機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)習(xí)題與答案

1、第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)1一般機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)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(guān)系各有什么特點(diǎn)？2為什么要建立機(jī)器等效動力學(xué)模型？建立時應(yīng)遵循的原則是什么？ 3在機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)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(zhuǎn)動慣量？為什么？4飛輪的調(diào)速原理是什么？為什么說飛輪在調(diào)速的同時還能起到節(jié)約能源的作用？5何謂機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的"平均速度"和"不均勻系數(shù)"？ 6飛輪設(shè)計的基本原則是什么？為什么飛輪應(yīng)盡量裝在機(jī)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(yùn)動？7機(jī)械系統(tǒng)在加飛輪前后的運(yùn)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(jī)功率、啟動時間、停車時間，系統(tǒng)中主軸的運(yùn)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(jī)械系統(tǒng)一個運(yùn)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(jī)械會出現(xiàn)非周期性速度波動，如何進(jìn)行調(diào)節(jié)？11機(jī)械的自調(diào)性及其條件是什么？12離心調(diào)速器的工作原理是什么？ 13對于周期性速度波動的機(jī)器安裝飛輪后，原動機(jī)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(yīng)安裝在 軸上。15大多數(shù)機(jī)器的原動件都存在運(yùn)動速度的波動，其原因是驅(qū)動力所作的功與阻力所作的功 保持相等。16機(jī)器等效動力學(xué)模

3、型中的等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）是根據(jù)系統(tǒng)總動能 的原則進(jìn)行轉(zhuǎn)化的，因而它的數(shù)值除了與各構(gòu)件本身的質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）有關(guān)外，還與構(gòu)件的 有關(guān)。17當(dāng)機(jī)器中僅包含速比為 機(jī)構(gòu)時，等效動力學(xué)模型中的等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）是常數(shù)；若機(jī)器中包含 自由度的機(jī)構(gòu)時，等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。18 圖示行星輪系中,各輪質(zhì)心均在其中心軸線上，已知kg,kg， kg，系桿對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量kg，行星輪質(zhì)量m2=2kg，m2'=4kg， m，。在系桿H上作用有驅(qū)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(zhuǎn)動慣量；(2)等效到輪1上的等效力矩。19在圖示機(jī)構(gòu)中，

4、齒輪2和曲柄O2A固連在一起。已知mm，mm，30o，齒輪齒數(shù)，轉(zhuǎn)動慣量，構(gòu)件4質(zhì)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(zhuǎn)動慣量J。20圖示為齒輪一凸輪機(jī)構(gòu)，已知齒輪1、2的齒數(shù)、和它們對其轉(zhuǎn)軸、的轉(zhuǎn)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(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量是，其質(zhì)量為，從動桿4的質(zhì)量為，作用在齒輪1上的驅(qū)動力矩M1M(),作用在從動桿上的壓力為Q。若以軸O2上的構(gòu)件(即齒輪2和凸輪)為等效構(gòu)件,試求在此位置時：(1)等效轉(zhuǎn)動慣量；(2)等效力矩。21 已知機(jī)組在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時期主軸上的等效

5、阻力矩變化曲線如圖所示，等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，主軸的平均角速度rad/s。為減小主軸的速度波動，現(xiàn)加裝一個飛輪，其轉(zhuǎn)動慣量kg×m2，不計主軸及其它構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量。試求：（1）等效驅(qū)動力矩；（2）運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)；（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(yīng)的值）。22 某機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段內(nèi)的一個運(yùn)動循環(huán)中，其主軸上的等效阻力矩如圖所示，等效驅(qū)動力矩為常值，等效轉(zhuǎn)動慣量kg×m2，平均角速度rad/s，試求：（1）等效驅(qū)動力矩；（2）和的位置；（3）最大盈虧功；（4）運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)。23某機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)動的一個周期中，作用在等效構(gòu)件上的等效阻力矩的變

6、化規(guī)律如圖示，等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，平均角速度rad/s，要求運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)，忽略除飛輪以外構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量。試求：（1）等效驅(qū)動力矩；（2）最大盈虧功；（3）應(yīng)在等效構(gòu)件上安裝的飛輪轉(zhuǎn)動慣量。24已知機(jī)器在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)一周期內(nèi)等效驅(qū)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(zhuǎn)動慣量為常量。試求：（1）等效構(gòu)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(jī)構(gòu)中，輪1為主動件，其上作用有驅(qū)動力矩=常數(shù)，輪2上作用有阻力矩，它隨輪2轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系示于圖b中。輪1的平均角速度rad/s，兩輪的齒數(shù)為。試求：（1）以輪1為

7、等效構(gòu)件時，等效阻力矩；（2）在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段（運(yùn)動周期為輪2轉(zhuǎn)），驅(qū)動力矩的大??；（3）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(shù)，而不計輪1、2的轉(zhuǎn)動慣量時，所加飛輪的轉(zhuǎn)動慣量至少應(yīng)為多少？（5）如將飛輪裝在輪2軸上，所需飛輪轉(zhuǎn)動慣量是多少？是增加還是減少？為什么？26 如圖示提升機(jī)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(zhuǎn)動慣量分別為kg，kg，J40.1kg,J50.3kg,行星輪2和2´的質(zhì)量m2=2kg，其余各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量和質(zhì)量不計。試確定以構(gòu)件1為等效構(gòu)件

