机械原理第14章作业.ppt

第第14章章 机器的运转及速度波动的原因机器的运转及速度波动的原因 14-1 14-1 在电动机驱动剪床的机组中，已知电动机的转速为在电动机驱动剪床的机组中，已知电动机的转速为1500r/min1500r/min，作用在剪床主轴上的阻力矩，作用在剪床主轴上的阻力矩Mr =Mr(φ)(Mr =Mr(φ)(如图如图所示为一个周期所示为一个周期) )设驱动力矩为常数，机组各构件的等效设驱动力矩为常数，机组各构件的等效转动惯量可以忽略不计求保证运转不均匀系数转动惯量可以忽略不计求保证运转不均匀系数δδ不超过不超过0.050.05时安装在电动机轴上的飞轮转动惯量时安装在电动机轴上的飞轮转动惯量J JF F 在一个周期内，等效驱动在一个周期内，等效驱动力矩力矩Md所做的功等于等效所做的功等于等效阻力矩阻力矩Mr所做的功即：所做的功即： Md=462.5 N.m 求出最大盈亏功求出最大盈亏功△ △Wmax( 即即△△Amax) 根据根据Md和和Mr画出面积图和能量指示图，找出最大盈亏功画出面积图和能量指示图，找出最大盈亏功 设阴影梯形的下底边长为设阴影梯形的下底边长为L，根据图示三角形可知：，根据图示三角形可知： L=1.4228 最大盈亏功为：最大盈亏功为： 飞轮的转动惯量：飞轮的转动惯量： 14-2 14-2 在在图图示多汽缸原示多汽缸原动动机曲柄机曲柄销销上等效上等效驱动驱动力和等效阻力的力和等效阻力的线图线图中，代表不中，代表不变变的等效阻力的等效阻力FrFr的直的直线线aiai以上和以下的面以上和以下的面积积顺顺序序为为+580+580、、-320-320、、+390+390、、-520-520、、+190+190、、-390-390、、+260+260、、- -190190（（单单位均位均为为mmmm2 2）。

该线图的比例尺该线图的比例尺μf=100N/mm，，μs=0.01m/mm曲柄轴的平均转速为曲柄轴的平均转速为120r/min，且原动机的，且原动机的转速不得超过其平均转速的转速不得超过其平均转速的±3％求装在该曲柄轴上轮形飞％求装在该曲柄轴上轮形飞轮的飞轮矩（不计其他构件的质量和转动惯量）轮的飞轮矩（不计其他构件的质量和转动惯量）解：解： 画出能量指示图画出能量指示图 根据图形，最大盈亏功根据图形，最大盈亏功 △ △Wmax =△ △Amax=650+70=720 比例换算：比例换算： △ △Wmax =100×0.01×720=720 N.m 轮形飞轮的飞轮矩为：轮形飞轮的飞轮矩为：mD2=4JF=4×76.068=304.3 kg.m2 14-3 14-3 已知某轧钢机的原动机功率等于常数，已知某轧钢机的原动机功率等于常数，N=2000WN=2000W，钢，钢材通过轧辊时消耗的功率为常数，材通过轧辊时消耗的功率为常数，N N1 1=3000W=3000W，钢材通过轧，钢材通过轧辊的时间辊的时间t t1 1=5s=5s，主轴平均转速，主轴平均转速n=80r/minn=80r/min，机械运转不均，机械运转不均匀系数匀系数δ=0.1δ=0.1。

求求: (1) 安装在主轴上的飞轮的转动惯量；安装在主轴上的飞轮的转动惯量；(2)飞轮的最大转速和最小转速；飞轮的最大转速和最小转速；(3)此轧钢机的运转周期此轧钢机的运转周期 解：解： 根据题意，先画出面积图根据题意，先画出面积图 (1) (1) △ △Wmax =△△Amax=Amax=(3000-2000)×5=5×10(3000-2000)×5=5×103 3 N.m N.m 2000N2000N3000N3000N(2) nmax=n(1+δ/2)=84r/min；； nmin=n(1-δ/2)=76r/min；； (3) 一个循环：一个循环： 14-4 14-4 如如图图（（a a），将机），将机组组的力和的力和质质量都量都换换算到曲柄算到曲柄ABAB上的上的点点B B在机组稳组稳定运定运动时动时，它的一个运，它的一个运动动循循环对应环对应的的转转角角φφT T=2π=2π等效驱动驱动力矩力矩M Md d为为常数，等效阻力矩常数，等效阻力矩M Mr r的的变变化如化如图图（（b b）所示机）所示机组组各构件的等效各构件的等效转动惯转动惯量量J Je e=0.14kg=0.14kg.m.m2 2。

为常数为常数,ωm=25rad/s如给定δ=0.04,装在轴装在轴A上的轮形飞上的轮形飞轮平均直径轮平均直径d=0.5m试确定飞轮的转动惯量和质量试确定飞轮的转动惯量和质量解：解： 在一个周期内，等效在一个周期内，等效驱动力矩驱动力矩M Md d所做的功所做的功等于等效阻力矩等于等效阻力矩M Mr r所所做的功即：做的功即： Md=200N.m 根据根据M Md d和和M Mr r画出面积图和能量指示图，找出最大盈亏功画出面积图和能量指示图，找出最大盈亏功 最大盈亏功为：最大盈亏功为： 不考虑其他构件时（即粗略计算），飞轮的转动惯量为：不考虑其他构件时（即粗略计算），飞轮的转动惯量为： 考虑其他构件时（即精确计算），飞轮的转动惯量为：考虑其他构件时（即精确计算），飞轮的转动惯量为： 轮轮形形飞轮飞轮 质质量量为为：：。