《机械设计基础》4版教学资源教材习题解答机械系统的动力学分析和设计

1、习题与参考答案一、复习思考题.机械的运转为什么会有速度波动？为什么要调节机器的速度波动？请列举几种因速 度波动而产生不良影响的实例。.何谓周期性速度波动和非周期性速度波动？请各举出两个实例。这两种速度波动各 用什么方法加以调节？.试观察牛头刨床的飞轮、冲床的飞轮、手扶拖拉机的飞轮、缝纫机的飞轮、录音机 的飞轮各在何处？它们在机器中各起着什么作用？.何谓平均速度和不均匀系数？不均匀系数是否选得越小越好？安装飞轮后是否可能 实现绝对匀速转动？.欲减小速度波动，转动惯量相同的飞轮应装在高速轴上还是低速轴上。.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？.飞轮设计的基本原则是

2、什么？为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上？.什么是最大盈亏功？如何确定其值？.如何确定机械系统一个运动周期最大角速度3max与最小角速度3 miu所在位置？.离心调速器的工作原理是什么？二、填空题.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。.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。.若已知机械系统的盈亏功为 （Aco）max,等效构件的平土角速度为3 m ,系统许用速度 不均匀系数为8,未加飞轮时，系统的等效转动惯量的常量部分为Jc,则飞轮的转动惯量J_=。三、选择题.在机械系统速度波动的一个周期中的某一时间间隔内，当系统

3、出现 时，系统的运动速度,此时飞轮将 能量。a.亏功，减小，释放；b.亏功，加快，释放；c.盈功，减小，储存；d.盈功，加快，释放。.为了减小机械运转中周期性速度波动的程度，应在机械中安装 。.若不考虑其它因素，单从减轻飞轮的重量上看，飞轮应安装在 。.在机械系统中安装飞轮后可使其周期性速度波动.机器安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时 。a.一样b.大 c.小 d. a、c的可能性都存在.机器运转出现周期性速度波动的原因是 。a.机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡。b.机器中各回转构件的质量分布不均匀。c.在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等, 且

4、有公共周期。d.机器中各运动副的位置布置不合理。.有三个机械系统，它们主轴的3max和3 min分别是：a.1035 rad/s, 975 rad/sb. 512.5 rad/s, 487.5 rad/sc.525 rad/s, 475 rad/s其中，运转最不均匀的是 ,运转最均匀的是 。例解1在图示机构中，滑块 3的质量为m3,曲柄AB长为r,滑块3的速度V31rsin ,1为曲柄的角速度。当 =0180时，阻力F=常数；当 =180360时，阻力F =0。驱动力矩M为常数。曲柄 AB绕A轴的转动惯量为JA1 ,不计构件2的质量及各运动 副中的摩擦。设在 =0。时，曲柄的角速度为一0。试求

5、：(1)取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩Md和等效阻力矩 Mr;(2)等效转动惯量J;(3)在稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M;(4)写出机构的运动方程式。解题要点：(1)驱动力矩M作用在等效构件上，且其他构件上无驱动力矩，故有例1图Md M阻力F的等效阻力矩：M r FV3/ 1 Fr sin (0 W 180 )M r 0 (180 360 )(2)等效转动惯量： 2 2J J A1 M 3r sin(3)稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M:由M 2兀=F 2r,可得M=Fr(4)机构的运动方程式:10 Md Mrd 2J2 1 J2J02已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩

6、M r如图所示，等效驱动力矩 Md为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为:max =200rad/s 及 min =180rad/s。试求:(1)等效驱动力矩 Md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Jf。n)例2图212,51002K例2图解解题要点:(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:MrdMdd17 、Md (1000 100 )212.5N m244(2)直接利用式求 ：1200 180 190rad/s21m max2maxmin200 1801900.105(3)求出最大盈亏功后，飞轮转动惯量可利用式求解(参见本例图解：)Wmax212.5 100 618.5J4max61