机械设计基础(第五版)课后习题答案.pdf

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1、1-1至1-4解 机构运动简图如下图所示。图1.12题1-2解图图1.13题1-3解图图1.14题1-4解图15 解 H=2P厂%=3x6-2x8-l=l16 解 E=3 7 P&=3x8-2xll-l=lI 7 解=3 w -2Pj-Pg=3x8-2x11-0=21.8 解 E=3H-2F%=3X6-2X-1=119 解 F=32P厂”=3x4-2x4-2=21,-1,n0 解板 F=3M-2PL ,-PH=3X9-2X12-2=1,的 F=32P厂 为=3x4-2x4-2=21-11 解 Z Hi 12 解 E=%-*2-%=3 x8-2 xll-1=1”_ 4弓31-13解 该导杆机构的

2、全部瞬心如图所示，构 件1、3的角速比为：啊 6/31-14解 该正切机构的全部瞬心如图所示，构 件3的速度为：合=咖=/4屈=0 M =2MS,方向垂直向上。1-15解 要 求 轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即 后2,_ 2ra0和 舄4,如图所示。则：啊&P1 2 ,轮2与 轮1的转向相反。1-1 6解(1)图a中的构件组合的自由度为：F=3M-2PZ-P=3X4-2X6-0=0 自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。(2)图b中 的C D杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。故 图b中机构的自由度为：F=3M-2P17-PHy =

3、3x3-2x4-0=1 所rci以x l 构%件/之一间能产生相对、运-小动。题2-1答：a )40+110=150 70+90=160,且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。b)45+120=165 70+6 2=3 2,不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。d)50+100=150=5477,成c o s 4 c p=100!（即摇杆的两极限位置）（3）以 GG为底作直角三角形ZZ=P=1&3,4。=90（4）作 松“的外接圆，在圆上取点 即可。在图上量取/G 和 机 架 长 度 则 曲 柄 长 度 4=（*1-阳）/2,摇杆长度4=（d q+/q）/2。在得到具体各杆数据之后，代 入 公 式（2

4、 3）和（2-3），求最小传动角 7一，能 满 足/一 =q =3。（即摇杆的两极限位置）（3）做 N C/M =9O，Z M 与G C,交 于A点。（4）在图上量取=以，和机架长度4=L =224E曲柄长度:连杆长度:I,=,-2 Ct)=1(231-114)=2722l=1“,+/C J=(2W+lt4)=211E22题210解：见 图2.22 o这是已知两个活动较链两对位置设计四杆机构,可以用圆心法。连接 与1,鸟，作 图2.22 4 4的中垂线与即 交 于/点。然后连接G,G,作G G的中垂线与W交 于D点.图 中 画 出 了 一 个 位 置 从 图 中 量 取 各 杆 的 长 度，得

5、到：4=/*=%,=I-=6t mt,=4 3 =112E题2-H解：（1 ）以4为中心，设连架杆长度为100E,根 据 鸟尸%=%=圻 作 出 乌,巡，小。（2）取连杆长度*5E,以 万 和%万、为圆心，作弧。（3）另 作 以D点为中心，叫1=心、厘=2 ir,%=心 的 另一连架杆的几个位置，并作出不同半径的许多同心圆弧。（4）进行试凑，最后得到结果如下：4=1E,4=痴 4=160E,4=235E。机构运动简图如图2.23。题2-1 2解：将已知条件代入公式(2-1 0 )可得到方程组:045。=4 cos5y1/刊 M S M Y -450HAcoS9(F=J；coSt2D10/+J

6、cos(iM0/-9(?,)+J 013货=J；cosllMY+Z 08(1121(/-1350HA联立求解得到：/=-aran 玛=H 59is将该解代入公式(2-8 )求解得到：4=1 4=2叫 4=L 4tl=又因为实际4 =5 0 E ,因此每个杆件应放大的比例尺为：18484,故每个杆件的实际长度是：(=1x27-05=27.05M ,=103x27.05=56 J tim4=1.411x27.05=4O.O 6MR。=J =50 e题2-1 3证 明：见 图2.2 5 o在 池 上 任 取 一 点C,下面求证C点的运动轨迹为一椭圆。见图可 知C点 将4 8分为两部分，其 中4C=a

