机械原理题库第九章机械的平衡汇总
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北师大版八年级物理下册第九章机械和功专题练习考试时间:90分钟;命题人:物理教研组考生注意:1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。
第I卷(选择题 30分)一、单选题(10小题,每小题3分,共计30分)1、小明同学在日常生活中,观察到汽车上坡时,驾驶员通常要换成低速挡,以减小汽车的行驶速度,驾驶员这样做的主要目的是()A.省油B.安全C.增大热机效率D.增大爬坡的牵引力2、利用四个相同的滑轮组成如图所示的甲乙两个滑轮组。
用同样的时间,把质量相等的物体提升相同的高度,则关于所用的拉力 F 甲和 F 乙,拉力做的功W 甲和W 乙,拉力的功率P 甲和P 乙,机械效率分别η 甲和η 乙(忽略绳重与摩擦),下列关系式正确的是()A.F 甲<F 乙η 甲>η 乙B.W 甲>W 乙 P 甲>P 乙C.W 甲=W 乙 P 甲=P 乙D.F 甲>F 乙η 甲>η 乙3、2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京,北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。
在某场馆建设中,采用如图所示的装置,滑轮组悬挂在水平支架上,工人站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A在5s内匀速上升了1m.已知物体A重400N,该工人重500N,两个滑轮质量相等,不计滑轮组的绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为80%.关于该过程,下列说法正确的是()A.水平地面对工人的支持力为300NB.动滑轮重为50NC.人对绳子拉力的功率为120WD.支架受到滑轮组的拉力为850N4、物体在自由下落过程中运动速度会越来越快。
第一章 绪论1. 填空题1)零件是机器中的 单元体;构件是机构中的 单元体。
2)内燃机中的连杆属于 。
A .零件 B.机构 C.构件3)机器与机构的主要区别是: 。
A.机器较机构运动复杂;B.机器能完成有用的机械功或转换能量;C.机器能变换运动形式。
4)一种相同的机构 机器。
A . 只能组成相同的 B.可以组成不同的 C.只能组成一种2.简答题1) 什么是机械、机器、机构、构件、零件?各举一例说明。
2)《机械原理》课程研究的对象与内容是什么?第二章 平面机构的结构分析1. 填空题1)两构件通过点或线接触而构成的运动副为 ;它引入 个约束。
两构件通过面接触而构成的运动副为 ,它引入 个约束。
2)根据平面机构组成原理,任何机构都可看成是由 加 和 组成。
3)机构中相对静止的构件称为 ,机构中按给定运动规律运动的构件称为 。
4)杆组是自由度等于 的运动链。
A .1 B.0 C .原动件数5)某机构为Ⅲ级机构,那么该机构应满足的必要充分条件是 。
A .至少含有一个Ⅲ级杆组 B.至少含有三个基本杆组 C .含有基本机构和二个基本杆组6) 机构中只有一个 。
A .原动件 B.从动件 C .机架7)有两个平面机构的自由度都等于1,现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构,这时其自由度等于 。
A .1 B.0 C .22. 计算分析题1)画出下图所示各机构的运动简图。
(c) (a)A B C D2)计算下图所示各机构的自由度并判断机构是否具有确定的运动。
(在计算中,如有复合铰链、局部自由度和虚约束应说明)3)下面所示两图分别为一机构的初拟设计方案。
试:计算图示各机构的自由度,如有复合铰链,局部自由度和虚约束需说明。
分析其设计是否合理,如此初拟方案不合理,请用简图表示其修改方案,4)分析右图所示机构的杆组组成,画图表示拆杆组过程并指出各级杆组的级别和机构的级别。
① 若构件1为机架、构件5为原动件,分析机构组成;② 若构件2为机架、构件3为原动件,分析机构组成。
机械振动三、基础知识 1、简谐运动的概念①简谐运动的定义:____________________________________________________________。
②简谐运动的物体的位移x 、回复力F 、加速度a 、速度v 、动能E K 、势能E P 的变化规律: A .在研究简谐运动时位移的起点都必须在平衡位置处。
B .在平衡位置:位移最小、回复力最小、加速度最小;速度最大、动能最大。
C .在离开平衡位置最远时:_________________________________________。
D .振动中:注意以上各量的矢量性和对称性。
③简谐运动机械能守恒,但机械能守恒的振动不一定时简谐运动。
④注意:A .回复力是效果力。
B .物体运动到平衡位置不一定处于平衡状态。
C .简谐运动定义式F=-K x 中的K 不一定是弹簧的劲度系数。
2、总体上描述简谐运动的物理量①振幅A :______________________称为振幅。
它是描述振动______的物理量。
它是__量。
简谐运动的振幅不变,而位移在时刻变化。
②周期T 和频率f :_________________________________称为周期T,它是_____量,单位是秒;________________________________称为振动频率,单位是赫兹(Hz )。
周期和频率都是描述___________的物理量,它们的关系是:T=1/f 。
它们与______无关,由_________________决定,因而以叫_______周期,或______频率。
3、单摆①单摆的概念:在细线的一端拴一个小球,另一端固定在悬点上,________________可忽略,线长远大于球的直径,这样的装置叫单摆。
②单摆的特点:A .单摆是实际摆的理想化,是一个理想模型;B .单摆的等时性,在振幅很小的情况下,单摆的振动周期与___________________无关;动C.单摆的回复力由_______________________提供,当最大摆角α<100时,单摆的振动是简谐运动,其振动周期T=__________。
