第七章--机械的运转及其速度波动的调节习题与答案...doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date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节习题与答案.第七章 机械的运转及其速度波动的调节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？建立时应遵循的原则是什么？ 3在机械系统的真实运动规律尚属未知的情况下，能否求出其等效力矩和等效转动惯

2、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均匀系数？ 6飞轮设计的基本原则是什么？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绝对的匀速运动？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（比较主轴的m，max，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，如何进行调节？11机械的自调性及其条件是什么？12离心调

3、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 若不考虑其他因素，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，其原因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）是根据系统总动能 的原则进行转化的，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；若机器中包含 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

4、轴线上，已知kg,kg， kg，系杆对转动轴线的转动惯量kg，行星轮质量m2=2kg，m2=4kg， m，。在系杆H上作用有驱动力矩MH=60N。作用在轮1上的阻力矩M1=10N。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。19在图示机构中，齿轮2和曲柄O2A固连在一起。已知mm，mm，30o，齿轮齿数，转动惯量，构件4质量m4=10kg，阻力F4200N,试求：(1)阻力F4换算到O1轴上的等效力矩的大小与方向；(2)m4、换算到O1轴上的等效转动惯量J。20图示为齿轮一凸轮机构，已知齿轮1、2的齿数、和它们对其转轴、的转动惯量分别为、，凸轮为一偏心矩为e的圆盘，与

5、齿轮2相连，凸轮对其质心的转动惯量是，其质量为，从动杆4的质量为，作用在齿轮1上的驱动力矩M1M(),作用在从动杆上的压力为Q。若以轴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 已知机组在稳定运转时期主轴上的等效阻力矩变化曲线如图所示，等效驱动力矩为常数，主轴的平均角速度rad/s。为减小主轴的速度波动，现加装一个飞轮，其转动惯量kgm2，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；（2）运转速度不均匀系数；（3）主轴的最大角速度及最小角速度，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

6、主轴上的等效阻力矩如图所示，等效驱动力矩为常值，等效转动惯量kgm2，平均角速度rad/s，试求：（1）等效驱动力矩；（2）和的位置；（3）最大盈亏功；（4）运转速度不均匀系数。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的变化规律如图示，等效驱动力矩为常数，平均角速度rad/s，要求运转速度不均匀系数，忽略除飞轮以外构件的等效转动惯量。试求：（1）等效驱动力矩；（2）最大盈亏功；（3）应在等效构件上安装的飞轮转动惯量。24已知机器在稳定运转一周期内等效驱动力矩和等效阻力矩（为常值）如图示。两曲线间所包容的面积表示盈亏功的大小，自左至右分别为，单位为J，等效转动惯量为常量。试

7、求：（1）等效构件最大、最小角速度、的位置；（2）最大盈亏功。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=常数，轮2上作用有阻力矩，它随轮2转角的变化关系示于图b中。轮1的平均角速度rad/s，两轮的齿数为。试求：（1）以轮1为等效构件时，等效阻力矩；（2）在稳定运转阶段（运动周期为轮2转），驱动力矩的大小；（3）最大盈亏功；（4）为减小轮1的速度波动，在轮1轴上安装飞轮，若要求速度不均匀系数，而不计轮1、2的转动惯量时，所加飞轮的转动惯量至少应为多少？（5）如将飞轮装在轮2轴上，所需飞轮转动惯量是多少？是增加还是减少？为什么？26 如图示提升机中，已知各轮的传动比，m，。绳轮

8、5的半径R200mm，重物A的重量G=50N，齿轮1、2和、4、5及对轮心的转动惯量分别为kg，kg，J40.1kg,J50.3kg,行星轮2和2的质量m2=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；(2)等效转动惯量J。27 已知插床机构的机构简图，生产阻力Q=1000N，求将它等效到构件1上的等效阻力为多少？其指向如何？(作用在垂直于AB的nn线上)28 在图示机构中，当曲柄推动分度圆半径为的齿轮3沿固定齿条5滚动时，带动活动齿条4平动，设构件长度及质心位置，质量及绕质心的转动惯量(i=1,2,3,4)均已知，作用在构件1上的力矩和作用在齿条4上

