kg ?m 2，系杆对转动轴线的转动惯量J H =018.kg ?m 2，行星轮质量m 2=2kg ， m 2'=4kg ， 0.3H l =m ，13H i =-，121i =-。在系杆H 上作用有驱动力矩M H =60N ?m 。作用在轮1上的阻力矩M 1=10N ?m 。试求： (1)等效到轮1上的等效转动惯量； (2)等效到轮1上的等效力矩。
简单机械测试卷及答案 一、选择题 1．如图所示，工人用250N 的力F 将重为400N 的物体在10s 内匀速提升2m ，则此过程中 A ．工人做的有用功为800J B ．工人做的总功为500J C ．滑轮组的机械效率为60% D ．拉力做功的功率为20W 【答案】A 【解析】 【详解】 A ．工人做的有用功： 400N 2m 800J Gh W ==?=有 ， A 选项正确。 B ．绳子的自由端移动的距离是4m ，工人做的总功： 250N 4m 1000J W Fs ==?=总 ， B 选项错误。 C ．滑轮组的机械效率： 800J 80%1000J W W = = =有总 η， C 选项错误。 D ．拉力做功的功率： 1000J 100W t 10s W P = ==， D 选项错误。 2．在生产和生活中经常使用各种机械，使用机械时 A ．功率越大，做功越快 B ．做功越多，机械效率越高 C ．做功越快，机械效率越高 D ．可以省力、省距离，也可以省功 【答案】A
【解析】 【分析】 （1）功率是表示做功快慢的物理量，即功率越大，做功越快； （2）机械效率是表示有用功所占总功的百分比；即效率越高，有用功所占的比例就越大； （3）功率和效率是无必然联系的； （4）使用任何机械都不省功． 【详解】 A ．功率是表示做功快慢的物理量，故做功越快功率一定越大，故A 正确； B ．机械效率是表示有用功所占总功的百分比，故做功多，而不知道是额外功还是有用功，所以无法判断机械效率，故B 错误； C ．由于功率和效率没有直接关系，所以功越快，机械效率不一定越高，故C 错误； D ．使用任何机械都不省功，故D 错误． 故选A ． 3．如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面，用甲滑轮所做的功为W 1，机械效率为1η；用乙滑轮所做的总功率为W 2，机械效率为2η，若不计绳重与摩擦，则（ ） A ．W 1＜W 2，η1＞η2 B. W 1=W 2，η1＜η2 C ．W 1＞W 2 , 1η＜2η D ．W 1=W 2 , 1η=2η 【答案】A 【解析】因为用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；根据η ＝ W W 有总 可知：当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越 少，机械效率越高。而乙滑轮是动滑轮,所以利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低。即W 1
机械原理 课后习题及参考答案
机械原理课程组编 武汉科技大学机械自动化学院
习题参考答案 第二章机构的结构分析 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理，改为以下几种结构均可： 2-3 图2-396为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
O 齿轮及偏心轮ω A 齿轮及凸轮 B E F D C 压头 机架 连杆 滑杆滑块 摆杆滚子 解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 = 1 2-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束 b) n=5; P l =6; P h =2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束
b) a)A E M D F E L K J I F B C C D B A 2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4-2 ?5-1=1 A 处存在复合铰链 b) n=6; P l =7; P h =3，F=3?6-2 ?7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链 2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
2018—2019学年度第二学期八年级物理 第十二章《简单机械》单元测试题 一、选择题（每小题3分，共21分）(本试卷g 取l0N/kg) 1．（2018山东东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ） A ．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100% B ．做功多的机械，功率一定大 C ．功率大的机械，做功一定快 D ．做功快的机械，机械效率一定高 2．（2018浙江宁波）如图所示，F 1=4N ，F 2=3N ，此时物体A 相对于地面静止，物体B 以0.1m/s 的速度在物体A 表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和 绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（ ） A ．F 2的功率为0.6W B ．弹簧测力计读数为9N C ．物体A 和地面之间有摩擦力 D ．如果增大F 2，物体A 可能向左运动 3．（2018河南省）下列工具中，使用时属于费力杠杆的是（ ） 4．在水平桌面上放一个重300N 的物体，物体与桌面的摩擦力为60N ，如图，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s 匀速移动时，水平拉力F 及其功率的大小分别为（ ） A ．20N 2W B ．30N 6W C ．60N 2W D ．20N 6W 第4题 第5题 第6题 5．如图所示，用甲乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重，则下列说法正确的是（ ） A ．甲较省力，机械效率较低 B ．乙较省力，机械效率较低 C ．甲较省力，机械效率较高 D ．乙较省力，机械效率较高 6．如图所示，用滑轮组提升重物时，将重600N 的物体在10s 内匀速提升了2m ，已知动 班级 姓名 座号