机械原理第九章凸轮机构及设计的位移方程为:1) 推程:0δδh s = ,()︒≤≤1500δ 2)回程:等加速段 2022δh h s -= ,()︒≤≤600δ 等减速段()20202δδδ'-'-=h s , ()︒≤≤︒12060δ计算各分点的位移值如下:取mm mm l 1=μ作图如下:题9-4试以作图法设计一对心平底直动推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。
设已知凸轮基圆半径r 0=30mm ,推杆平底与导轨的中心线垂直,凸轮顺时针方向等速转动。
当凸轮转过150°时,推杆以五次多项式运动上升20mm ;再转过120°,推杆又以余弦加速度运动回到原位;凸轮转过其余90°时,推杆静止不动。
解:推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为:1) 推程:()()()55044033061510δδδδh h h s +-= ()︒≤≤1500δ2)回程:()[]2cos 10δδπ'+=h s ()︒≤≤1200δ计算各分点的位移值如下:取mm mm l 1=μ作图如下:题9-5试以作图法设计一摆动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。
已知l OA=55mm,r0=25mm,l AB=50mm,r r=8mm。
凸轮逆时针方向等速转动,要求当凸轮转过180°时,推杆以余弦加速度运动向上摆动φm=25°;转过一周中的其余角度时,推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。
解:推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为:1) 推程: ()[]2c os 10δδπϕϕ'-=m ()︒≤≤1800δ2)回程:()()()[]πδπδδϕϕ22sin 100'+'-=m , ()︒≤≤1800δ计算各分点的角位移值如下:题9-6图示为一偏置滚子推杆盘形凸轮机构。
已知凸轮轮廓由三段圆弧和一段直线组成。
它们的圆心分别为O、O'及O",半径分别为r=18mm,r'=36mm及r"=5mm,偏距e=8mm。
三、单摆1、单摆:在细线的一端拴一小球,另一端固定在悬点上,如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略,线长又比球的直径大得多,这样的装置就叫做单摆2、单摆是实际摆的理想化模型3摆长:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离 L=L0+R4偏角:摆球摆到最高点时,细线与竖直方向的夹角(偏角一般小于5°) 2、单摆的回复力:平衡位置是最低点 ,kx F -=回回复力是重力沿切线方向的分力,大小为mg sin θ,方向沿切线指向平衡位置单摆的周期只与重力加速度g 以及摆长L 有关。
所以,同一个单摆具有等时性 重力加速度g:由单摆所在的空间位置决定。
纬度越低,高度越高,g 值就越小。
不同星球上g 值也不同。
单摆作简谐运动时的动能和重力势能在发生相互转化,但机械能的总量保持不变,即机械能守恒。
小球摆动到最高点时的重力势能最大,动能最小;平衡位置时的动能最大,重力势能最小。
若取最低点为零势能点,小球摆动的机械能等于最高点时的重力势能,也等于平衡位置时的动能。
例一:用下列哪些材料能做成单摆( AF )悬线:细、长、伸缩可以忽略摆球:小而重(即密度大) A.长为1米的细线 B 长为1米的细铁丝 C.长为0.2米的细丝线D.长为1米的麻绳E.直径为5厘米的泡沫塑料球F.直径为1厘米的钢球G.直径为1厘米的塑料球H.直径为5厘米的钢球例2.一摆长为L 的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少?例3、有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。
已知该单摆在海平面处的周期是T 0,当气球停在某一高度时,测得该单摆周期为T 。
求该气球此时离海平面的高度h 。
把地球看作质量均匀分布的半径为R 的球体。
gL T π35=例7.如图所示为一单摆的共振曲线,求:1。
该单摆的摆长约为多少?(近似认为g=2m/s 2)2共振时摆球的最大速度大小是多少?③若摆球的质量为50克,则摆线的最大拉力是多少?例11.如图所示,在一根张紧的水平绳上,悬挂有 a 、b 、c 、d 、e 五个单摆,让a 摆略偏离平衡位置后无初速释放,在垂直纸面的平面内振动;接着其余各摆也开始振动。
第9章作业9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段s 一δ、 v 一δ、α一δ曲线,并指出哪些地方有刚性冲击,哪些地方有柔性冲击?答 凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上,使构件产生强烈的冲击;而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上,使构件产生的冲击。
s-δ, v-δ, a-δ曲线见图。
在图9-1中B ,C 处有刚性冲击,在0,A ,D ,E 处有柔性冲击。
9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免?答 在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时,凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象:凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。
变尖的工作廓线极易磨损,使推杆运动失真.使推杆运动规律达不到设计要求,因此应设法避免。
