機械的運轉及其速波動的調節(jié)習題與答案

1、第七章 機械的運轉及其速度波動的調節(jié)1一般機械的運轉過程分為哪三個階段?在這三個階段中,輸入功、總耗功、動能及速度之間的關系各有什么特點？2為什么要建立機器等效動力學模型？建立時應遵循的原則是什么？ 3在機械系統(tǒng)的真實運動規(guī)律尚屬未知的情況下，能否求出其等效力矩和等效轉動慣量？為什么？4飛輪的調速原理是什么？為什么說飛輪在調速的同時還能起到節(jié)約能源的作用？5何謂機械運轉的"平均速度"和"不均勻系數"？ 6飛輪設計的基本原則是什么？為什么飛輪應盡量裝在機械系統(tǒng)的高速軸上？系統(tǒng)上裝上飛輪后是否可以得到絕對的勻速運動？7機械系統(tǒng)在加飛輪前后的運動特性和動力特性

2、有何異同（比較主軸的m，max，選用的原動機功率、啟動時間、停車時間，系統(tǒng)中主軸的運動循環(huán)周期、系統(tǒng)的總動能）？ 8何謂最大盈虧功？如何確定其值？ 9如何確定機械系統(tǒng)一個運動周期最大角速度Wmax與最小角速度Wmin 所在位置？10為什么機械會出現非周期性速度波動，如何進行調節(jié)？11機械的自調性及其條件是什么？12離心調速器的工作原理是什么？ 13對于周期性速度波動的機器安裝飛輪后，原動機的功率可以比未安裝飛輪時 。14 若不考慮其他因素，單從減輕飛輪的重量上看，飛輪應安裝在 軸上。15大多數機器的原動件都存在運動速度的波動，其原因是驅動力所作的功與阻力所作的功 保持相等。16機器等效動力學模

3、型中的等效質量（轉動慣量）是根據系統(tǒng)總動能 的原則進行轉化的，因而它的數值除了與各構件本身的質量（轉動慣量）有關外，還與構件的 有關。17當機器中僅包含速比為 機構時，等效動力學模型中的等效質量（轉動慣量）是常數；若機器中包含 自由度的機構時，等效質量（轉動慣量）是機構位置的函數。18 圖示行星輪系中,各輪質心均在其中心軸線上，已知kg,kg， kg，系桿對轉動軸線的轉動慣量kg，行星輪質量m2=2kg，m2'=4kg， m，。在系桿H上作用有驅動力矩MH=60N。作用在輪1上的阻力矩M1=10N。試求：(1)等效到輪1上的等效轉動慣量；(2)等效到輪1上的等效力矩。19在圖示機構中，

4、齒輪2和曲柄O2A固連在一起。已知mm，mm，30o，齒輪齒數，轉動慣量，構件4質量m4=10kg，阻力F4200N,試求：(1)阻力F4換算到O1軸上的等效力矩的大小與方向；(2)m4、換算到O1軸上的等效轉動慣量J。20圖示為齒輪一凸輪機構，已知齒輪1、2的齒數、和它們對其轉軸、的轉動慣量分別為、，凸輪為一偏心矩為e的圓盤，與齒輪2相連，凸輪對其質心的轉動慣量是，其質量為，從動桿4的質量為，作用在齒輪1上的驅動力矩M1M(),作用在從動桿上的壓力為Q。若以軸O2上的構件(即齒輪2和凸輪)為等效構件,試求在此位置時：(1)等效轉動慣量；(2)等效力矩。21 已知機組在穩(wěn)定運轉時期主軸上的等效

5、阻力矩變化曲線如圖所示，等效驅動力矩為常數，主軸的平均角速度rad/s。為減小主軸的速度波動，現加裝一個飛輪，其轉動慣量kg×m2，不計主軸及其它構件的質量和轉動慣量。試求：（1）等效驅動力矩；（2）運轉速度不均勻系數；（3）主軸的最大角速度及最小角速度，它們發(fā)生在何處（即相應的值）。22 某機械在穩(wěn)定運轉階段內的一個運動循環(huán)中，其主軸上的等效阻力矩如圖所示，等效驅動力矩為常值，等效轉動慣量kg×m2，平均角速度rad/s，試求：（1）等效驅動力矩；（2）和的位置；（3）最大盈虧功；（4）運轉速度不均勻系數。23某機械在穩(wěn)定運動的一個周期中，作用在等效構件上的等效阻力矩的變

6、化規(guī)律如圖示，等效驅動力矩為常數，平均角速度rad/s，要求運轉速度不均勻系數，忽略除飛輪以外構件的等效轉動慣量。試求：（1）等效驅動力矩；（2）最大盈虧功；（3）應在等效構件上安裝的飛輪轉動慣量。24已知機器在穩(wěn)定運轉一周期內等效驅動力矩和等效阻力矩（為常值）如圖示。兩曲線間所包容的面積表示盈虧功的大小，自左至右分別為，單位為J，等效轉動慣量為常量。試求：（1）等效構件最大、最小角速度、的位置；（2）最大盈虧功。25 在圖示的傳動機構中，輪1為主動件，其上作用有驅動力矩=常數，輪2上作用有阻力矩，它隨輪2轉角的變化關系示于圖b中。輪1的平均角速度rad/s，兩輪的齒數為。試求：（1）以輪1為

