【正文】 如下圖所示。電動(dòng)機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)曲柄，為簡化計(jì)算，減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。1002000)]25將式(2)改寫為= In(100ω一2000)一ln8 000 解得ω=20+ [ln(100w2000)ln8000](2)上式對t求導(dǎo)得α= dω/dt=7—11在圖示的刨床機(jī)構(gòu)中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分別為P1= w和p2=3 677 w，曲柄的平均轉(zhuǎn)速n=100 r／min，空程曲柄的轉(zhuǎn)角為φ1=120186。解由于機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，等效力矩為速度的函數(shù)，故可利用力矩形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式Me(ω)=Med(ω)Mer(ω)=Jedω/dt 即10000100ω8000=8dω/dtJ(J2+J3)()+m4l(2z1對式①積分得t===810081002dt=8100wwdw2000(1)242。7一10設(shè)有一由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)，以主軸為等效構(gòu)件時(shí)，作用于其上的等效驅(qū)動(dòng)力矩Med=10 000—100ω()，等效阻抗力矩Mer=8 000 ，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je=8 ，主軸的初始角速度ω0=100rad／s。解因此機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量．F：及等效力矩Al。解：根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的等效原則．有 2Jew1=212J1w21+21(J+J)w23+2221mv244Je=J1+121J(J2+J3)(w2w1z1)+m4(2v則: =J1+w1)2)22z2z2=732106+(768+l 200)l106(25/45)2+355(6103)2(25/45)2=7—9已知某機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主軸的角速度ωs=100 rad／s，機(jī)械的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je= ，制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩Mr=20 (制動(dòng)器與機(jī)械主軸直接相連，并取主軸為等效構(gòu)件)。齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1=732 z1J(J+J)(22`2z2zz2G)+J3(12`)+z2z3gz1z2`2r()3z2z3 ，J2=768。當(dāng)取齒輪1為等效構(gòu)件時(shí)，試求該機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je。7—6造成機(jī)械振動(dòng)的原因主要有哪些?常采用什么措施加以控制?7—7圖示為一機(jī)床工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)。③當(dāng)△Wmax與[δ]一定時(shí)，JF與ωm的平方值成反比，故為減小JF，最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上。所以，過分追求機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的均勻性，將會(huì)使飛輪過于笨重。安裝飛輪后．可以利用飛輪在機(jī)械非工作時(shí)間所儲(chǔ)存能量來幫助克服其尖峰載荷，從而可以選用較小功率的原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，達(dá)到節(jié)能的目的，因此可以說安裝飛輪能起到節(jié)能的作用。7—4為什么說在鍛壓設(shè)備等中安裝飛輪可以起到節(jié)能的作用? 解： 因?yàn)榘惭b飛輪后，飛輪起到一個(gè)能量儲(chǔ)存器的作用，它可以用動(dòng)能的形式把能量儲(chǔ)存或釋放出來。非周期性速度波動(dòng)的原因是作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力(力矩)和阻力(力矩)的變化是非周期性的。調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的方法是在機(jī)械中安裝一個(gè)具有很大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的飛輪。第一篇：機(jī)械原理課后答案第7章第7章作業(yè)7—1等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩各自的等效條件是什么?7—2在什么情況下機(jī)械才會(huì)作周期性速度波動(dòng)?速度波動(dòng)有何危害?如何調(diào)節(jié)? 答: 當(dāng)作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力（力矩)周期性變化時(shí)，機(jī)械的速度會(huì)周期性波動(dòng)。機(jī)械的速度波動(dòng)不僅影響機(jī)械的工作質(zhì)量，而且會(huì)影響機(jī)械的效率和壽命。7—3飛輪為什么可以調(diào)速?能否利用飛輪來調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)，為什么? 答： 飛輪可以凋速的原因是飛輪具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而要使其轉(zhuǎn)速發(fā)生變化．就需要較大的能量，當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪軸的角速度只作微小上升，即可將多余的能量吸收儲(chǔ)存起來；而當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度減慢．