变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径.减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。
9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?答 力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。
因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构,由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F ,而是推杆所受的封闭力.其不存在自锁的同题,故允许采用较大的压力角。
但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。
也需限定较大的许用压力角。
而对于几何形状封闭的凸轮机构,则需要考虑自锁的问题。
许用压力角相对就小一些。
9—4一滚子推杆盘形凸轮机构,在使用中发现推杆滚子的直径偏小,欲改用较大的滚子?问是否可行?为什么?答 不可行。
因为滚子半径增大后。
凸轮的理论廓线改变了.推杆的运动规律也势必发生变化。
avsδδδ3/π3/2ππ3/4π3/5ππ2题9-1图9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构,在使用中发现推程压力角稍偏大,拟采用推杆偏置的办法来改善,问是否可行?为什么?答 不可行。
第6章机械的平衡6.1 复习笔记一、机械平衡的目的及内容1.机械平衡的目的(1)设法将构件的不平衡惯性力加以平衡以消除或减小其不良影响;(2)对于利用不平衡惯性力产生的振动来工作的机械,则需考虑如何合理利用不平衡惯性力的问题。
2.机械平衡的内容(1)绕固定轴回转的构件的惯性力平衡绕固定轴回转的构件统称为转子,分为刚性转子和挠性转子。
①刚性转子的平衡a.刚性转子的定义在工作过程中产生的弹性形变甚小的转子称为刚性转子。
b.特点第一,刚性较好,共振转速较高;第二,工作转速低于(0.6~0.75)n c1(n c1为转子的第一阶临界转速)。
c.平衡理论刚性转子的平衡按理论力学中的力系平衡来进行。
d.转子的静平衡和动平衡第一,转子的静平衡只要求其惯性力平衡,称为转子的静平衡;第二,转子的动平衡同时要求其惯性力和惯性力矩平衡,称为转子的动平衡。
②挠性转子的平衡a.挠性转子的定义在工作过程中产生较大的弯曲变形,使其惯性力显著增大的转子称为挠性转子。
b.特点第一,质量和跨度很大;第二,径向尺寸较小,共振转速较低;第三,工作转速n很高(n≥(0.6~0.75)n c1)。
c.平衡理论挠性转子的平衡原理是基于弹性梁的横向振动理论。
(2)机构的平衡作往复移动或平面复合运动的构件,其所产生的惯性力无法在该构件本身上平衡,必须研究整个机构使各运动构件惯性力的合力和合力偶得到完全或部分平衡,以消除或降低最终传到机械基础上的不平衡惯性力,满足上述条件的平衡称为机械在机座上的平衡。
二、刚性转子的平衡计算1.刚性转子的静平衡计算(1)静不平衡①定义 由于质心不在回转轴心上而使转子在静态时表现出来的不平衡现象称为静不平衡。
②特点a .对象为转子轴向宽度b 与其直径D 之比b/D <0.2的转子;b .转子的质心不在回转轴线上,当其转动时,偏心质量就会产生离心惯性力。
(2)静平衡的计算如图6-1-1所示为一盘状转子,已知其具有偏心质量m 1、m 2,各自的回转半径为r 1、r 2,转子角速度为ω。
02401、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。
02402、回转构件的直径D和轴向宽度b之比bD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。
02403、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。
02404、刚性转子静平衡的力学条件是 ,而动平衡的力学条件是 。
02405、图示两个转子,已知2211rmrm,转子a是 不平衡的,转子b是 不平衡的。
a)b)
02406、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。
02407、回转构件的直径D和轴向宽度b之比bD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。 02408、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。
02409、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。
02410、机构总惯性力在机架上平衡的条件是 。
02411、在图示a、b、c三根曲轴中,已知44332211rmrmrmrm,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。
02412、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。
02413、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。
02414、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。( )
02415、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。- - - - - ( )
02416、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。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( )