7、,BC=b。y xs n6=cnsff=-又由图可知，a,二式平方相加得,1可 见 C 点的运动轨迹为一椭圆。3-1解图 3.10题 3-1解图如 图 3.10所示，以 O 为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过 B 点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在B 点接触时，导路的方向线。推程运动角戋如图所示。图 3.12题 3-2解图如 图 3.12所示，以 O 为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过 D 点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在D 点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D 点接触时的压力角a如图所示。3-3解：从动件在推程及回程段运动规律的位移、速度以及加速度方程分别为：(

8、1)推程：%=g”co s g 到v2 -7 7 s i nGr i)r2 6,ot万加：n%=7 rLe吟 外 2名 A .5 a=%=a=(2)回程：等加速段等减速段s产部超yh=等(而-小0 6$150。-文24 G一 F1-“h J o 60为了计算从动件速度和加速度，设 施=02及”5。计算各分点的位移、速度以及加速度值如下:总转角0153045607590105位 移(mm)00.7342.8656.18310.3651519.63523.817速 度(mm/s)019.41636.93150.83259.75762.83259.75750.832加 速 度(mm/s2)65.79

9、762.57753.23138.67520.3330-20.333-38.675总转角120135150165180195210225位 移(mm)27.13529.26630303029.06626.25021.563速 度(mm/s)36.93219.416000-25-50-75加 速 度(mm/s2)-53.231-62.577-65.7970-83.333-83.333-83.333-83.333根据上表作图如下(注：为了图形大小协调，将位移曲线沿纵轴放大了 5 倍。):总转角240255270285300315330345位 移(mm)158.4383.750.9380000速 度

10、(mm/s)-100-75-50-250000加 速 度(mm/s2)-83.333-83.33383.33383.33383.333000根 据 3-3题解作图如图3-15所示。根据(3.1)式可知，*/日可取最大，同时s 2 取最小时，凸轮机构的压力角最大。从 图 3-15可知，这点可能在推程段的开始处或在推程的中点处。由图量得在推程的开始处凸轮机构的压力角最大，止匕时a=*=9 60 a=30 o图 3-15题 3-4解图3-5解：(1)计算从动件的位移并对凸轮转角求导当凸轮转角、在 gR s 用过程中，从动件按简谐运动规律上升h=30mm。根据教材(3-7)式可得：厂 上50 /s 5

11、/6dS q 物./万 K =sinf（5,）妫26.0%=/6?（了2/3 心JI当 凸 轮 转 角 况 在 W比V 4夕/3过程中，从动件按等加速度运动规律下降到升程的一半。根据教材(3-5)式 可 得：犷鄢9,)2n 4/r/34/r/3当 凸 轮 转 角 出 在4 /3 也W5万门过程中，从动件按等减速度运动规律下降到起始位置。根据教材（3-6）式可得:犷研9）4*位”/3U =/瓦-侬-可-6,)而I 与4/r/3 氏$当凸轮转角在3 4久 6 2万过程中，从动件近休。S2=50色 _ =05/r/3 6 r/3?2（2）计算凸轮的理论轮廓和实际轮廓本题的计算简图及坐标系如图3-16

12、所示，由图可知，凸轮理论轮廓上B点（即滚子中心）的直角坐标为图 3-161=(*+s)cosR-esin=6.+s)血 R+eco$4式 中5广-e)。由 图 3-16可知，凸轮实际轮廓的方程即B 点的坐标方程式为x=x-rT c o s yy=y-rTsind-e)s i n +(sB+5)c o 所(-)008-(58+5)$叫d6备.dx/d6.s i n g =-_ _ _ _ _ _回/d疗+/阳)?8招a =1 中V 阳I+V 疗故/=x-10c o s 9y=10s i n。由上述公式可得理论轮廓曲线和实际轮廓的直角坐标，计算结果如卜.表，凸轮廓线如图3-17所示。为X，V 比X

13、y049.3018.333180-79.223-8.8851047.42116.843190-76.070-22.4212044.66825.185200-69.858-34.8403040.94333.381210-60.965-45.3694036.08941.370220-49.964-53.3565029.93448.985230-37.588-58.3126022.34755.943240-24.684-59.9497013.28461.868250。-12.409-59.002802.82966.326260-1.394-56.56690-8.77868.8712708.392-5