第二章习题及解答 2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。 （a）（b） 题图2-1 解： 1)分析 该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。 2)绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=5，P L=7, P H=0, F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 故该机构具有确定的运动。 2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。
（a）（b） 题图2-2 解： 1)分析 该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。 2) 绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=4，P L=5, P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 故该机构具有确定的运动。 2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。
功和机械能 一、选择填空(每小题3分，共30分) 1.小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（忽略空气阻力）（） A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用 B．他受重力、支持力和摩擦力的共同作用 C．他的重力势能转化成了动能和内能 D．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变 2.直升机在匀速下降过程中，能量变化情况是（） A．势能减少，动能增加，机械能不变 B．势能减少，动能不变，机械能减少 C．势能不变，动能不变，机械能不变 D．势能减少，动能不变，机械能不变 3.关于机械能的论述，下列说法正确的是（） A．在空中飞行的飞机只具有动能 B．炮弹具有的机械能一定比子弹具有的机械能大 C．质量和速度都相同的物体具有的动能一样大 D．质量大的物体的具有的重力势能一定大 4.关于机械效率的说法正确的是（） A．越省力的机械，其机械效率越高 B．做的总功越多，机械效率越高 C．做的有用功越多，机械效率越高 D．有用功一定时，额外功越少，机械效率越高 5.洒水车在水平公路上匀速行驶，行驶中不断洒水，在此过程中洒水车（） A.动能不变 B.动能变小 C.动能变大 D.无法确定 6.甲、乙两辆汽车，功率之比为2∶1，在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为1∶2．则它们所做的功之比为（） A．2∶1 B．1∶1 C．1∶4 D．4∶1 7.体育课上两位同学进行爬杆比赛，假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端，如果要粗略比较一下两人做功的大小，需要知道的物理量是（） A.爬杆的速度 B.爬杆的时间 C.两人的体重 D.杆的具体高度 8.某人用手将一物体竖直举高2m和用机械效率为80％的斜面将它升高2 m．比较两种情况（） A．用手举高时做功多 B．用斜面升高时做功多 C．两种情况做功一样多 D．两种情况都不做功 9.体育课上，同学们一起踢足球，小宇同学用50Ｎ的水平方向的力，将重4N的足球沿水平方向踢出去，足球在草地上滚动了30m才停下来，在足球滚动的过程中，小雨对足球做的共是（） A.4J B.1500J C.120J D.条件不足,无法计算 10.在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（） A.减小摩擦 B.使每组数据更准确 C.多次测量取平均值减小误差 D.获取多组实验数据归纳出物理规律 二、填空题（每空1分，共14分） 11.跳水运动员从最高点向水面下落的过程中，他的_____能逐渐减少，___ _能逐渐增加． 12.功率是描述物体________________________的物理量；小明同学骑车的功率大约是40W，他表示的意思是______________________________. 12.一只小鸟在空中飞行时具有40J的机械能，若它具有10J的势能，则它具有_______J的动能． 13. 小明在水平面上用50 N的水平推力，加速推着一辆重120 N的小车，前进了10 m，小明的 推力做功是________J．水平面对小车的支持力做功是________J． 14.一个重200N的物体，在水平拉力作用下匀速前进了25m，拉力撤销后，物体靠惯性又前进了 10m，若拉力做的功为500J，则拉力的大小为_________N。 15.人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，当它由近地点向远地点运行时，卫星的动能_______，卫星 的势能_______(填“增大”“减小”或“不变”) 16. 甲、乙两辆汽车在公路上匀速行驶．如果它们的功率相同，行驶速度之比v甲∶v乙＝2∶1．在 相同的时间内，甲、乙两车牵引力做功之比为________． 17. 用一只铁桶从深井中取水，第一次取半桶，第二次取满桶，两次相比：W1额_____W2额，η1___
