2025年大学机械原理（机械动力学）试题及答案.doc

2025年大学机械原理（机械动力学）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）

（总共6题，每题5分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）

1. 机械系统的等效动力学模型中，等效质量（转动惯量）的计算依据是（ ）
A. 动能相等原则
B. 动量相等原则
C. 功率相等原则
D. 冲量相等原则

2. 已知某机械系统的等效质量为m e，等效刚度为k e，等效阻尼为c e，其振动频率ω的计算公式为（ ）
A. ω = √(k e / m e)
B. ω = √(m e / k e)
C. ω = √(c e / m e)
D. ω = √(m e / c e)

3. 机械系统在稳定运转阶段，其等效驱动力矩M d与等效阻力矩M r的关系是（ ）
A. M d > M r
B. M d < M r
C. M d = M r
D. 无确定关系

4. 对于一个作匀速稳定运转的机械系统，其等效转动惯量J e为常数，等效角速度ω为常数，则其动能E k的表达式为（ ）
A. E k = 1/2 J e ω²
B. E k = J e ω²
C. E k = 1/2 J e ω
D. E k = J e ω

5. 当机械系统的等效驱动力矩M d和等效阻力矩M r随时间作周期性变化时，系统会产生（ ）
A. 稳定运转
B. 变速稳定运转
C. 周期性速度波动
D. 非周期性速度波动

6. 为了调节机械系统的周期性速度波动，通常采用的装置是（ ）
A. 调速器
B. 飞轮
C. 离合器
D. 制动器

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（每题5分，共20分）

1. 机械动力学主要研究机械在力的作用下的______和______。
2. 等效动力学模型中的等效量是根据______相等的原则来确定的。
3. 机械系统的速度波动可分为______和______两种类型。
4. 飞轮的作用是在机械出现盈功时______能量，在出现亏功时______能量。

三、简答题（每题10分，共20分）

1. 简述机械系统等效动力学模型的建立步骤。
2. 说明飞轮调速的原理。

四、分析计算题（每题15分，共30分）

材料：某单缸四冲程内燃机，曲柄半径r = 100mm，连杆长度l = 400mm，活塞质量m p = 1.5kg，曲柄以等角速度ω = 100rad/s转动。

1. 求活塞的最大惯性力。
2. 当活塞在做功冲程中，曲柄转角为θ = 60°时，求活塞的惯性力。

五．综合应用题（每题15分，共30分）

材料：某机械系统由电动机驱动，电动机的转速n = 1440r/min，机械系统的等效转动惯量J e = 0.1kg·m²，等效阻力矩M r = 50N·m。现要求机械系统在启动后能在10s内达到稳定转速，求电动机应施加的等效驱动力矩M d 。

答案：
第I卷：1. A 2. A 3. C 4. A 5. C 6. B
第II卷：二、1. 运动状态 动力性能 2.动能 3.周期性速度波动 非周期性速度波动 4.储存 释放
三、1. 先确定等效构件，再计算等效质量（转动惯量）和等效力（力矩），根据动能相等原则建立等效动力学模型。 2. 飞轮转动惯量大，在机械出现盈功时转速升高储存能量，出现亏功时转速降低释放能量，从而调节机械的周期性速度波动。
四、1. 活塞最大惯性力F max = m p ω²r = 1.5×100²×0.1 = 1500N。 2. 根据公式F = m p ω²r cosθ，当θ = 60°时，F = 1.5×100²×0.1×cos60° = 750N。
五、机械系统启动时的角加速度α = (ω - 0) / t = (1440×2π/60 - 0) / 10 = 15.08rad/s²，根据转动定律M d - M r = J e α，可得M d = M r + J e α = 50 + 0.1×15.08 = 65.08N·m 。