机械原理习题卡答案

第七章 机械的运转及其速度波动的调节答案

一、填空题

1. 设某机器的等效转动惯量为常数，则该机器作匀速稳定运转的条件 在每一瞬时,驱动功率等于阻抗功率 ， 作变速稳定运转的条件是 在一个运动周期中，驱动功等于阻抗功 。

2. 机器中安装飞轮的原因，一般是为了 调节周期性速度波动 ，同时还可获 降低原动机功率 的效果。

3. 在机器的稳定运转时期，机器主轴的转速可有两种不同情况， 即 等速 稳定运转和 变速 稳定运转，在前一种情况，机器主轴速度是 常数 ，在后一种情况，机器主轴速度是 作周期性波动 。

4．机器中安装飞轮的目的是 降低速度波动，降低电动机功率 。

5．某机器的主轴平均角速度 m 100rad/s， 机器运转的速度不均匀系数 0.05，则该机器的最大角速度 max= 102.5 rad/s，最小角速度 min= 97.5 rad/s。

6．机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是根据 动能相等(等效质量的动能等于机器所有运动构件的动能之和) 原则进行转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量（转动惯量)有关外，还与 各构件质心处速度、构件角速度与等效点的速度之比的平方 有关。

7．机器等效动力模型中的等效力(矩)是根据 瞬时功率相等 原则进行转化的， 因而它的数值除了与原作用力(矩)的大小有关外，还与 外力作用点与等效点的速度之比 有关。

8．若机器处于起动(开车)阶段，则机器的功能关系应是 输入功大于输出功和损失功之和，系统动能增加 ，机器主轴转速的变化情况将是 机器主轴的转速大于它的初速，由零点逐步增加到正常值 。

9．若机器处于停车阶段， 则机器的功能关系应是 输入功小于输出功和损失功之和，系统动能减少 ，机器主轴转速的变化情况将是 机器主轴的转速，由正常速度逐步减小到零 。

10．用飞轮进行调速时，若其它条件不变，则要求的速度不均匀系数越小， 飞轮的转动惯量将越 大 ， 在 满足同样的速度不均匀系数条件下，为了减小飞轮的转动惯量，应将飞轮安装在 高速 轴上。

11．当机器运转时，由于负荷发生变化使机器原来的能量平衡关系遭到破坏，引起机器运转速度的变化，称为 非周期性速度波动 。为了重新达到稳定运转，需要采用 调速器 来调节。513

12．在机器稳定运转的一个运动循环中，运动构件的重力作功等于 零 ，因为 运动构件重心的位置没有改变 。

13．机器运转时的速度波动有 周期性 速度波动和 非周期性 速度波动两种，前者采用 安装飞轮 调节,后者采用 安装调速器 进行调节。

14．若机器处于变速稳定运转时期，机器的功能特征应有 一个运动循环内输入功于等于输出功与损失功之

机械原理习题卡答案

和 ， 它的运动特征是 每一个运动循环的初速度和末速度相等 。

15．当机器中仅包含 定传动比 机构时，等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是常量， 若机器中包含 变传动比 机构时，等 效质量(转动惯量)是机构位置的函数。

16．图示为某机器的等效驱动力矩Md 和等效阻力矩Mr 的

/2时，线图，其等效转动惯量为常数，该机器在主轴位置角 等于

主轴角速度达到 max,在主轴位置角 等于2 时，主轴角速度达到

min。

二、判断题

1．为了使机器稳定运转，机器中必须安装飞轮。(×)

2.机器中安装飞轮后，可使机器运转时的速度波动完全消除。(×)

3.为了减轻飞轮的重量，最好将飞轮安装在转速较高的轴上。(√)

4.机器稳定运转的含义是指原动件(机器主轴)作等速转动。(×)

5. 机器作稳定运转，必须在每一瞬时驱动功率等于阻抗功率。(×)

6. 机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是一个假想质量(转动惯量)，它的大小等于原机器中各运动构件的质量(转动惯量)之和。(×)

7. 机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是一个假想质量(转动惯量)，它不是原机器中各运动构件的质量(转动惯量)之和，而是根据动能相等的原则转化后计算得出的。(√)

8. 机器等效动力学模型中的等效力(矩)是一个假想力(矩)，它的大小等于原机器所有作用外力的矢量和。(×)

9.机器等效动力学模型中的等效力(矩)是一个假想力(矩)，它不是原机器中所有外力(矩)的合力，而是根据瞬时功率相等的原则转化后算出的。(√)

10.机器等效动力模型中的等效力(矩)是根据瞬时功率相等原则转化后计算得到的，因而在未求得机构的真实运动前是无法计算的。(×)