平面机构的结构分析 1、如图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺l μ绘制其机构运动简图（图b ）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a ） 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 图 b ） 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增
给出了其中两种方案）。 图 c1） 图 c2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 图a ） 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 图 b ） 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3－1 解3－1：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F ，C 、E 复合铰链。 3－2 解3－2：8=n ，11=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F ，局部自由度
机械原理课后全部习题答案 目录 第1章绪论 (1) 第2章平面机构的结构分析 (3) 第3章平面连杆机构 (8) 第4章凸轮机构及其设计 (15) 第5章齿轮机构 (19) 第6章轮系及其设计 (26) 第8章机械运动力学方程 (32) 第9章平面机构的平衡 (39)
第一章绪论 一、补充题 1、复习思考题 1)、机器应具有什么特征机器通常由哪三部分组成各部分的功能是什么 2）、机器与机构有什么异同点 3）、什么叫构件什么叫零件什么叫通用零件和专用零件试各举二个实例。 4）、设计机器时应满足哪些基本要求试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。 2、填空题 1)、机器或机构，都是由组合而成的。 2）、机器或机构的之间，具有确定的相对运动。 3）、机器可以用来人的劳动，完成有用的。 4）、组成机构、并且相互间能作的物体，叫做构件。 5）、从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。 6）、构件是机器的单元。零件是机器的单元。 7）、机器的工作部分须完成机器的动作，且处于整个传动的。 8）、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。 9）、构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。 3、判断题 1)、构件都是可动的。（） 2）、机器的传动部分都是机构。（） 3）、互相之间能作相对运动的物件是构件。（） 4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。（）5）、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。（） 6）、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。（）
7）、机构中的主动件和被动件，都是构件。（） 2 填空题答案 1）、构件2）、构件3）、代替机械功4）、相对运动5）、传递转换6）、运动制造7）、预定终端8）、中间环节9）、确定有用构件 3判断题答案 1）、√2）、√3）、√4）、√5）、×6）、√7）、√
《简单机械》单元测试题(含答案) 一、简单机械选择题 1．如图所示,用滑轮组提升重物时,重200N 的物体在5s 内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F 为120N,如果不计绳重及摩擦,则提升重物的过程中 A ．绳子自由端被拉下3m B ．拉力F 做的功为200J C ．滑轮组的机械效率是83.3% D ．拉力F 的功率是40W 【答案】C 【解析】 【详解】 A 、物重由两段绳子承担，因此，当物体提升1m 时，绳子的自由端应被拉下2m ，故A 错误； B 、拉力为120N ，绳子的自由端应被拉下2m ，则拉力做功为： ，故B 错误； C 、滑轮组的机械效率，故C 正确； D 、拉力F 的功率，故D 错误． 故选C ． 【点睛】 涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，弄清楚这些功后，求效率和功率就显得简单了。 2．如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB 为一可绕固定点O 转动的轻质杠杆，已知:1:2OA OB =，A 端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg ． 当铝球一半体积浸在水中，在B 端施加3.5N 的竖直向下的拉力F 时，杠杆恰好在水平位置平 衡．（33 2.710/kg m ρ=?铝，10/g N kg = ）下列结果正确的是 A ．该铝球空心部分的体积为33110m -? B ．该铝球的体积为33310m -?
