第七章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)要點

1、第七章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)1 一般機械的運轉(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？2為什么要建立機器等效動力學模型？建立時應(yīng)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(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何謂機械運轉(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有何異同（比較主軸的 伽,從ax,選用的原動機

2、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(xiàn)非周期性速度波動，如何進行調(diào)節(jié)？11機械的自調(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(yīng)安裝在軸上。15大多數(shù)機器的原動件都存在運動速度的波動，其原因是驅(qū)動力所作的功與阻力所作的 功保持相等。16機器等效動力學模型中的等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）是根據(jù)系統(tǒng)總動能的原則進行轉(zhuǎn)化的

3、，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當機器中僅包含速比為機構(gòu)時，等效動力學模型中的等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）是常數(shù)；若機器中包含 自由度的機構(gòu)時，等效質(zhì)量 （轉(zhuǎn)動慣量）是機構(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J1 =O.01kg m2,J2 =004kg m2,J20.01kg m，系桿對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量Jh =018kgm2，行星輪質(zhì)量 m2=2kg ,m?=4kg, 1h =0.3m, i1H = 一3 , d = T。在系桿h上作用有驅(qū)動力矩 Mh=60N m。作 用在輪1上的阻力矩 M1=10N m。試求：（1）等效到輪1

4、上的等效轉(zhuǎn)動慣量；（2）等效到輪1上的等效力矩。19在圖示機構(gòu)中，齒輪2和曲柄O2A固連在一起。已知1ao2=3mm,loi2=3mm,222=30o,齒輪齒數(shù)z,=40,Z2=80,轉(zhuǎn)動慣量Joi=.01 kg m ,J。？=0.15 kg m，構(gòu)件4質(zhì)量m4=i0kg，阻力F4 = 200N,試求：阻力F4換算到O,軸上的等效力矩 Mr的大小與方向；m4、Ji、J2換算到O,軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量 J。20圖示為齒輪一凸輪機構(gòu)，已知齒輪1、2的齒數(shù)乙、z2和它們對其轉(zhuǎn)軸。1、。2的轉(zhuǎn)動慣量分別為Ji、J2,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s的轉(zhuǎn)動慣量是J3,其質(zhì)量為嗆，從

5、動桿4的質(zhì)量為,作用在 齒輪1上的驅(qū)動力矩Mi= MC -i),作用在從動桿上的壓力為Q。若以軸。2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；等效力矩。21已知機組在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時期主軸上的等效阻力矩變化曲線Mr（）如圖所示，等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，主軸的平均角速度m = 10 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Jf =9.8 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 Md ；（2）運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù) 、：；22某機械在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段內(nèi)的一個運動循環(huán)中，其主軸上的等效阻力矩MrC：）如圖所示，等效驅(qū)動力矩 M d

6、為常值，等效轉(zhuǎn)動慣量 J = 15 kg m2，平均角速度 30 rad/s，試求:（1）等效驅(qū)動力矩 Md ；（2） max 和min 的位置；（3） 最大盈虧功：W/nax ；（4） 運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)、：。23某機械在穩(wěn)定運動的一個周期中，作用在等效構(gòu)件上的等效阻力矩Mr的變化規(guī)律如圖示，等效驅(qū)動力矩 Md為常數(shù)，平均角速度 = 20 rad/s，要求運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù) ；=0.05，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Md ；(2)最大盈虧功Wkax ；(3) 應(yīng)在等效構(gòu)件上安裝的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF。24已知機器在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)一周期內(nèi)等效驅(qū)動力矩Md()和等效阻力矩 M

7、r (為常值)女口圖示。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2000，3000，2000，3000，2000，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max min的位置;(2)最大盈虧功：Wmax。25在圖示的傳動機構(gòu)中，輪 1為主動件，其上作用有驅(qū)動力矩 M1=常數(shù)，輪2上作用有阻力矩M2，它隨輪2轉(zhuǎn)角;：2的變化關(guān)系示于圖b中。輪1的平均角速度50 rad/s，兩輪的齒數(shù)為Z1 = 20，Z2 = 40。試求:(1) 以輪1為等效構(gòu)件時，等效阻力矩 Mr ；(2) 在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段(運動周期為輪2轉(zhuǎn)360。)，驅(qū)動力矩 Mi的大小;(3)最大盈虧

8、功Wmax(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)二0.05，而不計輪1、2的轉(zhuǎn)動慣量時，所加飛輪的轉(zhuǎn)動慣量Jf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? m)26如圖示提升機中，已知各輪的傳動比hn =12 , = .75, 1 = 0.04m,45 = 2。繩輪5的半徑 R= 200mm，重物 A的重量 G=50N，齒輪1、2和2、4、5及5對輪心的轉(zhuǎn)動慣量分別為 J = 0.2kg m2,J2 - 01 kg m2, J4= 0.1kg2 2m ,J5 = 0.3kg m ,行星輪2和2 的質(zhì)量m2=2kg，其

9、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)件時,(1)等效阻力矩Mr ；(2)等效轉(zhuǎn)動慣量J。27已知插床機構(gòu)的機構(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Fr為多少？其指向如何？(Fr作用在垂直于 AB的nn線上)28在圖示機構(gòu)中，當曲柄推動分度圓半徑為r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 S ,質(zhì)量m及繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量 JS (i=1,2,3,4 )均已知, 作用在構(gòu)件1上的力矩 Mi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

10、器作穩(wěn)定運動，其中一個運動循環(huán)中的等效阻力矩M與等效驅(qū)動力矩 M d的變化線如圖示。機器的等效轉(zhuǎn)動慣量J=1kg m2，在運動循環(huán)開始時，等效構(gòu)件的角速度0 =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max與min ；并指出其出現(xiàn)的位置；確定運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù);(3)最大盈虧功-Wmax ；1Mtf100N + m1二2幷30在圖示機構(gòu)中，滑塊3的質(zhì)量為m3,曲柄AB長為r ,滑決3的速度：3二“rsinr , - 為曲柄的角速度。當v -0180時，阻力F二常數(shù)；當v -180訓360】時，阻力F =0。驅(qū)動力矩M為常數(shù)。曲柄 AB繞A軸的轉(zhuǎn)動慣量為 J

11、ai，不計構(gòu)件2的質(zhì)量及各運動副中 的摩擦。設(shè)在v _ 0時，曲柄的角速度為0。試求：(1 )取曲柄為等效構(gòu)件時的等效驅(qū)動力矩M d和等效阻力矩 M r ；(2) 等效轉(zhuǎn)動慣量J ;(3) 在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段，作用在曲柄上的驅(qū)動力矩M ;(4) 寫出機構(gòu)的運動方程式。31已知某機械一個穩(wěn)定運動循環(huán)內(nèi)的等效阻力矩Mr如圖所示，等效驅(qū)動力矩Md為常數(shù),等效構(gòu)件的最大及最小角速度分別為：max - 200 rad/s及max _ 180 rad/s。試求：(1) 等效驅(qū)動力矩 Md的大??；(2) 運轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù):；(3) 當要求在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JF。1000100032已知一齒輪傳動機構(gòu)， 其中z2 =2Zl,Z4 =2z3 ,在齒輪4上有一工作阻力矩 M4 ,在其 一個工作循環(huán)（：4 =2 ）中，M 4的變化如圖示。輪1為主動輪。如加在輪1上的驅(qū)動力 矩Md為常數(shù)，試求：（1） 在機器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，M d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