飛輪又可將其儲(chǔ)存的能量釋放，以彌補(bǔ)能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。當(dāng)長時(shí)問內(nèi)驅(qū)動(dòng)力(力矩)和阻力(力矩)做功不相等，機(jī)械就會(huì)越轉(zhuǎn)越快或越轉(zhuǎn)越慢．而安裝飛輪并不能改變驅(qū)動(dòng)力(力矩)或阻力(力矩)的大小也就不能改變驅(qū)動(dòng)功與阻力功不相等的狀況，起不到調(diào)速的作用，所以不能利用飛輪來調(diào)節(jié)非周期陛速度波動(dòng)。對于鍛壓機(jī)械來說，在一個(gè)工作周期中，工作時(shí)間很短．而峰值載荷很大。27—5由式JF=△Wmax／(ωm [δ])，你能總結(jié)出哪些重要結(jié)論(希望能作較全面的分析)? 答：①當(dāng)△Wmax與ωm一定時(shí)，若[δ]下降，則JF增加。②由于JF不可能為無窮大，若△Wmax≠0，則[δ]不可能為零，即安裝飛輪后機(jī)械的速度仍有波動(dòng)，只是幅度有所減小而已。當(dāng)然，在實(shí)際設(shè)計(jì)中還必須考慮安裝飛輪軸的剛性和結(jié)構(gòu)上的可能性等因素。設(shè)已知各齒輪的齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑r3，各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，J，J2’、J3，齒輪1直接裝在電動(dòng)機(jī)軸上，故J1中包含了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；工作臺(tái)和被加工零件的重量之和為G。解：根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的等效原則．有 2則 Jew1=21212J1w1+211G1222(J+J)w+Jw+v22`233222g)(2`Je=J1+J(J2+Jw2w12)+J2w3w(312+)Gvgw(12)2Je=J1+178圖示為DC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的立銑數(shù)控工作臺(tái)，已知工作臺(tái)及工件的質(zhì)量為m4=355 kg,滾珠絲杠的導(dǎo)程d=6 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3=。在選擇伺服電機(jī)時(shí)，伺服電機(jī)允許的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須大于折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，試求圖示系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。要求制動(dòng)時(shí)間不超過3s，試檢驗(yàn)該制動(dòng)器是否能滿足工作要求。均為常數(shù)，故可利用力矩 形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式： Me=Jedω/dt其中：Me=Mr=20 ，Je= dt=[Je/(Mr)]dω=[（20）]dω= 因此t=(ωωs)== 由于t= 3s，所以該制動(dòng)器滿足工作要求。試確定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中角速度ω與角加速度α隨時(shí)間的變化關(guān)系。d(100w2000)(100w2000)100[ln(100w2000)ln(100180。當(dāng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ=，試確定電動(dòng)機(jī)所需的平均功率，并分別計(jì)算在以下兩種情況中的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF(略去各構(gòu)件的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量).1)飛輪裝在曲柄軸上；2)飛輪裝在電動(dòng)機(jī)軸上，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nn=I 440 r／min。解(1)確定電動(dòng)機(jī)的平均功率。根據(jù)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)．驅(qū)動(dòng)功與阻抗功應(yīng)相等，可得PT=P1t1+P2t2P=(P1t1+P2t2)/T=(P1φ1+P2φ2)/(φ1+φ2)=(+3 6772/3)=2 w(2)由圖知最大盈虧功為：、△Wmax=(PP1)t1=(PP1)(60φ1)/(2πn)=()60(1/3)(1/100)= 1）當(dāng)飛輪裝在曲柄軸上時(shí)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為900DWmax900180。100180。當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng) 一阻抗力為常數(shù)的機(jī)械時(shí)，如果要求其運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)d=。解:(1)確定阻抗力矩, 因一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)驅(qū)動(dòng)功應(yīng)等于阻抗功．所以有MrφT=AOABC=200（1/2）(π/6+π)解得Mr=(1/π)200(1/2)(π/6+π)=l 7 (2)求曲軸最大轉(zhuǎn)速nmax，和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置φmax：作其系統(tǒng)的能量指示圖(見圖(b))．由圖可知在c處機(jī)構(gòu)出現(xiàn)能量最大值．即φ=φ時(shí)，n=nmax。+30186。()/200=此時(shí)nmax=(1+δ/2)nm=(1+)620=c（3)求裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，：DWmax=AbABc=***0DWmax900180。 180。