C ．该铝球受到的浮力为20N D ．该铝球受到的浮力为40N 【答案】C 【解析】 【分析】 根据密度的公式得到铝球实心部分的体积，根据杠杆的平衡条件得到A 端的拉力，铝球在水中受到的浮力等于重力减去A 端的拉力，根据阿基米德原理求出排开水的体积，从而得出球的体积，球的体积减去实心部分的体积得到空心部分的体积． 【详解】 铝球实心部分的体积：3333 2.71102.710/m kg V m kg m ρ -= = =??实， 由杠杆平衡的条件可得：F A × OA=F B ×OB ，2 3.571 A B OB F F N N OA ==?=， 铝球受到的浮力： 2.710/720F G F mg F kg N kg N N =-=-=?-=浮， 铝球排开水的体积：3333 20210110/10/F N V m g kg m N kg ρ-===???浮排水， 铝球的体积：3 3 3 3 22210410V V m m --==??=?球排， 则空心部分的体积：4 3 3 3 3 3 410110310V V V m m m ---=-=?-?=?空球实． 【点睛】 本题考查杠杆和浮力的题目，解决本题的关键知道杠杆的平衡条件和阿基米德原理的公式． 3．如图所示，用滑轮组在4s 内将重为140N 的物体匀速提升2m ，若动滑轮重10N ，石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是 A ．拉力F 为75N B ．绳子自由端向上移动了4m C ．滑轮组的机械效率约为93.3% D ．提升200N 重物时，滑轮组机械效率不变 【答案】C 【解析】 【详解】 A ． 由图可知，n =3，不计摩擦及绳重，拉力：
第二章 4．在平面机构中，具有两个约束的运动副是移动副或转动副；具有一个约束的运动副是高副。 5．组成机构的要素是构件和转动副；构件是机构中的_运动_单元体。 6．在平面机构中，一个运动副引入的约束数的变化范围是1-2。 7．机构具有确定运动的条件是_（机构的原动件数目等于机构的自由度）。 8．零件与构件的区别在于构件是运动的单元体，而零件是制造的单元体。 9．由M个构件组成的复合铰链应包括m-1个转动副。 10．机构中的运动副是指两构件直接接触所组成的可动联接。 1．三个彼此作平面平行运动的构件共有3个速度瞬心，这几个瞬心必定位于同一直线上。 2．含有六个构件的平面机构，其速度瞬心共有15个，其中有5个是绝对瞬心，有10个是相对瞬心。3．相对瞬心和绝对瞬心的相同点是两构件相对速度为零的点，即绝对速度相等的点， 不同点是绝对瞬心点两构件的绝对速度为零，相对瞬心点两构件的绝对速度不为零。 4．在由N个构件所组成的机构中，有(N-1)(N/2-1)个相对瞬心，有N-1个绝对瞬心。 5．速度影像的相似原理只能应用于同一构件上_的各点，而不能应用于机构的不同构件上的各点。6．当两构件组成转动副时，其瞬心在转动副中心处；组成移动副时，其瞬心在移动方向的垂直无穷远处处；组成纯滚动的高副时，其瞬心在高副接触点处。 7．一个运动矢量方程只能求解____2____个未知量。 8．平面四杆机构的瞬心总数为_6__。 9．当两构件不直接组成运动副时，瞬心位置用三心定理确定。 10．当两构件的相对运动为移动，牵连运动为转动动时，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为a*kc2c3，方向与将vc2c3沿ω2转90度的方向一致。 1．从受力观点分析，移动副的自锁条件是驱动力位于摩擦锥之内， 转动副的自锁条件是驱动力位于摩擦圆之内。 2．从效率的观点来看，机械的自锁条件是η＜0。 3．三角形螺纹的摩擦力矩在同样条件下大于矩形螺纹的摩擦力矩，因此它多用于联接。 4．机械发生自锁的实质是无论驱动力多大，机械都无法运动。 F方向的方法是与2构件相对于1 5．在构件1、2组成的移动副中，确定构件1对构件2的总反力 R 12 构件的相对速度V12成90度+fai。 6．槽面摩擦力比平面摩擦力大是因为槽面的法向反力大于平面的法向反力。 7．矩形螺纹和梯形螺纹用于传动，而三角形（普通）螺纹用于联接。 8．机械效率等于输出功与输入功之比，它反映了输入功在机械中的有效利用程度。 9．提高机械效率的途径有尽量简化机械传动系统，选择合适的运动副形式， 尽量减少构件尺寸，减少摩擦。 1．机械平衡的方法包括、平面设计和平衡试验，前者的目的是为了在设计阶段，从结构上保证其产生的惯性力最小，后者的目的是为了用试验方法消除或减少平衡设计后生产出的转子所存在的不平衡量_。2．刚性转子的平衡设计可分为两类：一类是静平衡设计，其质量分布特点是可近似地看做在同一回转平面内，平衡条件是。∑F=0即总惯性力为零；另一类是动平衡设计，其质量分布特点是不在同一回转平面内，平衡条件是∑F=0，∑M=0。 3．静平衡的刚性转子不一定是动平衡的，动平衡的刚性转子一定是静平衡的。 4．衡量转子平衡优劣的指标有许用偏心距e，许用不平衡质径积Mr。
第十二章 《简单机械》单元测试题 班级： 姓名： 得分： 一、选择题（每小题2分，共30分） 1．以下工具：①钢丝钳；②镊子；③扳手；④扫帚；⑤钓鱼竿；⑥瓶盖起子，在正常使用情况下属于省力杠杆的是 （ ） A 、①③⑥ B 、②④⑤ C 、①④⑤ D 、②③⑥ 2．在制药时为了从溶液中提取抗菌素，要用加热的方法使水沸腾而除去水分，但抗菌素不能在超过80℃的温度下提取，应采用的办法是 （ ） A 、用微火加热使其沸腾 B 、降低容器内的气压，使水的沸点低于80℃ C 、缩短加热沸腾的时间 D 、增加容器内的气压，使水的沸点低于80℃ 3．关于浮力，下列说法中正确的是 （ ） A 、浮力的大小等于物体的重力 B 、浮力的大小等于物体排开液体的重力 C 、浮力的大小等于容器中液体受到的重力 D 、浮力的大小等于同体积的液体的重力 4．关于平衡力，下列说法正确的是 （ ） A 、物体在平衡力的作用下一定保持静止状态 B 、作用在物体上的两个力的三要素完全相同，这两个力一定是平衡力 C 、物体受到重力和拉力的作用，这两个力方向相反，它们一定是平衡力 D 、运动物体在平衡力的作用下一定保持匀速直线运动状态 5．用剪刀剪叠得较厚的纸片时，用剪刀的尖部不易剪断，而用中部就容易些，这是因为 （ ） A 、增大了动力 B 、减小了阻力 C 、减小了阻力臂 D 、增大了动力臂 6．