机械动力学期末复习题及答案.docx
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机械动力学期末复习题及答案
《机械动力学》期末复习题及答案
1、判断
1.机构平衡问题在本质上是一种以动态静力分析为基础的动力学综合，或动力学设计。
答案:
正确
2.优化平衡就是采用优化的方法获得一个绝对最佳解。
答案:
错误
3.惯性力的计算是建立在主动构件作理想运动的假定的基础上的。
答案:
正确
4.等效质量和等效转动惯量与机械驱动构件的真实速度无关。
答案:
正确
5.作用于等效构件上的等效力（或等效力矩）所作的功等于作用于系统上的外力所作的功。
答案:
错误
6.两点动代换后的系统与原有系统在静力学上是完全等效的。
答案:
错误
7.对于不存在多余约束和多个自由度的机构，动态静力分析是一个静定问题。
答案:
错误
8.摆动力的完全平衡常常会导致机械结构的简单化。
答案:
错误
9.机构摆动力完全平衡的条件是：
机构运动时，其总质心作变速直线运动。
答案:
错误
10.等效质量和等效转动惯量与质量有关。
答案:
错误
11.平衡是在运动设计完成之前的一种动力学设计。
答案:
错误
12.在动力分析中主要涉及的力是驱动力和生产阻力。
答案:
正确
13.当取直线运动的构件作为等效构件时，作用于系统上的全部外力折算到该构件上得到等效力。
答案:
正确
14.摆动力的平衡一定会导致机械结构的复杂化。
答案:
错误
15.机器人操作机是一个多自由度的闭环的空间机构。
答案:
错误
16.质量代换是将构件的质量用若干集中质量来代换，使这些代换质量与原有质量在运动学上等效
答案:
正确
17.弹性动力分析考虑构件的弹性变形。
答案:
正确
18.机构摆动力矩完全平衡的条件为机构的质量矩为常数。
答案:
错误
19.拉格朗日方程是研究约束系统静力动力学问题的一个普遍的方法。
答案:
正确
20.在不含有变速比传动而仅含定速比传动的系统中，传动比为常数。
答案:
正确
21.平衡分析着眼于全部消除或部分消除引起震动的激振力。
答案:
正确
22.通路定理是用来判断能否实现摆动力完全平衡的理论。
答案:
错误
23.无论如何，等效力与机械驱动构件的真实速度无关。
答案:
正确
24.综合平衡不仅考虑机构在机座上的平衡，同时也考虑运动副动压力的平衡和输入转矩的平衡。
答案:
正确
25.速度越快，系统的固有频率越大。
答案:
错误
26.平衡的实质就是采用构件质量再分配等手段完全地或部分地消除惯性载荷。
答案:
正确
27.优化综合平衡是一个多目标的优化问题，是一种部分平衡。
答案:
正确
28.机构摆动力完全平衡的条件为机构的质量矩为常数。
答案:
正确
29.当以电动机为原动机时，驱动力矩是速度的函数。
答案:
错误
30.为了使得等效构件的运动与机构中该构件的运动一致，要将全部外力等效地折算到该机构上这一折算是依据功能原理进行的。
答案:
正确
2、单选
1.动力学反问题是已知机构的（），求解输入转矩和各运动副反力及其变化规律。
A.运动状态
B.运动状态和工作阻力
C.工作阻力
D.运动状态或工作阻力
答案:
B
2.平衡的实质就是采用构件质量再分配等手段完全地或部分地消除（）。
A.加速度
B.角加速度
C.惯性载荷
D.重力
答案:
C
3.摆动力的完全平衡常常会导致机械结构的（）。
A.简单化
B.轻量化
C.复杂化
D.大型化
答案:
C
4.输入功大于输出功，其差值是（C）。
A.盈功
B.亏功
C.正功
D.负功
答案:
C