14、3.041100-21.13969.11028017.074-48.740110-33.71466.76029024.833-43.870120-45.86261.69530031.867-38.529130-56.89553.98531038.074-32.410140-66.15143.90432043.123-25.306150-73.05231.91733046.862-17.433160-77.48418.74634049.178-9.031170-79.5625.00735049.999-0.354180-79.223-8.88536049.3018.333图 3-17题 3-5解

15、图3-6 解：图 3-18题 3-6图从动件在推程及回程段运动规律的角位移方程为：1.推程：为=&3 l-co s姬0*1 1502.回程：%=姬 J 4）/2 Q0?t 120 计算各分点的位移值如下：总转角（）0153045607590105角位移（）00.3671.432 3.092 5.182 7.59.81811.908总转角（）120135150165180195210225角位移（）13.568 14.633 15151514.429 12.803 0.370总转角（）240255270285300315330345角位移（）7.54.6302.197 0.5710000根据上表

16、作图如下:图 3-19题 3-6解图3-7解：从动件在推程及回程段运动规律的位移方程为:1.推程：4 =地-。$（斯 俎）/2 QO 2QO2.回程：5?口+CO S（航/4）0?1 4 则解 mz-2.5m mzc o s 20得 z 42故当齿数z42,基圆小于齿根圆。4-6解 中心距a=-m(Zj-z()=-x4x(60-20)=80m m22内齿轮分度圆直径4=mz?=4x60=240 mm内齿轮齿顶圆直径d”=4 -2%=240-2 x4=23 2m m内齿轮齿根圆直径“=4+2”240+2x1.25x4=250m m4-7证 明 用齿条刀具加工标准渐开线宜齿圆柱齿轮，不发生根切的临

17、界位置是极限点及正好在刀具的顶线上。此时有关系：2OC 2 西 2/z.=-=-=2-m msina s i n a正常齿制标准齿轮 昭=1、a =20,代入上式短齿制标准齿轮=、a =20 ,代入上式图4.7题4-7解图4-8证明如图所示，两点为卡脚与渐开线齿廓的切点，则 线 段 3 即为渐开线的法线。根据渐开线的特性：渐开线的法线必与基圆相切，切 点 为b。再根据渐开线的特性：发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，可知:小 周=&b+b c =Ac =2pb+4对于任一渐开线齿轮，基圆齿厚与基圆齿距均为定值，卡尺的位置不影响测量结果。图4.8题4-8图图4.9题4-8解图4-9解

18、 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚5=廊 龄 相 等。但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小，则渐开线曲率大，基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。4-10解 切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具，只是刀具的位置不同。因此，它们的模数、压力角、齿距均分别与刀具相同，从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。故 参 数m、a、d、4不变。变位齿轮分度圆不变，但正变位齿轮的齿顶圆和齿根圆增大，且齿厚增大、齿槽宽变窄。因 此、分 变 大，变小。啮 合 角a

19、 与节圆直径4是一对齿轮啮合传动的范畴。1 ,、4-H 解 因 2C0S/I限(4+4)4x(23+98)p=a r c c o s-=a r c c o s -=14.53螺旋角 2 2 x250端 面模数=m./cos#=4/cosl4.53=4.13mma =a r c f g 暨 =a r c f g =2 0.6 1 端面压力角 皿 湎4环Z=41 _2_3_h/j当量齿数 c c o 1 4.5 3 z=z?=於 i Qg“c o s3；c o s31 4.5 3 4,=-M5-A-=-4-x-2-3-=95.0n4.m m分度圆直径 c o s p c o s l 4.53,巩为

20、 4x98.n.L =-=434.9 5 m mcosf cosl4.53齿顶圆直径 d”=4+2%=95.04+2x4=103.04 州!4?=4+24=404,9 5 +2 x 4=412 95加齿根圆直径 金=4-叫=95.04-2 xl.25 x4=85.04m m=-2 =404.95-2x1.25x4=3 94.95m m4-12解（1）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应a=-m（zl+z2）=-x2 x（21+3 2）=53mm 55mm2 2说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不连续、传动精度低，产生振动和噪声。（2）采用标准斜