02417、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。 - - ( ) 02419、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。 ( )
02420、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。- - - - - - - ( )
02421、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。 - - - - - - - - - - - - - - ( )
02422、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。-- - - - - - - - - - - ( )
02423、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。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( )
02424、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DCBA来达到。条件是BAABll,CBBCll,
DCCDll,各杆件质量分布和大小相同。 - - - - - - - - - - - - - - ( ) 02425、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0bF)
B)静平衡(合惯性力0bF) C)完全不平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM) D)动平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM)
02426、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0bF)
B)静平衡(合惯性力0bF) C)完全不平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM) D)动平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM) 02427、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0bF)
B)静平衡(合惯性力0bF) C)完全不平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM) D)动平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM)
02429、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
02430、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0bF)
B) 静平衡(合惯性力0bF) C) 完全不平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM) D) 动平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM)
02431、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0bF) B) 静平衡 (合惯性力0bF) C) 完全不平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM) D) 动平衡(合惯性力0bF,合惯性力矩0bM)
02432、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bamm,barr,ba,
当正确选择平衡质量的质径积aarm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。
02433、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bm,当合理选
择平衡质量质径积bbrm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。 02434、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m,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。
02435、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 CBA。设滑块C和 C质量相等,
BAABll, CBBCll,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。 02436、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 CBA,给定 BAABll, CBBCll,滑块C和 C的质量都为m,
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。
02437、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?
02438、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。
02439、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?
02440、图示刚性转子是否符合动平衡条件,为什么?
02441、在图示曲轴上,四个曲拐位于同一平面内,若质径积44332211rmrmrmrm,231lll,试判断该曲轴是否符合动平衡条件?为什
么?