5.在含有连杆机构或凸轮机构等变速比传动的系统中，传动比仅与机构的（）有关。
A.速度
B.角速度
C.加速度
D.位置
答案:
D
6.在研究摆动力的平衡时，不涉及惯性力矩，可以采用（）。
A.静代换
B.动代换
C.静力代换
D.摆动力代换
答案:
A
7.以下几种方法中，不是机械刚体动力学研究的分析方法的是（）。
A.静力分析
B.动态静力分析
C.动力分析
D.弹性动力分析
答案:
D
8.机构摆动力完全平衡的条件为：
机构运动时机构的动量矩为（）。
A.0
B.关于速度的函数
C.关于质量的函数
D.常数
答案:
D
9.摆动力完全平衡的缺点有（）。
A.减少振动
B.减小摩擦
C.使机械结构复杂化
D.使机械体积增加
答案:
C
10.描述等效构件运动的方程式形式有（）。
A.能量形式
B.动量形式
C.加速度形式
D.平衡力形式
答案:
A
11.动态静力分析应用于（）。
A.动力学正问题
B.运动学正问题
C.动力学反问题
D.运动学反问题
答案:
C
12.长期以来人们用加配重使摆动力部分被平衡的方法来减小（）。
A.速度
B.体积
C.摩擦
D.振动
答案:
D
13.当取定轴转动的构件作为等效构件时，作用于系统上的全部外力折算到该构件上得到（）。
A.等效质量
B.等效转动惯量
C.等效力
D.等效力矩
答案:
B
14.在以下所有方法中，概念最清晰、易于理解的是（）。
A.广义质量代换法
B.线性独立矢量法
C.质量矩替代法
D.有限位置法
答案:
B
15.当以电动机为原动机时，驱动力矩是（）的函数。
A.加速度
B.角加速度
C.速度
D.角速度
答案:
D
16.在研究摆动力矩的平衡时，则必须采用（）。
A.静代换
B.动代换
C.静力代换
D.摆动力代换
答案:
B
17.不是现代机械设计的特征是（）。
A.大型化
B.精密化
C.高速化
D.轻量化
答案:
A
18.无法实现摆动力完全平衡的方法有（）。
A.加配重
B.合理布置机构
C.设置附加机构
D.减小体积
答案:
D
19.以下选项中，不能归为阻尼的是（）。
A.物体的内力
B.物体表面间的摩擦力
C.周围介质的阻力
D.材料的内摩擦
答案:
A
20.为了使得等效构件的运动与机构中该构件的运动一致，不能将（）等效地折算到该机构上。
A.全部外力
B.所有质量
C.所有转动惯量
D.全部内力
答案:
B
21.设机构中的活动构件数位6，含低副数目为2，含高副数目为3，则构件的自由度数为（）。
A.10
B.11
C.12
D.13
答案:
B
22.机构摆动力矩完全平衡的条件为机构的（）为常数。
A.质量矩
B.动量矩
C.转动惯量
D.惯性矩
答案:
B
23.等效质量和等效转动惯量与（）有关。
A.传动比
B.质量
C.转动惯量
D.等效力
答案:
A
24.优化平衡就是采用优化的方法获得一个（）。
A.绝对最佳解
B.相对最佳解
C.实际解
D.理论解
答案:
B
25.机器本身是振源，将其与地基隔离开来，以减少其对周围的影响，称为（）。
A.隔振
B.减振
C.被动隔振
D.主动隔振
答案:
D
26.机构运转中产生的惯性载荷造成的影响有（）。
A.提高机械的精度
B.提高机械的可靠性
C.加剧磨损
D.提高机械效率
答案:
C
27.机构的总质心为零的是（）。
A.总质心作匀速直线运动
B.总质心作变速直线运动
C.总质心作圆周运动
D.总质心作减速运动
答案:
A
28.可以引起机构在机座上的振动的是（）。
A.速度的变化
B.摆动力
C.速度的周期变化
D.加速度的变化
答案:
B
29.飞轮有（）的作用。
A.平衡器
