机械设计基础（黄华梁）机械系统的动力学分析和设计1

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1、习题与参考答案一、复习思考题1.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？请列举儿种因速度波动而产生不良影响的实例。2.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？3.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？4.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？5.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。6.飞轮的调

2、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？7.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？8.什么是最大盈亏功？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3mux与最小角速度3miu所在位置？10.离心调速器的工作原理是什么？二、填空题1.若不考虑其他因素，单从减轻E轮的重量上看，飞轮应安装在轴上。2.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。3.若已知机械系统的盈亏功为（A（n）max,等效构件的平均角速度为3时

3、系统许用速度不均匀系数为3］，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Jo三、选择题1.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。2.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oa.调速器b.飞轮c.变速装置1.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ca.高速轴上b.低速轴上c.任意轴上1.在机械系统屮安装飞轮后可使其周期性速

4、度波动o乩消除b.减少c.增加2.机器安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时oa.—样b.大c.小d.a>c的可能性都存在3.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.机器屮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,且有公共周期。d.机器屮各运动副的位置布置不合理。4.有三个机械系统，它们主轴的3唤和3亦分别是：a.1035rad/s,975rad/sb.512.5rad/s,487.5rad/sc.525r

5、ad/s,475rad/s其中，运转最不均匀的是,运转最均匀的是c1在图示机构中，滑块3的质量为加3，曲柄AB长为门滑块3的速度v3,为曲柄的角速度。当0=0°〜180°时，阻力&常数；当&=180°〜360°时，阻力F=0。驱动力矩M为常数。曲柄4B绕人轴的转动惯量为JA],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：（1）取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩A//和等效阻力矩Mr；（2）等效转动惯量丿；（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。

6、解题要点：Md=M阻力F的等效阻力矩：例1图（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M=Fv3/a)}=Frsin3(0°)（2）等效转动惯量:Mr=0(180°W&W360。)J=JAX+M3厂$sin26^（3）稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M：由必・2^=F・2厂，可得M=—71（4）机构的运动方程式：^Md-Mr）d0=^j{0W-杯（呎2己知某机械一个稳定运动循坏内的等效阻力矩M,如图所示，等效驱动力矩M〃为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：©ax=200rad/s及0

7、

8、血=18°口必。试求：（1）等效驱动力矩M〃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〃。M/（N・m）x/4例2图10001000

9、Kax+弘in

10、)二

11、(200+180)=190rad/smax§=^max_°min二2°°-18°二°"%一190一…max(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：）7AWmax=（212.5-100）—=618.5JmaxAWWIt,,厂滞二际而T°"27kg^618.5习题参考答案复习思考题答案（参考答案从略）填空题答案：1.高速2.不能每瞬