21、齿圆柱齿轮传动时，因1 ,、再 巩,+句）f i =a r c c o s-螺旋角叫（廿 向）3嘉,。1+3 2）7 5。2x55分度圆H径,2x21 m sd.=J-i-=-=43.59 mmcosjS c o s l 5.5._ WRZ2 _ 2x3 22 c o s/I c o s l5.5 0=66.4 2/m节圆与分度圆重合 0=4=43.59m叫 4=4 =66.42m m4-13 解 z&=17 c o s3 =17 c o s3 2 0 =14z血=17 c o s3，=17 c o d 3 0 =1 12174=arctgi.=arctg=2 1.5 7 =21 3 4124

22、-14解 分度圆锥角 的 43匈=卯-21 3 412=68 25 定分度圆直径4=3 x17=51mm4 =m,z2=3 x 4 3 =1 2 9 mm齿顶圆直径d.=4 +2 巩 c o s(?t=5 1 +2 x 3 x c o s 2 1.5 7 0=5 6.5 8 mm4 z =4 +2%c o s(J2=1 2 9 +2 x 3 x c o s 6 8.4 3 0=1 3 12m m齿根圆直径=4 -2.4 m,c o s =5 1 -2,4 x 3 x c o s 2 1.5 7 =4 4.3 0mm%=r f2-2.4 m,c o s 3=1 2 9 -2.4 x 3 x c

23、o s 6 8.4 3 =1 2 6.3 6 mm4=与=不黑=6 9.3 6 mm2 s i n 2s i n 21.5 7齿顶角、齿根角ar c f g 也=ar c f g =2.9 7 =2 皴 12R 0 6 9.3 6必=+Q =21 3 4 12+2 5 8 12=24 3 2 24“=&+Q =6辨25 用+2 12=7 1 24根锥角 6 f L 公-8广21 3 4 12”-2。5刿2=18 3 6,6=6广8广 6 8 2物 -20 5 8 12=6 5 5 3 6 c o s a c o s 21.5 7 0 c o s（?2c o s 6 8.43 4-15 答：一对

24、直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即次i=啊=m、/=a?=a。一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向相 反（外啮合），即 叫 1=%2 =/、（=5=0:、儿=-4。一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即 叫=啊=m、a2=a5-1 解：蜗 轮 2 和蜗轮3 的转向如图粗箭头所示，即 f 和%o5-2 解：这是个定轴轮系，依题意有:=25x30 x30 x60=200ZR/R I5xl5xl5x2为=心 胆=2.5由31,200齿 条 6 的线速度和齿轮5 分度圆上的线速度相等；而齿轮

25、5 的转速和齿轮5 的转速相等，因此有:Pj=匕 =%叫，2.5x3.14x4x20,=-=-=10.5mm/s30 30 x230 x2通过箭头法判断得到齿轮5 的转向顺时针，齿 条 6 方向水平向右。5-3 解：秒针到分针的传递路线为：6-5 4 f 3,齿轮3 上带着分针，齿轮6 上带着秒针，因此有:zsz3 60 x64iw=-=-=60z$z4 8 x8分针到时针的传递路线为：9-1 0-1 1-1 2,齿轮9 上带着分针，齿轮1 2 上带着时针，因此有:3-_ _ Mx24三丁 8x6 一5-4解：从图上分析这是一个周转轮系，其 中 齿 轮1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件月为行

26、星架。则有/号=言/“A*.=1+3=4当手柄转过先,即宛时，转盘转过的角度90物=22.5方向与手柄方向相同。5-5解：这是一个周转轮系，其 中 齿 轮1、3为中心轮，齿轮2、2,为行星轮，构 件 方 为 行 星 架。产=金=_也=_2Sx54 _ _Q则 有.13球 均-叼 叫 12x14.%=0=ntO-MH3也=1 +9=10传 动 比 为io,构 件s与 月的转向相同。第Ip 图 5.9图 5.105-6 解：这是一个周转轮系，其中齿轮1 为中心轮，齿轮2 为行星轮，构件月为行星架。.q=0=-1 Jr/min z,=15=nk+n =12-1,5 =1 0,5?1/m i n0+1