B.储能器
C.加大系统加速度
D.减小系统惯性
答案:
B
30.当取直线运动的构件作为等效构件时，作用于系统上的全部（）折算到该构件上得到等效质量。
A.全部外力
B.质量和转动惯量
C.转动惯量
D.全部内力
答案:
B
3、多选
1.描述等效构件运动的方程式有（）。
A.能量形式
B.动量形式
C.力矩形式
D.平衡力形式
答案:
AC
2.机构的总质心为零，有（）这些可能。
A.总质心作匀速直线运动
B.总质心作变速直线运动
C.总质心作圆周运动
D.总质心静止不动
答案:
AD
3.作用在机械上的力有（）。
A.驱动力
B.重力
C.摩擦力
D.生产阻力
答案:
ABCD
4.工业机器人通常由（）组成。
A.执行机构
B.驱动装置
C.控制系统
D.传感系统
答案:
ABCD
5.以下选项中，与等效力有关的是（）。
A.外力
B.传动比
C.ωj/v
D.vk/v
答案:
ABCD
6.假定构件为刚体，且忽略构件的弹性变形的分析方法有（）。
A.静力分析
B.动态静力分析
C.弹性动力分析
D.动力分析
答案:
ABD
7.以下选项中，可以引起机构在机座上的振动的有（）。
A.速度的变化
B.摆动力
C.摆动力矩的周期变化
D.加速度的变化
答案:
BC
8.当取直线运动的构件作为等效构件时，作用于系统上的全部（）折算到该构件上得到等效质量。
A.全部外力
B.质量
C.转动惯量
D.全部内力
答案:
CB
9.机械系统运转的全过程可分为（）这几个阶段。
A.急停阶段
B.启动阶段
C.稳定运转阶段
D、停车阶段
答案:
BCD
10.计算轴的横向振动固有频率时，建立有限元模型的步骤是（）。
A.划分单元，建立广义坐标
B.单元动力学矩阵的计算
C.系统动力学矩阵的组集
D.支承条件的处理
答案:
ABCD
11.根据惯性载荷造成的危害，机构的平衡可分为以下几种（）。
A、机构在机座上的平衡
B、机构输入转矩的平衡
C、机构滑动副中动压力的平衡
D、运动副中动压力的平衡
答案:
ABD
12.以下选项中，以动态静力分析方法为基础计算出来的是（）。
A、运动副反力
B、平衡力矩
C、摆动力矩
D、摆动力
答案:
ABCD
13.在动力分析中，主要涉及的力是（）。
A、驱动力
B、重力
C、摩擦力
D、生产阻力
答案:
AD
14.以下选项中，可归为阻尼的有（）。
A、物体的内力
B、物体表面间的摩擦力
C、周围介质的阻力
D、材料的内摩擦
答案:
BCD
4、填空
1.从惯性载荷被平衡的程度看，平衡可分为（）、（）和（）。
答案:
部分平衡、完全平衡、优化综合平衡
2.用质量再分配实现摆动力的完全平衡，其分析方法主要有（）、（）、（）和（）。
答案:
广义质量代换、线性独立矢量法、质量矩替代法、有限位置法
3.针对机构运转中产生的惯性载荷所造成的三种危害，机构的平衡可分为（）、（）和（）。
答案:
机构在机座上的平衡、机构输入转矩的平衡、运动副中动压力的平衡
4.机械动力学的分析方法按功能分类可分为（）和（）。
答案:
动力学反问题、动力学正问题
5.机械系统运转的全过程可分为（）、（）和（）这几个阶段
答案:
启动阶段和、稳定运转阶段、停车阶段
6.二自由度系统的等效转动惯量是系统的时间、（）、（）和（）的函数。
答案:
惯性参数、几何参数、广义坐标
7.动力学的分析方法按水平分类，可分为静力分析、（）、（）和弹性动力分析。
答案:
动态静力分析、动力分析
8.机器人动力学是机器人（）、（）和（）的基础。
答案:
、操作机设计、控制器设计、动态性能分析
9.实现摆动力完全平衡的方法有（）、（）和（）。