8、時，(1)等效阻力矩；(2)等效轉(zhuǎn)動慣量J。27 已知插床機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡圖，生產(chǎn)阻力Q=1000N，求將它等效到構(gòu)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(jī)構(gòu)中，當(dāng)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(shè)構(gòu)件長度及質(zhì)心位置，質(zhì)量及繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量(i=1,2,3,4)均已知，作用在構(gòu)件1上的力矩和作用在齒條4上的力F4亦已知。忽略構(gòu)件的重力。求：(1)以構(gòu)件1為等效構(gòu)件時的等效力矩；(2)以構(gòu)件4為等效構(gòu)件時的等效質(zhì)量。29 一機(jī)器作穩(wěn)定運(yùn)動，其中一個運(yùn)動循環(huán)中的等效阻力矩與等效驅(qū)動力矩的變化線如圖示。機(jī)器的等效轉(zhuǎn)動慣量J=1k

9、g，在運(yùn)動循環(huán)開始時，等效構(gòu)件的角速度20rad/s，試求：(1)等效驅(qū)動力矩Md；(2)等效構(gòu)件的最大、最小角速度與；并指出其出現(xiàn)的位置；確定運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)；(3)最大盈虧功；(4)若運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)，則應(yīng)在等效構(gòu)件上加多大轉(zhuǎn)動慣量的飛輪？30 在圖示機(jī)構(gòu)中，滑塊3的質(zhì)量為，曲柄AB長為，滑決的速度，為曲柄的角速度。當(dāng)時，阻力常數(shù)；當(dāng)時，阻力。驅(qū)動力矩為常數(shù)。曲柄AB繞A軸的轉(zhuǎn)動慣量為，不計構(gòu)件的質(zhì)量及各運(yùn)動副中的摩擦。設(shè)在時，曲柄的角速度為。試求：（1）取曲柄為等效構(gòu)件時的等效驅(qū)動力矩和等效阻力矩；（2）等效轉(zhuǎn)動慣量；（3）在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段，作用在曲柄上的驅(qū)動力矩；（4）寫出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動

10、方程式。31 已知某機(jī)械一個穩(wěn)定運(yùn)動循環(huán)內(nèi)的等效阻力矩如圖所示，等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，等效構(gòu)件的最大及最小角速度分別為：rad/s及rad/s。試求：（1）等效驅(qū)動力矩的大??；（2）運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)；（3）當(dāng)要求在0.05范圍內(nèi)，并不計其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量時，應(yīng)裝在等效構(gòu)件上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。32 已知一齒輪傳動機(jī)構(gòu)，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(qū)動力矩為常數(shù)，試求：（1）在機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時，的大小應(yīng)是多少？并畫出以輪1為等效構(gòu)件時的等效力矩-、-曲線；（2）最大盈虧功；（3）設(shè)各輪對其轉(zhuǎn)動中心的轉(zhuǎn)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(shù)，則安裝在輪1上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量?（4）如將飛輪裝在輪4軸上，則所需飛輪轉(zhuǎn)動慣量是增加還是減少？為什么？第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)13小14高速15不能每瞬時16相等，運(yùn)動規(guī)律17常數(shù)的，單。18以輪1為等效構(gòu)件。(1)等效轉(zhuǎn)動慣量(2)等效力矩M設(shè)方向?yàn)檎?。所以計算結(jié)果為正值，表明M方向與同方向。19N，為逆時針方向。因?yàn)樗?quot;-"號表示為順時針方向。(2)因?yàn)樗詋g20(1)(a)用瞬心法求v4先確定瞬心P34，它位于S3點(diǎn)，所以，方向垂直向上。(b)(2)M1為驅(qū)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(gòu)件為構(gòu)件2，應(yīng)將M1()中的以代之。21（1）求N×m（2）發(fā)生在點(diǎn)，發(fā)生在點(diǎn)。（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(diǎn)處，在點(diǎn)處。（3）J（4）kg×m224（1）計算各點(diǎn)能量:： ：J ：J ：J：J ：（2）由上知 在點(diǎn)，在點(diǎn)。（3）J25（1）N×m，（2）輪1的運(yùn)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(zhuǎn)動慣量與速度比的平方成反比。26 (1)等效阻力矩(2)等效轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析。(a)取比例尺，作速度多邊形圖，由速度影像可得S2點(diǎn)的速度。另外，圖中D為齒輪運(yùn)動的絕對瞬心，故， (b)以構(gòu)件1為等效構(gòu)件時，等效力矩為M，則式中，故(2)以構(gòu)件4為等效構(gòu)件時，等效質(zhì)量為m，則式中，故29 (1)設(shè)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(qū)動力矩作用在等效構(gòu)件上，且其他構(gòu)件上無驅(qū)動力矩，故有阻力的等效阻力矩：（）（）（2）等效轉(zhuǎn)動慣量：（3）穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段，作用在曲柄上的驅(qū)動力矩：由，可得（4）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方程式：31 （1）根據(jù)一個周期中等效驅(qū)動力矩的功和阻力