27、.5 15.10.5+1.5-.Z =1205-7 解：这是由四组完全一样的周转轮系组成的轮系，因此只需要计算组即可。取其中一组作分析，齿 轮 4、3 为中心轮，齿轮2 为行星轮，构件1 为行星架。这里行星轮2 是惰轮，因此它的齿数4与传动比大小无关，可以自由选取。一 丸f5 r-4 均F z 4由图知&=o又挖又固定在齿轮上，要使其始终保持定的方向应有：%=(3)联 立(1 )、(2)、(3)式得:z,=z5-8 解:2,_ 唾 ZR _ 30 x80 _=.=，=_-=_.=幺.4nf%-%2的 20 x50%=0 M j=50r/min.=14.7r/minH与a方向相同5-9 解:这是

28、一个周转轮系，其中齿轮1、3 为中心轮，齿轮2、2,为行星轮,H为行星架。:=4=Q-&=-迫=_ 25x75=_3125*为-/卒7 30 x20设齿轮，士会f y M.=200r/min n,=-50r/m in1 方向为正，则 口 ，T.4=10.61向r门V a方向相同5-10 解:图 5.13这是一个混合轮系。其中齿轮1、2、2,3、图 5.14万组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮齿轮2、2,为行星轮，月 为行星架。而齿轮4和行星架开 组成定轴轮系。在周转轮系中:=4=3 fli=也=20 x 20 =0 6 4媪均-物，25 x 25 i =%=-%=_四=-5蜘0 n在定轴轮系

29、中：&Z,川(2)又因为：%=（3）联 立（1）、（2）、（3）式可得：号 明 仇=-。0 7 25-1 1解：这是一个混合轮系。其中齿轮4、5、6、7和由齿轮3引出的杆件组成周转轮系，其中齿轮4、7为中心轮，齿轮5、6为行星轮，齿轮3引出的杆件为行星架H.而齿轮1、2、3组成定轴轮切立小三=_=_ 4系。在周转轮系中：褚18x21（1）在定轴轮系中：为 4 ”（2）又因为：9=%联 立（1 ）、（2）、（3）式可得：。=（0句/4（1）当=1 0 0 0 1 r/m i n&=1 0 0 0 0 ”m i n 时%=（1 0 0 0 1-1 0 0 0 0）/4=0.2 5 m i n ,p

30、的转向与齿轮1和4的转向相同。（2）当=&时，。=3)当q=1 0 0 0 0“m i n,q =1 0 0 0 1 r/m i n时，=(1 0 0 0 0 -1 0 0 0 1)/4=-0.2 5 r/t n i n p的转向与齿轮和4的转向相反。5-1 2解：这是一个混合轮系。其中齿轮4、5、6和构件厅组成周转轮系，其中齿轮4、6为中心轮,齿轮5为行星轮，日是行星架。齿轮1、2、3组成定轴轮系。在周转轮系中:上=_ M=旦 _2 5Y z4 40(1)小3 =-幺=-*,5在定轴轮系中：1 40 （2）又因为：%=2，&=（3）联 立（1）、（2）、（3）式可得：h二8 7 5即 齿 轮

31、1和 构 件 厅的转向相反。5-1 3解：这是一个混合轮系。齿 轮1、2、3、4组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，齿轮4是行星架。齿轮4、5组成定轴轮系。1在周转轮系中：（1）在 图5.1 7中，当车身绕瞬时回转中心。转动时，左右两轮走过的弧长与它们至C点的距离迎 f 2 40 0 2成正比，即：彳 不=通 而=联 立（1）、两 式 得 到：4 =包，=陋/5唠皿2 5在定轴轮系中：1%OU则 当.&=2 5 0”m i n 时 =0.2 5%=0.2 5 x 2 5 0 =62.5 t t u n代 入（3）式，可知汽车左右轮子的速度分别为%=4%乃=4 x62.5/5=

32、50r/min%=64/5=6x62.5/5=79/min5-1 4 解：这是 个混合轮系。齿 轮 3、4、4 5 和行星架H组成周转轮系，其中齿轮3、5 为中心轮，齿轮4、4,为行星轮。齿轮1、2 组成定轴轮系。在周转轮系中：J _&一 =_ a 2 1 7在定轴轮系中：4 (2)又因为：勺=与，%=。（3）依题意，指 针 F转 圈 即 F=1（4）均 二 吧=454.96此时轮子走了一公里，即 就（5）联 立（1）、（2）、（3）、（4）、（5）可求得 为=68图 5.18 图 5.195-1 5 解：这个起重机系统可以分解为3 个轮系：由齿轮3、4 组成的定轴轮系；由蜗轮蜗杆一和5组成的