答案:
加配重、合理布置机构、设置附加机构
10.在建立各种机构和机械系统的动力学模型时应遵循的原则为：
将连续系统简化为离散系统、（）和（）。
答案:
非线性系统的线性化、忽略次要因素
5.问答与计算题
1、“机械动力学”主要研究哪些内容？
答案:
机械动力学是研究机械在力的作用下的运动和机械在运动中产生的力，并从力与运动的相互作用的角度进行机械设计和改进的科学。
动力学主要研究内容概括起来有：
共振分析；振动分析与动载荷计算；计算机与现代测试技术的运用；减震与隔振。
2、在弹性运动假设下，有哪些弹性动力学建模方法及特点？
请解释“瞬时刚化”的概念？
答案:
1）弹性动力学模型有集中参数模型和有限元模型。
集中参数模型建立起的运动方程为常微分方程，但是由于质量简化过多，模型粗糙，精度比较差；有限元建立的运动方程也为常微分方程，但相较集中参数模型精确，适应性广，可以模拟复杂形状的构件，运算模型统一。
2）瞬时刚化：
机构在运动到循环中的某一位置时，可将机构的形状和作用在其上的载荷瞬时冻结起来，从而可瞬时的将机构看做一个刚体结构。
3、机构动态静力分析主要研究哪些内容?
此分析在机器设计中是为了解决什么问题？
答案:
1）根据达朗贝尔原理，将惯性力和惯性力矩计入静力平衡方程，求出为平衡静载荷和动载荷而需要加在原动构件上施加的力或力矩，以及各运动副中的反作用力。
这就是动态静力分析。
2）机构动态静力分析的基本步骤是：
首先将所有的外力、外力矩（包括惯性力和惯性力矩以及待求的平衡力和平衡力矩）加到机构的相应构件上；然后将各构件逐一从机构中分离并加上约束反力后、写出一系列平衡方程式；最后通过联立求解这些平衡方程式，求出各运动副中的约束反力和需加于机构上的平衡力或平衡力矩。
4、在振动分析时，“叠加原理”是指什么？
答案:
线性系统受多个激励的作用时，总的响应等于各个激励产生的响应的叠加，这就是叠加原理。
5、简述在刚性运动前提下，如何进行运动构件的真实运动分析求解，请列出步骤？
答案:
首先建立等效力学模型，将复杂的机械系统简化为一个构件，即等效构件，根据质点系动能定理，将作用于机械系统上的所有外力和外力矩、所有构件的质量和转动惯量，都向等效构件转化；其次计算等效构件上的等效量（包括等效力矩，等效力，等效质量，等效转动惯量）；再次建立等效构件的运动方程式，有两种形式，能量形式和力矩形式；最后通过方程式求出等效构件的角速度函数和角加速度函数，这样便可以求出机械系统的真实运动规律。
6、在振动分析时，“解耦”是指什么？
答案:
解耦：
将二自由度系统的两个振动方程经过一定的处理，使每个方程只含有一个广义坐标，这个过程就是方程的解耦。
7、如图1所示为一对心曲柄滑块机构。
曲柄以转速度
作等速回转运动，曲柄与水平方向夹角为
，曲柄长度为
，质心与其回转中心A重合。
连杆长度
，连杆与水平方向夹角为
，连杆质心
到铰链B的距离
，连杆质量
，对其质心的转动惯量
。
滑块质量
，其质心与铰链C重合。
1）画出曲柄、连杆和滑块的受力分析图；2）写出曲柄、连杆和滑块的平衡方程。
图1对心曲柄滑块机构
解：
1）各个构件的受力图如下所示：
（曲柄连杆滑块各5分，共15分）
2）根据受力图可以得到曲柄平衡方程如下：
（各个构件的平衡方程分别为5分，共15分）
化为标量式为：
其中：
根据受力图可以得到连杆平衡方程如下：
化为标量式为：
其中：
根据受力图可以得到滑块平衡方程如下：
化为标量式为：
其中：
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