+130p180。軸1和飛輪的總質(zhì)量為100 kg，回轉(zhuǎn)半徑ρ=450 mm；軸2和轉(zhuǎn)子的總質(zhì)量為250 kg，回轉(zhuǎn)半徑ρ=625 mm。在離合器接合后3 s，兩軸即達(dá)到相同的速度。試求：1)兩軸接合后的公共角速度。JF解設(shè)離合器結(jié)合過程中所傳遞的摩擦力矩為Mf．兩軸結(jié)合后的公共角速度為ω。對于軸l和軸2，分別有：ww1dw0Mf=J1dt=J1（1）Mf0=J2dw2dt=J2ww23（2）J1+J2由式（1）（2）得：22式中J1=m1ρJ2=m2ρ2ω1=2πn1/60=πn1/30, ω2=2πn2/60=πn2/30 從而w=J1w1+J2w2w=p30m1r1n1+m2r2n2m1r1+m2r22222=p30100180。100+180。180。1為電動(dòng)機(jī)，額定功率為Pn= kW，額定轉(zhuǎn)速為nn=1 390．r／min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1= 。該裝置欲采用點(diǎn)動(dòng)( s)作步進(jìn)調(diào)整，問每次點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤5約轉(zhuǎn)過多少度? 提示：電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩Mn=9 550Pn／nn，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Md≈2Mn，并近似當(dāng)作常數(shù)。180。第一階段的等效力矩為Me11=MdMr1Mr5(=2180。.+015180。4(=5235))=2180。1PnnnMr1Mr5(z3z41i2)13905235由于在此階段系統(tǒng)的等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均為常數(shù)，所以在此階段電機(jī)軸的角速度和轉(zhuǎn)過的角度為ω11=ω10+α1t12φ11=φ10+ω10t1+(1/2)α1t1式中: φ10=0, ω10=0, ． t1=, a1=Me11/Je1 所以180。=j11=第二階段的等效力矩為 t1=180。(201)==w11Je1Me2=180。+180。=j5=j1(z3z4118020180o)=180。=638`31``i2p52180。L－PH = 34－25－（b）F = 3n－2PL－PH = 35－26－2= 1B、E兩點(diǎn)為局部自由度, F、C兩點(diǎn)各有一處為虛約束。 解：F = 3n－2PL－PH = 37－210－0= 11）以構(gòu)件2為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－6－4－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖a)。3）以構(gòu)件8為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由2－3－4－5一個(gè)Ⅲ級(jí)桿組和6－7一個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖c)。 解：取ml=5mm/mm作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖所示。2425=144mm/sw2w1w1=VElAE=150120=w2=w13898=180。P24C180。44180。VB2 =ω1LAB =1030= 300 mm/s VB3 ＝ VB2 ＋VB3B2大?。喀?LAB？ 方向 ⊥BC⊥AB∥BC 取mv=10mm/smm作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：VB3=pb3180。10=270mm/spb3=22mm，所以mm 由圖a量得：BC=123 mm , 則lBC=BC180。1=12VE利用速度影像在速度多邊形，過p點(diǎn)作⊥CE，過b3點(diǎn)作⊥BE，得到e點(diǎn)；過e點(diǎn)作⊥pb3，得到d點(diǎn) , 由圖量得：所以 VD=pd180。10=150mm/spd=15mm，pe=17mm，； VE=pe180。10=170mm/s VB3B2=b2b3180。10=170mm/s wV3=B3=270l=an22B2=w1180。30=3000mm/s2aB3 ＝ aB3n ＋ aB3t ＝ aB2 ＋aB3B2k ＋aτB3B2大小 ω32LBC ？ω12LAB2ω3VB3B2？方向B→C ⊥BCB→A⊥BC∥BC n22 aB3=w3180。123=595mm/sak=2w2B3B23180。180。3=23mm，n3b39。3180。50=1150ttaB3=n3b39。ma=20180。3e∽DCBE, 即pb39。3eBE，得到e點(diǎn)；過e點(diǎn)作⊥pb39。ma=13180。ma=16180。 解：取ml=2mm/mm作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。mv=20180。lAB=20180。3180。1=35m/s2，所以二、用解析法進(jìn)行分析2pb39。2VD3=VB2180。lAB180。180。=1m/s21aD3=aB2180。lAB180。180。=第三章 動(dòng)力分析作業(yè) 解：根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊2所受全反力的方向如圖a所示，圖b中三角形①、②分別為滑塊1的力多邊形，根據(jù)滑塊2的力多邊形①得：FrFR12R12cosjsin(60176。+j)=Fcosj，F(xiàn)R=F12rsin(60176。+2j)sin(90176。+2j)cosjsin(60176。+2j)d=FR21cosj=Frcosjsin(60176。2j)而 j=tg1f=tg1()=176。+2j)d=Fsin(rsin(60176。+2180。)sin(60176。176。50=3000N，F(xiàn)R45=67180。50=1750FR63=50180。100=175000Nmm=175Nm 解：機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示N，由圖b)中力多邊形可得：FR65=tgj4F5=tg45176。1000=1000NFR545=FR43=Fsinj=4sin45176。sin45176。Fsi