33、定轴轮系：以及由齿轮1、2、2 3 和构件 H组成的周转轮系，其中齿轮1、3 是中心轮，齿轮 4、2,为行星轮，构件月是行星架。俄工作情况时由于蜗杆5 不动，因此蜗轮也不动，即 5=（1）在周转轮系中:a褚 n,-Yiu Z.Z,48x58.3J =J L =J _ L =_L L =-=0.9911*%-醺*53x53 87=_=-L=_vi 9 AA在定轴齿轮轮系中：9 *(3)又因为：3 =%,勺=勺，（4）联立式（1）、（3）、（4）可解得：Jwt=220,1882当慢速吊重时，电机刹住，即 3 =,此时是平面定轴轮系，故有:&=&=44好4 =48 x 5 8 x 8 7 =册 2

34、2 5 7n4 W?h 1 x 5 3x 5 3x 445-1 6 解：由几何关系有+2。=为又因为相啮合的齿轮模数要相等，因此有上式可以得到：Zl +2 Z1=Z3故行星轮的齿数：z2=(z zJ/2=Q3-19)/2=17图 5.215-1 7 解：欲采用图示的大传动比行星齿轮，则应有下面关系成立:Z1=ZT(1 )Z】=Z-1Z】=Z】+1(3)又因为齿轮1 与齿轮3 共轴线，设齿轮1、2 的模数为 小,齿轮2，、3 的 模 数 为,则有:一一+4）=-C 联 立（1 ）、（2）、（3）、（4）式可得2叫 2 z j-l 2 z j-l （5）7/4+1,4228)x(1600-462.

35、5)/2=1 2 5 5 695 即4 =(7+1,5)7-1,4228)x(462.5-200)/2=843.57根据所求数据作出能量指示图，见 图7.8,可 知 最 大 盈 亏功出现在段，则4a=4 =1255.695所n。(3)求匕轮的转动惯量和质量。7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为M =60r/ttiin,现在电动机的转速为W=1500nun,则若将飞轮安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为：f=J(a)为 彳=212.26(60/1500)3=03396 足 疗7-4解：(1)求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先 求 最 大 盈 亏 功 儿 因 为 儿3是最大动能与最小动能之差，依题意，在

36、通过轧辑前系统动能达到最大，通过轧辑后系统动能达到最小，因此：J=於 F 卿735=|(2600-4000)x5|x75 x9.8=5.145 xlNm则飞轮的转动惯量:4a 5.145x1药7 J季 四 夕 云60 60=7.33x10$施/(2)求飞轮的最大转速和最小转速。=叩+:冲=80Q+；XO.1)=84r/min乜=叩-Lg=80 Q-xO.l)=76r/tnin2 2(3)因为一个周期内输入功利和输出功相等，设一个周期时间为？，贝IJ：肪=尸 产，因此有:f=W/P=4000 X5/2600=7.6923s。7-5 解：图7.9一个周期驱动力矩所作的功为：心电,科药1000,M

37、adt=2_=1000 x1=1 0 0 0 一个周期阻力矩所作的功为：.=MK=MGI=80X 4；6 XO.1=10OONL乂时段内驱动力矩所做的功为：%=M a d t=(adt=1000 x 0,1=100N因此最大盈亏功为：%=1000-100=900 Nm=%+=1 3 4+1 1 6=125rad/sM 2 2机组的平均角速度为:.134-116 色一”5=-5 _ _ 5 =-=0.1 4 4机组运转不均匀系数为：/=冬-罂-0.4咫 苏故飞轮的转动惯量为：4 1 2 5 x0 1 4 47-6答：本书介绍的 轮设计方法，没有考虑 轮以外其他构件动能的变化，而实际上其他构件都有

38、质量，它们的速度和动能也在不断变化，因而是近似的。7-7 解：0个运动循环图 7.1 1由图见一个运动循环的力矩图有四个重复图示，因此，可以以一个周期只有才,2来计算。（1）求驱动力矩 M。一个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等，又依题意驱动力矩 为常数,M=4 00 x-故有 2 2 ,M,=2 00W m（2）求最大盈亏功、o根 据 图7.1 0做能量指示图。将和加一曲线的交点标注o,b,o二 将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号 或 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.1 1）如下：首先自。向上做 8,表 示o a区间的盈功，4=2 00 x（哂/2

