2025年大學(xué)機(jī)械原理（機(jī)械動力學(xué)）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分)1.機(jī)械動力學(xué)主要研究機(jī)械在力作用下的（）。A.運(yùn)動規(guī)律B.受力分析C.能量轉(zhuǎn)換D.以上都是2.機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生速度波動的主要原因是（）。A.機(jī)器中存在往復(fù)運(yùn)動構(gòu)件B.機(jī)器中各構(gòu)件的質(zhì)量分布不均勻C.外界對機(jī)器的輸入功和輸出功不相等D.機(jī)器的啟動和停車3.在機(jī)械系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)刃?gòu)件的角速度為常數(shù)時，作用在等效構(gòu)件上的等效轉(zhuǎn)矩（）。A.為零B.為常數(shù)C.隨時間變化D.與角速度成正比4.為了減小機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時的速度波動，應(yīng)在機(jī)械中安裝（）。A.聯(lián)軸器B.離合器C.調(diào)速器D.制動器5.已知某機(jī)器的等效轉(zhuǎn)動慣量為常數(shù)，當(dāng)機(jī)器以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，其動能為（）。A.1/2Jω2B.Jω2C.2Jω2D.4Jω26.機(jī)械系統(tǒng)的等效質(zhì)量（或等效轉(zhuǎn)動慣量）是根據(jù)（）相等的原則確定的。A.動能B.動量C.功率D.力7.在計算機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量時，對于作直線運(yùn)動的構(gòu)件，應(yīng)將其質(zhì)量（）到等效構(gòu)件上。A.乘以構(gòu)件的速度B.除以構(gòu)件的速度C.乘以構(gòu)件速度的平方D.除以構(gòu)件速度的平方8.某機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je=10kg·m2，當(dāng)作用在等效構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩Me=20N·m時，等效構(gòu)件的角加速度α為（）。A.0.5rad/s2B.1rad/s2C.2rad/s2D.4rad/s29.機(jī)器的周期性速度波動是由（）引起的。A.機(jī)器中存在往復(fù)運(yùn)動構(gòu)件B.機(jī)器中各構(gòu)件的質(zhì)量分布不均勻C.外界對機(jī)器的輸入功和輸出功呈周期性變化D.機(jī)器的啟動和停車10.為了調(diào)節(jié)機(jī)器的周期性速度波動，可在機(jī)器中安裝（）。A.飛輪B.調(diào)速器C.離合器D.制動器第II卷（非選擇題，共70分）11.簡答題：簡述機(jī)械動力學(xué)的研究內(nèi)容。(10分)12.簡答題：說明飛輪在機(jī)械中的作用。(10分)13.計算題：已知某機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je=5kg·m2，作用在等效構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩Me隨時間t的變化規(guī)律為Me=10sin(2πt)N·m，試求等效構(gòu)件在0到1s內(nèi)的角位移變化量。(20分)14.分析題：材料：某機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)其速度波動較大，經(jīng)分析得知，機(jī)器的等效轉(zhuǎn)動慣量較大，且外界輸入功和輸出功的變化較為頻繁。問題：請分析該機(jī)器速度波動較大的原因，并提出改進(jìn)措施。(15分)15.設(shè)計題：材料：設(shè)計一個小型機(jī)械系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動，且具有一定的過載能力。已知該系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)速為1000r/min，等效轉(zhuǎn)動慣量為2kg·m2，最大轉(zhuǎn)矩為50N·m。問題：請設(shè)計一個合適的飛輪，并說明其設(shè)計依據(jù)。(15分)答案：1.D2.C3.B4.C5.A6.A7.D8.C9.C10.A11.機(jī)械動力學(xué)主要研究機(jī)械在力作用下的運(yùn)動規(guī)律、受力分析、能量轉(zhuǎn)換以及機(jī)械的振動等內(nèi)容。它通過建立動力學(xué)模型，分析機(jī)械系統(tǒng)的動態(tài)性能，為機(jī)械的設(shè)計、優(yōu)化和控制提供理論依據(jù)。12.飛輪在機(jī)械中的作用主要有：1.儲存和釋放能量，減小速度波動；2.提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性；3.當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)過載時，飛輪可在一定程度上吸收能量，保護(hù)其他零部件。13.由角加速度α=Me/Je，可得α=10sin(2πt)/5=2sin(2πt)rad/s2。根據(jù)角加速度與角位移的關(guān)系θ=∫αdt，在0到1s內(nèi)，θ=∫?12sin(2πt)dt=-1/π[cos(2πt)]?1=2/πrad。14.原因：機(jī)器等效轉(zhuǎn)動慣量較大，使得系統(tǒng)慣性大，速度變化困難；外界輸入功和輸出功變化頻繁，導(dǎo)致能量供需不平衡。改進(jìn)措施：適當(dāng)減小等效轉(zhuǎn)動慣量，如優(yōu)化構(gòu)件質(zhì)量分布；采用調(diào)速裝置，使輸入功和輸出功更好匹配，減小速度波動。15.首先計算飛輪所需的轉(zhuǎn)動慣量Jf。根據(jù)動能定理，飛輪應(yīng)儲存的能量為E=1/2Jfω2，當(dāng)機(jī)器過載時，飛輪釋放能量以維持轉(zhuǎn)