9章速度波动调节

第9章习题

9-1如图9-5所示导杆机构中，已知l AB=240mm，l BC=750mm，ψ=30°，摆动导杆2对回转轴B的转动惯量J B=0.4㎏·㎡，作用于构件2上的阻力距M2=45N·m，其他构件的质量忽略不计。当取曲柄1为转化构件时，试求机构的等效阻力距M r及等效转动惯量J。

9-2 如图9-6所示机构中，已知各构件长度l AB=100mm，x1=x2=200mm，y=175mm，ψ1=ψ2=90°。作用于从动件5上的力距M2=5N·m。试求：

（1）M5转化到B点的等效圆周力P；

（2）M5转化到曲柄1上的等效力距M。

9-3 上题中如机构几何尺寸不变，当m1=4㎏，质心s1在A点；m2=5㎏，质心s2在构件2上C点，转动惯量J s2=0.05㎏·㎡；kg

m1

=，

3

质心s3在C点，J s3=0.01㎏·㎡；m5=1.4㎏，质心s5在E点上，J s5=0.21

㎏·㎡。试求机构转化到构件1上B点的等效质量m及机构转动到构件1上A点的等效转动惯量J。

9-4 图9-7所示为作用在多缸发动机曲柄上驱动力距M d和阻力距M r的变化曲线，其阻力距等于常数，驱动力距曲线与阻力距曲线围成的面积（mm2）依次为+580，-320，+390，-520，+190，-390，+260及-190。该图的比例尺 M=100N·m/mm。设曲柄平均转速为120r/min。若运转不均匀系数δ不超过0.1，试求安装在主轴上飞轮的转动惯量J F和机械所需的驱动功率N（机械中其他各构件的等效转动惯量均略去不计）。

9-5如图9-8所示为某机械转化到主轴上的等效阻力矩M r在一个工作循环中的变化规律。设等效驱动力矩Md为常数，主轴转速n=300r/min。若运转不均匀系数δ不超过0.1，试求安装在主轴上的飞轮的转动惯量J F和机械所需的驱动功率N（机械中其他各构件的等效转动惯量均略去不计）。

9-6 如图9-9所示为定轴齿轮传动机构，已知作用于齿轮3上

的力距M 3=32N ·m ，各轮齿数为z 1=40，z 2=20，z 2′=48，z 3=60，齿轮1回转方向如图所示。各轮的转动惯量为：J 1=0.1㎏·㎡，J 2=0.05㎏·㎡，J 2′=0.15㎏·㎡，J 3=0.24㎏·㎡。开始运动瞬时齿轮1角速度为零。求经过s 3后齿轮1的角速度。

9-7 设某机组由发动机供给的驱动力距ω1000

=d M N ·m （即发动

机输出力距与瞬时角速度成反比），阻力距M r 变化如图9-10所示，t 1=0.1s ，t 2=0.9s 。若忽略其他构件的转动惯量，求当ωmin =116rad/s 时飞轮的转动惯量。

9-8 如图9-11将机组的力和质量都等效到曲柄AB 上的点B 。在机组稳定运动时，它的一个运动循环对应于轴的一转。已知切向等效阻力F r 是点B 行程s B 的函数，F r =F r （s B ）；切向等效驱动力距F d 在稳定运动中为常数；机组各构件质量的等效质量m =150㎏=常数；等效点的平均速度υB =2.5m/s ；曲柄的长度l AB =100mm ，装在轴A 上

的轮形飞轮的平均直径d=500mm。求：

（1）保证不均匀系数δ不超过0.05的飞轮转动惯量J F；

（2）该飞轮的质量m；

（3）飞轮的最大加速度a max。

9-9 已知某机器主轴转动一周为一个稳定运动循环，取主轴为等效构件，其等效阻力距M r如图9-12所示。设等效运动力距M d及等效转动惯量J均为常数。试求：

（1）最大盈亏功，并指出最大和最小角速度ωmax、ωmin出现的位置；

（2）说明减小速度波动可采取的方法；

（3）设主轴的平均角速度ω=100rad/s，在主轴上装一个转动惯量J F=0.5235㎏·㎡的飞轮，试求运动不均匀系数δ。

9-10 如图9-13所示的铰链四杆机构中，l AB=120mm，

l BC=240mm，l CD=300mm，各构件质量m1=m2=m3，构件1的质心在A点，构件2和构件3的质心分别在其中心点s2和s3上。作用于构件1上的力距M1=13N·m，作用于构件3上的力距M3=8N·m。试求：

（1）转化到曲柄上B点的等效圆周力P；

（2）转化到曲柄上轴心A的等效力距M；

（3）试计算将构件1、2、3的重量G1、G2、G3分别转化到曲柄1的等效力距（写出计算式），它们是否为阻力距？为什么？

9-11 图9-14所示一周转轮系，已知各轮齿数z1=z2′=20，z2=z3=40；各轮对其中心的转动惯量为J1=0.01㎏·㎡，J2=0.04㎏·㎡，J2′=0.01㎏·㎡；系杆对其转轴O H的转动惯量J H=0.18㎏·㎡；两行星轮的重量G2=20N，G2′=40N，重力加速度g≈10m/s2；模数均为m=10mm；作用在系杆H上的力距M H=60N·m。选取齿轮1的轴O1为等效构件，求把M H折算到轴O1上的等效力距M和等效转动惯量J。

9-12 如图9-15所示，已知某一机械一个稳定运动循环内的等效阻力距M r，等效驱动力距M d为常数，并已知等效构件的最大和最小角速度分别为ωmax=200rad/s，ωmin=180rad/s。试求：

（1）等效驱动力距M d的值；

（2）当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J F的值。

第9章综合测试题

9-1 填空题。

（1）在建立机械系统的等效动力学模型时，其等效的条件是和；等效力和等效质量与机构的真实运动速度的大小。

（2）计算等效力（或力距）的条件是；计算等效

转动惯量（或质量）的条件是。

（3）机器产生速度波动的主要原因；速度波动类型有和两种。

（4）为了减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮装在轴上。

（5）周期性速度波动和非周期性速度波动的调节方法是和。

9-2 如图9-16所示为一导杆机构，已知l AB=100mm，ψ1=90°，ψ3=30°；导杆3对C轴的转动惯量J C=0.016㎏·㎡，作用在导杆3上的阻力距M3=10N·m。其他构件质量忽略不计。取曲柄1为等效构件，求折算到曲柄1上的等效阻力距M和等效转动惯量J。

9-3 已知某电动机的驱动力距M d=（1000-25ω）N·m，用它来驱动一个阻力距为M r=200N·m的齿轮减速器，其等效转动惯量J=5kg·m2。试求电动机角速度从零增至5rad/s时需多长时间？

9-4 在电动机驱动的剪床中，已知作用在剪床主轴上的阻力距M r的变化规律如图9-17所示。设驱动力距M d等于常数，剪床主轴转速为60r/min，机械运转速度不均匀系数δ=0.15。求：