2018年安徽农业大学工学院821机械原理与设计之机械原理考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 图所示为自动弧焊机的送丝装置, 送丝头在装卸工件及焊接时需作上下运动。由于设计中存在一些问题, 发现在工作中送丝头上下不顺畅, 以致电动机发热甚至烧毁。试分析发生故障的可能原因, 并提出改进方法。
图
【答案】当螺纹升角小于或等于螺旋副的摩擦角时, 螺杆中的螺旋副满足自锁条件, 该送丝装置在运行过程中, 将会导致送丝头上下运行不顺畅, 严重时电动机会发热甚至烧毁。
改进方法:选择螺纹升角大于螺旋副摩擦角的螺杆。
2． 在什么情况下机械才会作周期性速度波动? 速度波动有何危害? 如何调节？
【答案】周期性速度波动:作用在机械上的等效驱动力矩与等效阻力矩并不时时相等, 某一时段内其驱动功和阻抗功往往不相等, 致使机器出现盈功或亏功, 等效构件的角速度也随之上升和下降, 产生速度波动。若在一个循环中等效驱动力矩作的功和等效阻力矩所作的功相等, 机器动能增量为零, 则等效构件的速度在一个运动循环的始末是相等的, 将发生周期性速度波动。
危害:速度波动会导致在运动副中产生附加的动压力, 并引起机械的振动, 降低机械的寿命、效率和工作质量。
调节方法:周期性速度波动的调节方法是增加等效构件的质量或转动惯量, 使等效构件的角加速度减小, 从而使机器的运转趋于平衡, 通常用安装飞轮来实现；
对非周期性速度波动的调节是设法使驱动力矩和阻力矩恢复平衡关系, 常用调速器来调节非周期性速度波动。
3． 图1(a)所示为建筑结构抗震试验的振动发生器。
该装置装在被试建筑的屋顶。由一电动机通过齿轮拖动两偏心重异向旋转(偏心重的轴在铅垂方向), 设其转速为150r/min,偏心重的质径积为, 求两偏心重同相位时和相位差为180°时,
总不平衡惯性力和惯性力矩的大小及变化情况。
图1(b)为大地重力测量计(重力计) 的标定装置, 设r=150mm, 为使标定平台的向心加速度近似于重力加速度
() , 同步带轮的角速度应为多大? 为使标定平台上升和下降均能保持相同的匀速回转, 在设计中应注意什么事项？
图1
【答案】(1)①两个偏心重同相位时, 任一时刻的位姿如图2(a)所示, 此时有:
总惯性力:
惯性力矩:
(a) (b)
图2 ②两个偏心重相位差为
总惯性力:
惯性力矩:
时, 任一时刻的位姿如图(b)所示, 此时有:
(c)
图2
(2)如图2(c)所示, 连接AB 两点, 由题知标定平台作平移运动, 则平台的速度和加速度与AB 连线上任一点的速度和加速度相同, 则当标定平台的向心加速度等于重力加速度时有
可得: 。
注意事项:(1)两齿轮应保持同步旋转；(2)同步带与齿轮啮合一致；(3)标定平台与两个齿轮的铰接点位置应相同。
4． 何谓少齿差行星传动? 摆线针轮传动的齿数差是多少? 在谐波传动中柔轮与刚轮的齿数差如何确定？
【答案】行星轮系中，当行星轮1与内齿轮2的齿数差
行星齿轮传动。
摆线针轮传动的齿数差为1。
谐波传动中，刚轮与柔轮的齿数差通常等于波数，即
。 时，就称为少齿差
二、分析计算题
5． 一机械系统的等效动力学模型如图(a)所示。已知稳定运转时期一个运动周期内等效阻力矩的变化规律如图(b)所示,
等效驱动力矩
件的平均速度为
(1)等效驱动力矩;
和最低转速;
, 试求安装在等效构件A 轴上飞轮的转动。试求: 为常数,
等效转动惯量为(为常数) 等效构(2)等效构件的速度波动系数以及等效构件的最高速度(3)若要求等效构件的许用速度波动系数为
惯量。
图
【答案】(1)由于一个周期内驱动力矩与阻力矩所做的功相等, 因此有:
(2)由上计算可知, 最大盈亏功为:
平均角速度为:
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