机械原理 习题答案 作者 王德伦 第11章.docx

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1、第11章机械系统的动力学11-1题举出日常生活中和机械工程中应用飞轮调速的例子，并说明其原理。解：如图11-1所示，(a)为冲压机床上安装的飞轮，(b)为拖拉机上安装的飞轮。(a)(b)图11-1飞轮调速原理：机械在周期内的最大盈亏功，即驱动功与阻抗功之差的最大值：其中当时，；当时，。如果忽略等效转动惯量中的变量部分，即假设为常数，则有等效构件的速度不均匀系数为当机械添加一个飞轮，设在等效构件上添加的飞轮的转动惯量为，则有由此可知，只要飞轮的转动惯量足够大，就可以达到调节机械周期性速度波动的目的。11-2题

2、设起重机的电动机特性曲线可近似用抛物线代替，若其等效驱动力矩为，等效阻力矩和等效转动惯量为常数，分别为，，若电动机在t0=10sec的角速度为。试分析电机主轴从t0开始的角速度与角加速度随时间t的变化关系。解：等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数由于变量分离后，得积分得求得角速度由于可求11-3题牛头刨床主运动机构中含一导杆机构，如图11-18所示。已知，当时，，导杆4对轴C的转动惯量，其他构件的质量和转动惯量忽略不计；作用在导杆4的阻力矩为。若取曲柄2为等效构件，求该机构的等效阻力矩和等效转动惯量。图

3、11-18图11-2图11-3解：如图11-3所示的机构瞬心由瞬心法等效构件为转动件，由公式（11-1）（11-2）得11-4题图11-19所示轮系中，已知各轮的齿数为，，，，，模数均为m=10mm，齿轮2、3、4、5为标准齿轮，行星轮数目为4，对称安装，单个行星轮重10kg，各转动构件绕各自轴线的转动惯量分别为，，，，,当系杆H转速为时用制动器T制动，同时停止驱动，要求系杆在1周内停下来。试问应加多达的制动力矩？图11-19图11-4解：先求传动比由于得等效转动惯量为假设转动构件5的初始速度，则有转动构件

4、5的最终速度假设到系杆H经过1周时停止，根据传动比为-10，则转动构件5经过10周停止，且方向与系杆H相反，则转动构件5转过的角度为根据公式解得根据解得11-5题为什么说锻压设备中安装飞轮可以起到节能的作用？解：由于飞轮具有很大的转动惯量，故其转速只要略有变化，就可以储存或释放较大的能量。当机械出现盈功时，飞轮可将多余的能量吸收储存起来；而当机械出现亏功时，飞轮又可以将能量释放出来。在锻压设备的一个工作周期中，工作时间很短，而且峰值很大，安装飞轮不但可以调速，还利用飞轮在锻压设备非工作时间所储存的能量来帮助

5、克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机驱动，进而达到节能的作用。11-6题图11.20所示为一冲压成型机工作时所受的等效阻力矩的变化规律，选择其主轴为等效构件，等效驱动力矩为常数，等效转动惯量为主轴的初始转速为，运转周期为。试确定主轴的稳定运转规律。若采用飞轮调节其速度波动，飞轮转动惯量多大？取。图11.20图11-5解：（1）确定飞轮的转动惯量假设冲压成型机工作时为稳定运转，构件在一个周期内动能增量为0因此求出各个阶段盈亏功画出能量指示图图11-6最大盈虚功为飞轮的转动惯量为（2）确定主轴的稳定运转

6、规律初始角速度为由动能定理（积分形式）当当当当当图11-7角速度w(φ)与转动角度φ的关系图