机械原理(第七版) 孙桓主编 第7章

59.在图示轮系中,已知各轮的齿数:z1=39,z2=78,z2’=39,z3=20;各轮质量mi,各轮的质心位于其几何轴心处,构件4的质心在轴Ⅲ上,以及转动惯量Jsi(i=2,2’,3,4),要求:(1)确定传动比iⅠⅡ;(2)列出以构件4为等效构件时,此轮系的等效转动惯量计算式。

题59图 题60图

60.一传动系统如图,1为电动机,2为联轴器,3为飞轮,4、5为齿轮,已知z4=20,z5=40,各构件转动惯量为J1=0.05kgm2,J2=0.003kgm2,J3=0.1kgm2,J4=0.004kgm2,J5=0.01kgm2,电动机转速n1=1500r/min。当电动机断电后,要求系统在10秒钟内停车,试问:(1)加于轴Ⅱ上的制动力矩MrⅡ等于多少?(2)如制动力矩施加在轴Ⅰ上,其值应多少?

61.已知图示轮系各齿轮的齿数为:z1=z2’=20,z2=z3=40。各构件的转动惯量为:J1=J2=0.4kgm2,J3=0.8kgm2,。鼓轮半径R=0.1m,吊起重量Q=1600N。如电动机的恒驱动力矩M1=500Nm,试求:(1)起动时轮1的角加速度α1;(2)达到角速度ω=8πrad/s所需的时间t。

题61图 题62图 题63图

62.图示齿轮机构中,z1=20,z2=40,J1=0.01kgm2,J2=0.04kgm2,作用在齿轮1上的驱动力矩M1=10Nm,齿轮2上的阻力矩等于零,设齿轮2的角加速度α2为常数。试求齿轮2从角速度ω2=0上升到ω2=100rad/s时所需的时间t。

63.如图示减速器中,已知:n1=1000r/min,各轴转动惯量为JⅠ=0.1kgm2,JⅡ=0.2kgm2,J

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Ⅲ=0.25kgm,JⅣ=0.22kgm,停车时作用在Ⅳ轴上的制动力矩Mr=60Nm,求:几秒钟后机器完全停止?

64.如图所示,AB为一机器的主轴,在机器稳定运转时,一个运动循环对应的转角φd=2π,等效驱动力矩Md以及转化转动惯量J均为常数,等效阻力矩Mr的变化如图b所示。试求:

(1) Md的大小。

(2)当主轴由φ0=0转至φ1=7π/8时,Md与Mr所作的盈亏功(剩余功)W=? (3)若ω0=20rad/s,J=0.01kgm2,当主轴由φ0~φ1时主轴角速度ω1=?

(4)在一个运动循环中,主轴最大和最小角速度发生在哪些位置?(在图b中标出。)

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题64图 题65图

65.图示机构中,齿轮1、2的齿数z1=20,z2=40,lAB=0.1m,lBC=0.25m,φ=90?,滑块的质量m4=50kg,齿轮2绕轴线A的转动惯量JS2=1kgm2,忽略其他构件的质量和转动惯量。又知作用在轮1上的驱动力矩M1=50Nm,滑块上作用有力F5=500N。设机构在图示位置起动,求起动时轮1的角加速度α1。

66.在图示机构中,φ=45?,lAB=0.1m,杆AB对轴A的转动惯量J1=0.1kgm2,m3=20kg,忽略其他构件质量和转动惯量。F5=10N,M1=5Nm,方向如图示。设此机构在图示位置起动,求构件1的角加速度α1

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题66图 题67图

67.图示机构中,作用有驱动力F3=1000N,工作阻力矩M1=90Nm,曲柄AB长lAB=0.1m,它对轴A的转动惯量J1=0.05kgm2,位置角φ0=90?,滑块质量m3=10kg,忽略其他构件的质量,试求曲柄开始回转时的角加速度α1。

68.已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩Mr如图所示,等效驱动力矩Md为常数,等效构件的最大及最小角速度分别为:ωmax=200rad/s,ωmin=180rad/s。试求:

(1)等效驱动力矩Md的大小; (2)运转的速度不均匀系数δ;

(3)当要求δ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JF。

题68图 题69图

69.一机械系统,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Mr

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1000rad/s。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δ≤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)?