7、等效構件時，等效阻力矩；（2）在穩(wěn)定運轉階段（運動周期為輪2轉），驅動力矩的大?。唬?）最大盈虧功；（4）為減小輪1的速度波動，在輪1軸上安裝飛輪，若要求速度不均勻系數，而不計輪1、2的轉動慣量時，所加飛輪的轉動慣量至少應為多少？（5）如將飛輪裝在輪2軸上，所需飛輪轉動慣量是多少？是增加還是減少？為什么？26 如圖示提升機中，已知各輪的傳動比，m，。繩輪5'的半徑R200mm，重物A的重量G=50N，齒輪1、2和、4、5及對輪心的轉動慣量分別為kg，kg，J40.1kg,J50.3kg,行星輪2和2´的質量m2=2kg，其余各構件的轉動慣量和質量不計。試確定以構件1為等效構件

8、時，(1)等效阻力矩；(2)等效轉動慣量J。27 已知插床機構的機構簡圖，生產阻力Q=1000N，求將它等效到構件1上的等效阻力為多少？其指向如何？(作用在垂直于AB的nn線上)28 在圖示機構中，當曲柄推動分度圓半徑為的齒輪3沿固定齒條5滾動時，帶動活動齒條4平動，設構件長度及質心位置，質量及繞質心的轉動慣量(i=1,2,3,4)均已知，作用在構件1上的力矩和作用在齒條4上的力F4亦已知。忽略構件的重力。求：(1)以構件1為等效構件時的等效力矩；(2)以構件4為等效構件時的等效質量。29 一機器作穩(wěn)定運動，其中一個運動循環(huán)中的等效阻力矩與等效驅動力矩的變化線如圖示。機器的等效轉動慣量J=1k

9、g，在運動循環(huán)開始時，等效構件的角速度20rad/s，試求：(1)等效驅動力矩Md；(2)等效構件的最大、最小角速度與；并指出其出現的位置；確定運轉速度不均勻系數；(3)最大盈虧功；(4)若運轉速度不均勻系數，則應在等效構件上加多大轉動慣量的飛輪？30 在圖示機構中，滑塊3的質量為，曲柄AB長為，滑決的速度，為曲柄的角速度。當時，阻力常數；當時，阻力。驅動力矩為常數。曲柄AB繞A軸的轉動慣量為，不計構件的質量及各運動副中的摩擦。設在時，曲柄的角速度為。試求：（1）取曲柄為等效構件時的等效驅動力矩和等效阻力矩；（2）等效轉動慣量；（3）在穩(wěn)定運轉階段，作用在曲柄上的驅動力矩；（4）寫出機構的運動

10、方程式。31 已知某機械一個穩(wěn)定運動循環(huán)內的等效阻力矩如圖所示，等效驅動力矩為常數，等效構件的最大及最小角速度分別為：rad/s及rad/s。試求：（1）等效驅動力矩的大小；（2）運轉的速度不均勻系數；（3）當要求在0.05范圍內，并不計其余構件的轉動慣量時，應裝在等效構件上的飛輪的轉動慣量。32 已知一齒輪傳動機構，其中，在齒輪4上有一工作阻力矩，在其一個工作循環(huán)（）中，的變化如圖示。輪1為主動輪。如加在輪1上的驅動力矩為常數，試求：（1）在機器穩(wěn)定運轉時，的大小應是多少？并畫出以輪1為等效構件時的等效力矩-、-曲線；（2）最大盈虧功；（3）設各輪對其轉動中心的轉動慣量分別為kg×

11、m2，kg×m2，如輪1的平均角速度rad/s，其速度不均勻系數，則安裝在輪1上的飛輪轉動慣量?（4）如將飛輪裝在輪4軸上，則所需飛輪轉動慣量是增加還是減少？為什么？第七章 機械的運轉及其速度波動的調節(jié)13小14高速15不能每瞬時16相等，運動規(guī)律17常數的，單。18以輪1為等效構件。(1)等效轉動慣量(2)等效力矩M設方向為正。所以計算結果為正值，表明M方向與同方向。19N，為逆時針方向。因為所以"-"號表示為順時針方向。(2)因為所以kg20(1)(a)用瞬心法求v4先確定瞬心P34，它位于S3點，所以，方向垂直向上。(b)(2)M1為驅動力矩，Q為工作阻力，

12、v4與Q的方向恰好相反，則：注：等效構件為構件2，應將M1()中的以代之。21（1）求N×m（2）發(fā)生在點，發(fā)生在點。（3）J（4）（5）rad/srad/s22（1）N×m（2）在處，在處。（3）J（4）23（1）求N×m（2）在圖中作出，并畫出能量圖。：J：J：J：J：在點處，在點處。（3）J（4）kg×m224（1）計算各點能量:： ：J ：J ：J：J ：（2）由上知 在點，在點。（3）J25（1）N×m，（2）輪1的運動周期為，N×m（3）J（4）kg×m2（5）如裝在輪2軸上，則kg×m2，較增加4倍，

13、因等效轉動慣量與速度比的平方成反比。26 (1)等效阻力矩(2)等效轉動慣量27 (1)先作速度多邊形圖，則，即(2)N，方向垂直AB向下。28 (1)首先對機構進行運動分析。(a)取比例尺，作速度多邊形圖，由速度影像可得S2點的速度。另外，圖中D為齒輪運動的絕對瞬心，故， (b)以構件1為等效構件時，等效力矩為M，則式中，故(2)以構件4為等效構件時，等效質量為m，則式中，故29 (1)設起始角為，N(2)最大角速度在處，最小角速度在處。(a)求rad/s(b)同理rad/srad/s(c)(3)J(4)kg30 （1）驅動力矩作用在等效構件上，且其他構件上無驅動力矩，故有阻力的等效阻力矩：（）（）（2）等效轉動慣量：（3）穩(wěn)定運轉階段，作用在曲柄上的驅動力矩：由，可得（4）機構的運動方程式：31 （1）根據一個周期中等效驅動力矩的功和阻力