39、=1 2.施 巴 其 次 作 战 向 下 表 示 她 区 间 的 亏 功，4=2 00 x（,9/2 =2 5刷 叫然后作匕6句上表示如区间的盈功，至此应形成一个封闭区间，儿=2 00*（方陶/2 =1 2.5恻 求。由图知该机械系统在油区间出现最大盈亏功%=2 5万N m。（3）求飞轮的转动惯量。2 5万(2 5)Jx 0.04=3.1 4 咫 /（4）求匕轮的质量。4 J 4 x 3.1 4 uT _ 3.m=-=5 0.2 4 K gJ-n n *Q由课本公式7-8：4 得：u.J7-8 解：图 7.12图 7.13（1）求驱动力矩一个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等,又依题意驱动力矩 M

40、 为常数,故有:2W,=4 00 x(-+-)2 4M =1 5 0 N m（2）求 最 大 盈 亏 功 心。根 据 图 7.12做能量指示图。将 M 一歹 和 ”一伊曲线的交点标注0 ,a,b ,c ,o;将各区间所围的面积分为盈动和亏功，并标注“+”号 或 号，然后根据各自区T间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.13）如卜.：首先自o 向下做a,表示区间的亏功，儿 二 网 7 0）x（万/2）=加 Tm；其 次 作 而 向 上 表 示 助 区 间 的 盈 功，4=1 5 0 x（万=7 5而 巴 然 后 作 费 向 下 表 示 灰 区 间 的 亏 功，4=（4 00-1 5 0）

41、x 6 =6 2.5版%作 c o 向上表示。0 区间的盈功，至此应形成-个封闭区间，4=1 5 0 x（3万 礴=1 1 2.5恻 叫 由 图 知 该机械系统在o a区间出现最大盈亏功1 =125 万 N m .（3）求飞轮的转动惯量。人与=_=98 毋加（2 0）4 0.01%7-9 答：机械有规律的，周期性的速度变化称为周期性速度波动。系统速度波动是随机的、不规则的，没有一定周期的称为非周期性速度波动。调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上转动惯量很大的回转件一飞轮。非周期性速度波动常用调速器调节。经过调节后只能使主轴的速度波动得以减小，而不能彻底根除。7-1 0 解 I图 7.1

42、4 图 7.1 5(1)先求阻力矩从”。因 为 阻 力 矩 为 常 数，故有W*=-2 0)7+2 00)7/2-2 0,：,M=15 N m再求发动机平均功率。一个周期内输出功为H =15 x4=6 0彳；个周期所用的时间为:上 _(p _(p 4*a 阀*/3 0 1000/3 0因此发动机的平均功率为:幺”1.5 7 i 0.12(2)首先求最大盈亏功 儿 s 根 据 图7.14做能量指示图。将加和M”-*曲线的交点标注。，a,b ,c ,将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号 或 号，然后根据各T自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图(图7.15)如下：首先自o 向下做a

43、,表 示o a区T T间的亏功；其次作&匕向上表示区间的盈功；然 后b d向卜表示 3，区间的亏功，至此应形成一个封闭区间。4=15 x2万+2 0万=5 0万加加a_b_=(2 00-15).欲求 4,先求图7.15中&匕的长度。由图知 代 2 00,因此有：a b=0.9 2 5万，则4 =(2 00-15)x0.9 2 前/2 =8 5.5 6 2 5 丽A,=15 Q+2 万-0 9 2汨 +2 =3 5,5 6 2 5 朋m根据所求数据作出能量指示图，见 图 7.1 5,可 知 最 大 盈 亏 功 出 现 在 段，则 从 纯=4*=光 25丽!。则求七轮的转动惯量为4a _ 85.5

44、625ff声 舞 药 嬴0.49位川r/30)2=1.368 xlO5该转子本身的重量为的=鸣TxlO x9.8=9.8xlO N则F/步=1368x10,”.8x103)=1 4,即该转子的离心力是其本身重量的14倍。8-2 答：方法如下：(1 )将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；(2)将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后，在转子上画过轴心的铅垂线1:(3)籽转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后画过轴心的铅垂线2；(4)做线1 和 2 的角平分线，重心就在这条直线上。8-3 答：(1)两种振动产生的原因分析