三、选择题

1．在机械稳定运转的一个运动循环中，应有 A

(A)惯性力和重力所作之功均为零；

(B)惯性力所作之功为零，重力所作之功不为零；

(C)惯性力和重力所作之功均不为零；

(D)惯性力所作之功不为零，重力所作之功为零。

机械原理习题卡答案

2．机器运转出现周期性速度波动的原因是 C 。

(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，且有公共周期；

(D)机器中各运动副的位置布置不合理。

3．机器中安装飞轮的一个原因是为了 C 。

(A)消除速度波动；

(B)达到稳定运转；

(C)减小速度波动；

(D)使惯性力得到平衡，减小机器振动。

4. 设机器的等效转动惯量为常数，其等效驱动力矩和

等效阻抗力矩的变化如图示，可判断该机器的运转情

况应是 B 。

(A)匀速稳定运转；

(B)变速稳定运转；

(C)加速过程；

(D)减速过程。

5. 在图7-3-5传动系统中，已知Z1 20,Z2 60,Z3 20,

Z4 80。如以齿轮4为等效构件，则齿轮1的等效转动惯量将是

它自身转动惯量的 B 。

(A)12倍；

(B)144倍；

(C)1/12;

(D)1/144。

5. 在图7-3-5传动系统中，已知Z1 20,Z2 60,Z3 20, Z4 80。如以齿轮1为等效构件，则作用于齿轮4的力矩M4的等效力矩等于M4。

(A)12倍；

(B)144倍；

(C)1/12;

(D)1/144。

6．如果不改变机器主轴的平均角速度，也不改变等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化规律，拟将机器运转速度不均匀系数从0.10降到0.01，则飞轮的转动惯量IF将近似等于 A IF。(IF为原飞轮转动惯量为原飞轮转动惯量)

(A) 10；

(B) 100；

(C) 1/10 '

机械原理习题卡答案

(D) 1/100

7. 将作用于机器中所有驱动力、阻力、惯性力、重力都转化到等效构件上，求得的等效力矩和机构动态静力分析中求得的在等效构件上的平衡力矩，两者的关系应是 B 。

(A)数值相同，方向一致；

(B)数值相同，方向相反；

(C)数值不同，方向一致；

(D)数值不同，方向相反。

四、计算题

1．在图示曲柄滑块机构中，设已知各构件的尺寸、质量m、质心位置S、转动惯量JS，构件1的角速度 1。又设该机构上作用有常量外力(矩)M1、R3、F2。试：554

(1)写出在图示位置时，以构件1为等效构件的等效力矩和等效转动惯量的计算式。

(2)等效力矩和等效转动惯量是常量还是变量？若是变量则需指出是机构什么参数的函数，为什么？

M

⑴．F2vs2cos 2 1

F2vs2cos 2 R3vs3cos1800 1R3vs3 M1 1

2 1 M122 V V J J1 m2 s2 JS2 2 m3 s3 1 1 1

⑵．因M、J分别和速度比、速度平方有关，而连杆机构中速度比与机构位置有关，速度比是变量，故等效力矩和等效转动惯量变变量，它们是曲柄位置 的函数。

机械原理习题卡答案

2．一机械系统，当取其主轴为等效构件时，在一个稳定运动循环中，其等效阻力矩M r如图所示。已知等效驱动力矩为常数，机械主轴的平均转速为1000r/min。若不计其余构件的转动惯量，试问：

(1)当要求运转的速度不均匀系数 0.05时，应在主轴上安装一个JF ? 的飞轮；

(2)如不计摩擦损失，驱动此机器的原动机需要多大的功率N (kW ) ?

⑴在一个稳定运动周期中驱动功和阻力功相等，所以有

55 10 2 60 Md 2 33

Md 55 18.3N m 3

5 Wmax=面积①=面积②= 18.3 10 43.4J 3

n 1000 m 104.7rad/s 3030

JF

⑵ N2 m Wmax 43.42 0.0792kg m2104.7 0.05 Md m 18.3

104.7 1916w=1.916 Kw

机械原理习题卡答案

3．已知机器在一个运动循环中主轴上等效阻力矩Mr的变化规律如图示。设等效驱动力矩Md为常数，主轴平均角速度 m

不计。试求： 25rad/s，许用运转速度不均匀系数 0.02。除飞轮外其它构件的质量

（1）驱动力矩Md；

（2）主轴角速度的最大值 max和最小值 min及其出现的位置（以 角表示〕；

（3）最大盈亏功 Wmax；

（4）应装在主轴上的飞轮转动惯量JF。

596

⑴Md 40 /2 40 5/4 1 15N m 2

m

⑵ max max min22, max min m

max22 m 2 0.02 25 24.75rad/s222 m 2 0.02 25 25.25rad/s

⑶在 0, /2 区间， W

在 /2, 区间， W 2 40 15 39.25J

2 15 23.55J 在 , 区间， W 40 15 19.625J 4 4 5

在 ,2 区间， W 5

4 3 15 35.325J 4

将以上关系作图如上所示，由图知， Wmax 39.25J， max出现在 0 2 处，

min出

机械原理习题卡答案

现在

2处。 ⑷JF 2 m Wmax 39.252 3.14kg m225 0.02