9、的力F4亦已知。忽略构件的重力。求：(1)以构件1为等效构件时的等效力矩；(2)以构件4为等效构件时的等效质量。29 一机器作稳定运动，其中一个运动循环中的等效阻力矩与等效驱动力矩的变化线如图示。机器的等效转动惯量J=1kg，在运动循环开始时，等效构件的角速度20rad/s，试求：(1)等效驱动力矩Md；(2)等效构件的最大、最小角速度与；并指出其出现的位置；确定运转速度不均匀系数；(3)最大盈亏功；(4)若运转速度不均匀系数，则应在等效构件上加多大转动惯量的飞轮？30 在图示机构中，滑块3的质量为，曲柄AB长为，滑决的速度，为曲柄的角速度。当时，阻力常数；当时，阻力。驱动力矩为常数。曲柄AB

10、绕A轴的转动惯量为，不计构件的质量及各运动副中的摩擦。设在时，曲柄的角速度为。试求：（1）取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩和等效阻力矩；（2）等效转动惯量；（3）在稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩；（4）写出机构的运动方程式。31 已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩如图所示，等效驱动力矩为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：rad/s及rad/s。试求：（1）等效驱动力矩的大小；（2）运转的速度不均匀系数；（3）当要求在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量。32 已知一齿轮传动机构，其中，在齿轮4上有一工作阻力矩，在其一个工作循环（）中，的

11、变化如图示。轮1为主动轮。如加在轮1上的驱动力矩为常数，试求：（1）在机器稳定运转时，的大小应是多少？并画出以轮1为等效构件时的等效力矩-、-曲线；（2）最大盈亏功；（3）设各轮对其转动中心的转动惯量分别为kgm2，kgm2，如轮1的平均角速度rad/s，其速度不均匀系数，则安装在轮1上的飞轮转动惯量?（4）如将飞轮装在轮4轴上，则所需飞轮转动惯量是增加还是减少？为什么？第七章 机械的运转及其速度波动的调节13小14高速15不能每瞬时16相等，运动规律17常数的，单。18以轮1为等效构件。(1)等效转动惯量(2)等效力矩M设方向为正。所以计算结果为正值，表明M方向与同方向。19N，为逆时针方向

12、。因为所以-号表示为顺时针方向。(2)因为所以kg20(1)(a)用瞬心法求v4先确定瞬心P34，它位于S3点，所以，方向垂直向上。(b)(2)M1为驱动力矩，Q为工作阻力，v4与Q的方向恰好相反，则：注：等效构件为构件2，应将M1()中的以代之。21（1）求Nm（2）发生在点，发生在点。（3）J（4）（5）rad/srad/s22（1）Nm（2）在处，在处。（3）J（4）23（1）求Nm（2）在图中作出，并画出能量图。：J：J：J：J：在点处，在点处。（3）J（4）kgm224（1）计算各点能量:： ：J ：J ：J：J ：（2）由上知 在点，在点。（3）J25（1）Nm，（2）轮1的运动周

13、期为，Nm（3）J（4）kgm2（5）如装在轮2轴上，则kgm2，较增加4倍，因等效转动惯量与速度比的平方成反比。26 (1)等效阻力矩(2)等效转动惯量27 (1)先作速度多边形图，则，即(2)N，方向垂直AB向下。28 (1)首先对机构进行运动分析。(a)取比例尺，作速度多边形图，由速度影像可得S2点的速度。另外，图中D为齿轮运动的绝对瞬心，故， (b)以构件1为等效构件时，等效力矩为M，则式中，故(2)以构件4为等效构件时，等效质量为m，则式中，故29 (1)设起始角为，N(2)最大角速度在处，最小角速度在处。(a)求rad/s(b)同理rad/srad/s(c)(3)J(4)kg30 （1）驱动力矩作用在等效构件上，且其他构件上无驱动力矩，故有阻力的等效阻力矩：（）（）（2）等效转动惯量：（3）稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩：由，可得（4）机构的运动方程式：31 （1）根据一个周期中等效驱动力矩的功和阻力矩的功相等来求等效驱动力矩由得Nm（2）直接利用式（8-11）求：rad/s（3）求出最大盈亏功后，飞轮转动惯量可利用式（8-15）求解（参见本例图解）：Jkgm232 （1）求：M1在一运动周期中，等效构件1的转角为，Nm，Nm画出与曲线，如图所示。（2）J（3）等效转动惯量kgm2kgm2（4）将增加16倍，因等效转动惯量与速比平方成反比。-