45、：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用力，使得机座产生振动。而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断变化的离心力所产生的。(2)从理论上来说，这两种振动都可以消除。对于周期性速度波动，只要使输入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机座振动。对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。(3)从实践上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。因为实际中不可能使输入功和输

46、出功时时相等，同时如果用长轮也只能减小速度波动，而不能彻底消除速度波动。因此这种振动只能减小而不能彻底消除。对于回转体不平衡产生的振动在实践上是可以消除的。对于轴向尺寸很小的转子，用静平衡原理，在静平衡机上实验，增加或减去平衡质量，最后保证所有偏心质量的离心力矢量和为零即可。对于轴向尺寸较大的转子，用动平衡原理，在动平衡机上，用双面平衡法，保证两个平衡基面上所有偏心质量的离心力食量和为零即可。8-4mr图 8.7解：已知的不平衡质径积为泡-取求。设&方向的质径积为切，心，8方向的质径积为四。,口，它们的方向沿着各自的向径指向圆外。用作图法求解，取 为 a ,作 图 8.7 所示。由静平衡条件得

47、：沈，+叫%+中。办=0由图 8；量 得 加 也=1299&m,mDrD=0.75总 m8-5图 8.9解：先求出各不平衡质径积的大小：叫4=10 x0.05=0,5gtm叼1=14x0.1=1.4应一叫 口 =16 x0.075=1.2Kg m=10 x0.05=0.5m方向沿着各自的向径指向外面。用作图法求解，取，作 图 8.9 所示。由静平衡条件得:m jrb+贴 +吗 与+鹏 +%=0由 图8.9量 得 冲；=比1 2总 叫 方 向 与 水 平 夹 角 为1 2 7.8 7。8-6图 8.1 1解：（1 ）求质心偏移实际就是求静平衡时的平衡向静，因此可以按照静平衡条件考虑这个问题。先求

48、出各不平衡质径积的大小：町1 =2 x 0.2 =0.4 咫叫弓=4 x 0.2 =0.8网 m方向沿着各自的向径指向外面。用作图法求解，取 4,作 图8 .1 1 （a ）所示。由静平衡条件得：m/b+贴 +m 必=0由图量得求 办=6 5 8 9 5注 求，则质心偏移的距离为4 =0.5 8 9 5/1 0 =0.0 5 8 9 5 m =5 9.9 5伽,偏移的方向就是平衡质径积的方向，与水平夹角为1 0 6。=4/3 x 0 2 =0.2 6 7年=8/3 x 0,2 =0.5 3 3右 支 承,m/V =2/3 x 0.2 0.1 3 3 m r=4/3 x 0,2 =0.2 6 7

49、 K g*m方向沿着各自的向径指向外面。用作图法求解，取 为，作 图8 .1 1 （b）（c）所示。由动平衡条件得:左支承：叫 匕+叫，+吗 r =0,量 得 陪“=0.3 9 2 6他 比则支反力大小为*=叫眸 =%万/3 0)2 =0.3 9 2 6 x(3 0 0 0 x 3.1 4/3。=3 8 7 x l O M右支承：通X+?+吗”r =0,量 得rt=0.1 9 6 9 .m则支反力大小为 R=m%,/3 0)2 =0.1 9 6 9 x(3 0 0 0 x 3.1 4/3(J)2=1.9 4 x l O，N8-7IT/nI I Is I I|s1图 8.1 3解：(1)先把不平

50、衡质量在两平衡基面I和n上分解。基面 L =1 0 x 4 0/(4 0-2 0)=2 0 基面 I I：次=1呵-2 0/(4 0-2。)=-1 0融则在两个基面上的质径积分别为：蒙 面I：曲2 0 x 0.0 0 5=0吸吃方向垂直向下。基 面H：朽=-1 0 x O,0 0 5 7%.m,方向垂直向匕用作图法求解，取飞,作 图8.1 3 (a)(b)所示。由动平衡条件得：基 面 :%+m r =%平衡质径积吗=0.1电 求，方向垂直向上。基 面I I：吟，+=,平 衡 质 径 积 叫 =0.0 5%方向垂直向下。8-8图 8.14解：先把不平衡质量在两平衡基面 S 和 8 上分解。基面耀