70.图示为某机械等效到主轴上的等效阻力矩Mr在一个工作循环中的变化规律,设等效驱动力矩Md为常数,主轴平均转速n=3000r/min,等效转动惯量J=25kgm2。试求:

(1)等效驱动力矩Md; (2)ωmax,ωmin的位置; (3)最大盈亏功ΔWmax;

(4)运转速度不均匀系数[δ]=0.1时,安装在主轴上的飞轮转动惯量JF。

题70图 题71图

71.一机器作稳定运动,其中一个运动循环中的等效阻力矩Mr与等效驱动力矩Md的变化线如图示。机器的等效转动惯量J=1kgm2,在运动循环开始时,等效构件的角速度ω0=20rad/s,试求:

(1)等效驱动力矩Md;

(2)等效构件的最大、最小角速度ωmax,ωmin;并指出其出现的位置;确定运转速度不均匀系数;

(3)最大盈亏功ΔWmax;

(4)若运转速度不均匀系数[δ]=0.1,则应在等效构件上加多大转动惯量的飞轮? 72.图示为机器在稳定运动阶段一个循环(对应于主轴一转)的等效阻力矩Mr曲线,等效驱动力矩Md=常数 ,等效转动惯量J=0.1kgm2,主轴ωm=40rad/s。试求:

(1)未加飞轮时的速度不均匀系数δ

(2)在主轴上安装转动惯量为JF=1.57kgm2的飞轮后的速度不均匀系数δ

题72图 题73图

73.图示为作用在机器主轴上一个工作循环内驱动力矩Md的变化规律。设阻力矩Mr为常数,平均转速nm=1000r/min,试求:

(1)阻力矩Mr;

(2)最大盈亏功ΔWmax;

(3)若速度不均匀系数为0.05,应装在主轴上飞轮的转动惯量JF。

74.在图示机构中,当曲柄推动分度圆半径为r的齿轮3 沿固定齿条5滚动时,带动活动齿条4平动,设构件长度及质心位置Si,质量mi及绕质心的转动惯量Jsi(I=1,2,3,4)均已知,作用在构件1上的力矩M1和作用在齿条4上的力F4亦已。忽略构件的重力。求:

(1)以构件1为等效构件时的等效力矩; (2)以构件4为等效构件时的等效质量。

题74图 题75图

75.图示为齿轮一凸轮机构,已知齿轮1、2的齿数z1,z2和它们对其转轴O1,O2的转动惯量分别为J1,J2,凸轮为一偏心矩为e的圆盘,与齿轮2相连,凸轮对其质心S3的转动惯量是J3,其质量为m3,从动杆4的质量为m4,作用在齿轮1上的驱动力矩M1=M(ω1),作用在从动杆上的压力为Q。若以轴O2上的构件(即齿轮2和凸轮)为等效构件,试求在此位置时:

(1)等效转动惯量; (2)等效力矩。

76.已知插床机构的机构简图,生产阻力Q=1000N,求将它等效到构件1上的等效阻力Fr为多少?其指向如何?(Fr作用在垂直于AB的nn线上)

题76图 题77图

77.在图示机构中,齿轮2和曲柄O2A固连在一起。已知lAO2=lO1O2=300mm,φ2=30?,z1=40,z2=80,JO1=0.01kgm2,JO2=0.15kgm2,m4=10kg,阻力F4=200N, 试求:

(1)阻力F4换算到O1轴上的等效力矩Mr的大小与方向; (2)m4,JO1,JO2换算到O1轴上的等效转动惯量J。

78.在图a所示机构中,已知lAB=lBC,lCD=2lBC;各杆的质量分别为m1,m2,m3,质心分别在S1,S2,S3,lBS2=lBC/2,lCS3=lCD/2,各杆绕质心的转动惯量分别为J1,J2,J3,构件1为主动件,ω1=常数。在构件3上作用有阻力矩M3。机构的速度多边形如图b所示。若以构件1为等效构件,试求:

(1)等效转动惯量J;

(2)等效阻力矩Mr(不考虑重力)。

题78图 题79图

79.如图示提升机中,已知各轮的传动比i1H=1.2,i12=0.75,lH=0.04m,i45=2,绳轮5’的半径R=200mm,重物A的重量G=50N,齿轮1、2和2’,4,5,5’对轮心的转动惯量分别为J1=0.2kgm2,J2=0.1kgm2,J4=0.1kgm2,J5=0.3kgm2,行星轮2和2’的质量m2=2kg,其余各构件的转动惯量和质量不计。试确定以构件1为等效构件时,

(1)等效阻力矩Mr; (2)等效转动惯量J。

80.图示行星轮系中,各轮质心均在其中心轴线上,已知J1=0.01kgm2,J2=0.04kgm2,J2’=0.01kgm2,,系杆对转动轴线的转动惯量JH=0.18kgm2,行星轮质量m2=2kg,m2’=4kg,lH=0.3m,i1H=-3,i12=-1。在系杆H上作用有驱动力矩MH=60Nm。作用在轮1上的阻力矩M1=10Nm。试求:

(1)等效到轮1上的等效转动惯量; (2)等效到轮1上的等效力矩。

HH

题80图 题81图

81.图示一行星轮系起吊装置。给定各轮的传动比为i14=4,i12=-2,i15=80,lH=0.04m,各轮质心均在相对转动轴线上,J1=J2=0.001kgm2,J4=0.016kgm2,J5=1.6kgm2,m3=3kg,W=100N,R=0.1m试求:

(1)以轮1为等效构件时的等效转动惯量;

(2)使重物等速上升,在轮1上应施加多大的力矩Md?(计算中不计摩擦) (3)所加力矩的方向如何?

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