第七章 机械的运转及其速度波动的调节习题与答案.docx

第七章 机械的运转及其速度波动的调节习题与答案 第七章 机械的运转及其速度波动的调整1一般机械的运转过程分为哪三个阶段?在这三个阶段中,输入功、总耗功、动能及速度之间的关系各有什么特点？2为什么要建立机器等效动力学模型？建立时应遵循的原那么是什么？3在机械系统的真实运动规律尚属未知的状况下，能否求出其等效力矩和等效转动惯量？为什么？4飞轮的调速原理是什么？为什么说飞轮在调速的同时还能起到节约能源的作用？ 5何谓机械运转的\平均速度\和\不匀称系数\？6飞轮设计的根本原那么是什么？为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上？系统上装上飞轮后是否可以得到肯定的匀速运动？7机械系统在加飞轮前后的运动特性和动力特性有何异同〔比拟主轴的ωm，ωmax，选用的原动机功率、启动时间、停车时间，系统中主轴的运动循环周期、系统的总动能〕？ 8何谓最大盈亏功？如何确定其值？9如何确定机械系统一个运动周期最大角速度Wmax与最小角速度Wmin 所在位置？ 10为什么机械会出现非周期性速度波动，如何进展调整？ 11机械的自调性及其条件是什么？ 12离心调速器的工作原理是什么？13对于周期性速度波动的机器安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时 。

14 假设不考虑其他因素，单从减轻飞轮的重量上看，飞轮应安装在 轴上 15大多数机器的原动件都存在运动速度的波动，其缘由是驱动力所作的功与阻力所作的 功 保持相等16机器等效动力学模型中的等效质量〔转动惯量〕是依据系统总动能 的原那么进展转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量〔转动惯量〕有关外，还与构件 的 有关17当机器中仅包含速比为 机构时，等效动力学模型中的等效质量〔转动惯量〕是常数；假设机器中包含 自由度的机构时，等效质量〔转动惯量〕是机构位置的函数18 图示行星轮系中,各轮质心均在其中心轴线上，确定J1?0.01kg?m2,J2?0.04kg?m2，J2?0.01kg?m2，系杆对转动轴线的转动惯量JH?018.kg?m2，行星轮质量m2=2kg，'m2'=4kg， lH?0.3m，i1H??3，i12??1在系杆H上作用有驱动力矩MH=60N?m作用在轮1上的阻力矩M1=10N?m试求：(1)等效到轮1上的等效转动惯量； (2)等效到轮1上的等效力矩。

HH19在图示机构中，齿轮2和曲柄O2A固连在一起确定olAO2?300mm，lO1O2?300mm，?222J?0.15 kg?mJ?0.01 kg?m＝30，齿轮齿数z，z2?80，转动惯量O1，O2，构1?40件4质量m4=10kg，阻力F4＝200N,试求：(1)阻力F4换算到O1轴上的等效力矩Mr的大小与方向； (2)m4、JO1、JO2换算到O轴上的等效转动惯量J1 20图示为齿轮一凸轮机构，确定齿轮1、2的齿数z1、z2和它们对其转轴O1、O2的转动惯量分别为J1、J2，凸轮为一偏心矩为e的圆盘，与齿轮2相连，凸轮对其质心S3的转动惯量是J3，其质量为m3，从动杆4的质量为m4，作用在齿轮1上的驱动力矩M1＝M(?1),作用在从动杆上的压力为Q假设以轴O2上的构件(即齿轮2和凸轮)为等效构件,试求在此位置时：(1)等效转动惯量； (2)等效力矩 21 确定机组在稳定运转时期主轴上的等效阻力矩改变曲线Mr(?)如下图，等效驱动力矩?为常数，主轴的平均角速度?m?10rad/s为减小主轴的速度波动，现加装一个飞轮，其?转动惯量JF?9.8kg?m2，不计主轴及其它构件的质量和转动惯量。

试求：〔1〕等效驱动力矩Md； 〔2〕运转速度不匀称系数?；〔3〕主轴的最大角速度?max及最小角速度?min，它们发生在何处〔即相应的?值〕 22 某机械在稳定运转阶段内的一个运动循环中，其主轴上的等效阻力矩Mr(?)如下图，?等效驱动力矩Md为常值，等效转动惯量J?15rad/s，试求： . kg?m2，平均角速度?m?30〔1〕等效驱动力矩Md； 〔2〕?max和?min的位置； 〔3〕最大盈亏功?Wmax； 〔4〕运转速度不匀称系数?? 23某机械在稳定运动的一个周期中，作用在等效构件上的等效阻力矩Mr的改变规律如图?示，等效驱动力矩Md为常数，平均角速度?m?20rad/s，要求运转速度不匀称系数??0.05，忽视除飞轮以外构件的等效转动惯量试求：〔1〕等效驱动力矩Md； 〔2〕最大盈亏功?Wmax；〔3〕应在等效构件上安装的飞轮转动惯量JF 24确定机器在稳定运转一周期内等效驱动力矩Md(?)和等效阻力矩Mr〔为常值〕如图示两曲线间所包涵的面积表示盈亏功的大小，自左至右分别为2000，3000，2000，3000，2000，单位为J，等效转动惯量为常量试求：〔1〕等效构件最大、最小角速度?max、?min的位置； 〔2〕最大盈亏功?Wmax。