在家庭的浴室中，为了防止地面沾水使人打滑跌倒，下列采取的措施错误的是（ ） A 、浴室地面上应铺上带有凸凹花纹的地砖 B 、人沐浴时穿的拖鞋鞋底带有凸凹花纹 C 、脚底下放一条毛巾 D 、穿上平底的塑料拖鞋 7．关于滑轮，下列说法错误的是 （ ） A 、使用定滑轮不省力，但是能改变动力的方向 B 、使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向 C 、定滑轮实质是个等臂杠杆 D 、动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆 8．如图所示的杠杆，O 为支点，B 点挂一重物G ， 在A 点分别施力F 1、F 2、F 3，使杠杆平衡，这三个 力中最小的是 （ ） A 、F 1 B 、F 2 C 、F 3 D 、无法确定 9．用下图所示的装置匀速提升重物G ，若摩擦和动滑轮重均不计，那么需要的拉力F 最大的是 （ ） A 、甲 B 、乙 C 、丙 D 、丁 10．某同学去水族宫参观各种海洋鱼类时，一直没有看到深海里面的鱼，如水母、星光鱼、巨口鱼等， 他很纳闷， 3 甲 乙 丙 丁
第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。 答：转动副成为周转副的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和； （2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。 当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。 因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a 曲柄摇杆机构 图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。试问: 1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在? 2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?
第3题图
5、如图所示四种情景中，人对物体做了功的是（ ） 6、粗糙水平地面上有一个重为100N 的物体，用20N 的水平拉力使其在10s 内匀速前进了10m ，在此过程中 A. 重力做功的功率为100W B ．支持力做功的功率为100W C ．拉力做功的功率为200W D ．拉力做功的功率为20W 7、一根杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，用它称得质量比被称物体的实际质量将 （ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 相等 D. 无法确定 8、图中是一个两面光滑的斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC 和BC 斜面受拉力匀速运动到C 点，所需拉力分别为F A 、F B ，所做功分别为W A 、W B ，则： A 、F A ＝F B ，W A ＝W B B 、F A ＜F B ，W A ＝W B C 、F A ＜F B ，W A ＜W B D 、F A ＞F B ，W A ＞W B 9、将50N 的物体从一楼提到三楼，分别采用三种方法，做功最少的是（ ） A ．用手直接提上去 B ．用滑轮组提上去 C ．用定滑轮提上去 D ．三种方法做功相同 10、如图所示，工人用250N 的力将重400N 的物体匀速提升2m ，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为( ) A ．80% 800J B ．80% 1000J C ．62.5% 200J D ．80% 200J
二、填空题（每空1分，共25分） 11、剪钢丝的老虎钳是一个_________杠杆, 实验室天平是一个 杠杆,夹取砝码的镊子是一个________杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。 12、对于定滑轮，它的动力臂______阻力臂，所以使用定滑轮__ ____力，升国旗用的旗杆顶上安装滑轮是为了 ；对于动滑轮来说，当动力的方向竖直向上拉时，它的动力臂是阻力臂的__ ___倍，所以使用动滑轮可以_ _ 13、功包括两个必要的因素：一是___ ____ ___ ，二是_____ ____________ 。 14、两台机器的功率之比为3：1 ，它们做同样多的功，所需时间之比为___ ___，在相同时间内做功之比为___ ___。 15、提高机械效率的方法：一是________ ______ ，二是_____ _________ 。 16、有一杠杆，动力臂是阻力臂的３倍，则动力大小是阻力大小的 倍，这是一根 _ __（省、费）力杠杆。 17、用一只木桶通过滑轮组到井下取水，第一次取半桶水，第二次取满桶水（摩擦不计）。两次比较：额外1W 12:η额外W 2η（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 18.如图，慢慢将一根电线杆竖起；（1）若力的方向总是竖直向上，在电线杆竖直抬起的过程中，力的大小将 （选“增大”“减小”或“不变”）（2）若力的方向总和杆垂直，则提起的过程中，力的大小 将 （选“增大”“减小”或“不变”） 19、如图所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋重为180N 的面粉，所用的拉力为100N ，则动滑轮的机械效率为 ；如果用此动滑轮匀速提起一袋质量为25kg 的大米，当拉绳子的速度 为 m/s 时，拉力的功率为54W ．（绳重与摩擦不计） 20、用一个动滑轮匀速提升质量为20kg 的物体，所用竖直向上的拉力