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一、计算题

1． 图1所示平面机构中，曲柄OA=R，以角速度绕O 轴转动。齿条AB 与半径为轮相啮合，并由曲柄销A 带动。求当齿条与曲柄的交角

时，齿轮的角速度。

的齿

图1

【答案】速度分析，如图2所本。

图2

由速度投影定理可得其中解得所以

2． 为减弱发动机的扭振, 在图1所示曲轴上点C 加装一单摆CA. 设摆质量为m , CA=1, OC=a, 曲轴以匀角速度绕轴转动时, 此单摆可作微幅摆动, 忽略重力, 求此单摆的振动频率

.

图1

【答案】选圆盘为动坐标系, 则动坐标系以匀角速度绕轴O 转动, 非惯性系动力学方程为:

忽略重力, 单摆的受力分析如图2所示

.

图2

将式①沿投影可得:

其中,

又因为,

所以,

所以式②可化为:

当摆角很小时, 有

得到单摆运动方程为:

得单摆的固有频率为:

3． 图所示的水平摆和铅垂摆都处于重力场中, 杆重不计, 摆长度1、弹簧刚度系数A 以及摆锤质量m 都是相同的. 试问两个摆微幅摆动的固有频率是否相同？如果二者都脱离了重力场, 其固有频率是否相同？又, 图中的弹簧方向都与摆杆垂直, 如弹簧与摆杆成45°角连接, 其固有频率有什么不同？

图

【答案】摆杆水平与铅垂放置, 其固有频率不相同, 因为摆杆铅垂并沿横向摆动时, 重力对转轴有力矩, 为恢复力之一；而摆杆水平并沿铅垂线微小摆动时, 重力对转轴的力矩不变, 不构成恢复力. 若无重力场, 有质量而无重力作用, 摆杆任意放置都不改变其固有频率.

当弹簧与摆杆成45°时, 弹簧变形量减小为力”将减小为倍, 固有频率降低

4． 两均质杆

和

倍,

力臂减小为

倍, 因而对水平摆杆, 其“恢复

对于铅垂摆杆, 固有频率也将有所降低.

与

均铅垂, 而AB 水

上端铰支固定, 下端与杆AB 铰链连接, 静止时

的最大偏角

.

平, 如图1所示. 各铰链均光滑, 三杆质量皆为m , 且右的碰撞力, 该力的冲量为I , 求碰撞后杆

如在铰链A 处作用一水平向

图1

【答案】

分别取

AB 为研究对象, 其运动分析如图2所示