25 在图示的传动机构中，轮1为主动件，其上作用有驱动力矩M1=常数，轮2上作用有阻?力矩M2，它随轮2转角?2的改变关系示于图b中轮1的平均角速度?m?50rad/s，两轮的齿数为z1?20 , z2?40试求：〔1〕以轮1为等效构件时，等效阻力矩Mr；〔2〕在稳定运转阶段〔运动周期为轮2转360?〕，驱动力矩M1的大小； 〔3〕最大盈亏功?Wmax；.05，〔4〕为减小轮1的速度波动，在轮1轴上安装飞轮，假设要求速度不匀称系数??0而不计轮1、2的转动惯量时，所加飞轮的转动惯量JF至少应为多少？〔5〕如将飞轮装在轮2轴上，所需飞轮转动惯量是多少？是增加还是削减？为什么？ .，i12?0.7526 如图示提升机中，确定各轮的传动比i1H?12，lH?0.04m，i45?2绳轮5'的半径R＝200mm，重物A的重量G=50N，齿轮1、2和2'、4、5及5'对轮心的转动惯量.kg?m2，J4＝0.1kg?m2,J5＝0.3kg?m2,行星轮2和2′的质量分别为J1?0.2kg?m2，J2?01m2=2kg，其余各构件的转动惯量和质量不计试确定以构件1为等效构件时，(1)等效阻力矩Mr； (2)等效转动惯量J。

27 确定插床机构的机构简图，生产阻力Q=1010N，求将它等效到构件1上的等效阻力Fr为多少？其指向如何？(Fr作用在垂直于AB的nn线上)?Md?784.?196.?N?m 4〔2〕?max发生在B点，?min发生在C点B????.??????????.????C?3?19.6?11????2784.28 ?Wmax?111??(784.?196.)?(???)?6927.?J 28??69.2710?9.82〔3〕??〔4〕?Wmax?JF2m?0.0707〔5〕??max??m(1?)?1035.?2rad/s??min??m(1?)?9.65 222rad/s〔1〕Md?2???????.????????????Md?50?N?m〔2〕?max在0.5?处，?min在1.5?处W?50?0.5???????.?????.????max〔3〕J ???〔4〕?Wmax?J2m?37.5?30?15.2?0.087 23〔1〕求Md2??Md?2?(1/2)?40???Md?20?N?m〔2〕在图中作出Md，并画出能量图2.5?J A：?W?0 B：?W?(1/2)?20?(?/4)￡C：?W?2.5??(?/?)????(?/?)??.????JJ D：?W??2.5??(?/?)????(?/?)???????J E：?W?2.5??(?/?)????(?/?)???????? A：?W??2.5??(?/?)????(?/?)?????max在点B,D处，?min在点C,E处。

157.?〔3〕?WJ max?5)?15.7(20?0.05)?0.785?max(?m??〔4〕JF??Wkg?m22224〔1〕计算各点能量:a：?E?0 b：?E?2000J c：?E??1010J d：?E?1010J e：?E??2000J f：?E?0〔2〕由上知 ?max在b点，?min在e点 〔3〕?Wmax?2000?(?2000)?4000 J 25〔1〕Mr?M2?220?300??150?? ?140N?m，0??1?240Mr?0,??240???1?730?〔2〕轮1的运动周期为4?，M1?4???????????M1?50 N?m〔3〕?????W?50)?240?max?(150〔4〕??41888.?J ???JF??Wmax?2m??41888.?3.351?250?0.05kg?m2〔5〕zJF'?JF(2)2?134.?z如装在轮2轴上，那么kg?m2，较JF增加4倍，因等效转动惯量1与速度比的平方成反比 26 (1)等效阻力矩Mr?G?R?51?50?0.2??4.166 N?m?12.4 22(2)等效转动惯量??2J?J1?J2????1??lH?H???m2?????122???4???J4?????122???5?G?R?5?????J?5??????g??1??12????21??1???1??0.2?0.1????2??0.04???0.1????1.2??0.75???1.2? 50?1??1??0.3 ???0.04????2.49.82.4???? ?0.5208 kg?m227 (1)先作速度多边形图，那么Q?vE?Fr?vB，即22Q?pe??Fr?pb1?Fr?peQpb 111?1010?3667.N，方向垂直AB向下。

30(2)Fr?r28 (1)首先对机构进展运动分析a)vB??1lABvC?vB?vCBr???取比例尺?v，作速度多边形图，由速度影像可得S2点的速度另外，图中D为齿轮运动的肯定瞬心，故?3?vC/r，v4??32r?2vC (b)以构件1为等效构件时，等效力矩为M，那么 M?1?M1?1?F4v4式中?1?故M?pb?v/lAB，v4?2pc??vM1?2F4lABpcpb(2)以构件4为等效构件时，等效质量为m，那么12111111222222mv?J??mv?J??mv?J??mv4S112S2S223CS3344 2222222?v，?1?式中v4?2pcpb?v/lAB，vS2?ps2??v?2?bc?v/lBC，vC?pc??v，?3?vC/r?pc?v/r故222?bc??pb?ps2?11?1?1????1m?JS1??m2??JS2??????m?J?m444?pc?4?pclAB??pclBC?434r2S229 (1)设起始角为0?，???Md??101??/2??25???N?m(2)最大角速度在???处，最小角速度在???3?2处a)求22?max:??Md?Mr?d??J??max??0?0122?max?2?25??202?max?23.6rad/s(b)同理?min?2??25??75?/2??2022?min?17.9rad/s?m?1??max??min??20.752rad/s(c)??236.?179.?0.275 2075.3。