机械原理(第七版) 孙桓主编 第7章

82.在图示机构位置时,已知各构件长度,及机构的速度多边形如图b。m1=4kg,质心在A点,JS1=0.02kgm2,m2=5kg,质心S2在构件2上的C2点,转动惯量JS2=0.05kgm2,m3=1kg,,质心S3点在C点,JS3=0.01kgm2,m5=1.4kg,,质心S5在E点,JS5=0.21kgm2。忽略滑块4的质量。试求转化到构件1上B点的等效质量。

题82图 题83图

83.在图示机构中,构件3的质量为m3,曲柄AB长为r,滑块3的速度v3=ω1rsinθ,ω1为曲柄的角速度。当θ=0?~180?时,阻力F=常数;当θ=180?~360?时,阻力F=0。驱动力矩M为常数。曲柄AB绕A轴的转动惯量JA1,不计构件2的质量及各运动副中的摩擦。设在θ=0?时,曲柄的角速度为ω0。求:

(1)取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩Md和等效阻力矩Mr; (2)等效转动惯量J;

(3)在稳定运转阶段,作用在曲柄上的驱动力矩Md (4)写出机构的运动方程式。

84.图示为一工作台的传动系统,已知z1=20,z2=60,z2’=20,z3=80,m=3mm,α=20?。各轮均为标准齿轮,各轮对转动轴的转动惯量分别为J1=0.1kgm2,J2=0.04kgm2,J2’=0.02kgm2,J3=0.05kgm2。工作台4(包括工件)的重量W4=500N。设加于轮1上的驱动力矩为常数,工作台4与导轨的摩擦系数f=0.1,其它运动副中的摩擦不考虑,要求系统在启动后的5秒末,工作台的速度由零达到v4=1m/s,求加于轮1的驱动力矩Md1。

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题84图 题85图

85.在图示曲柄滑块机构中,已知构件2和3的质量分别为m2=10kg,m3=30kg;曲柄1和构件2的转动惯量分别为JA1=0.5kgm2,JS2=1kgm2;机构的有关尺寸为:lAB=0.2m,lBC=0.6m,lBS2=0.2m。 当φ=0?时,曲柄角速度ω0=10rad/s。转化到曲柄上的等效驱动力矩Md=50Nm为常数,等效阻力矩Mr=20Nm亦为常数。试求φ=90?时曲柄的角速度。

86.在图示轮系中,各传动比为i1H=5,i12=-85/63,lH=0.31m。行星轮2的数目k=2,对称安放。每个行星轮的质量为10kg,轮 1、2、2?及系杆H对各自的轴线的转动惯量分别

为:J1=0.005kgm2,J2=J2’=0.01kgm2,JH=0.02kgm2。当系杆在ωH0=100rad/s时停止驱动,用制动器T制动。要求系杆在转一周内停下来,问应加的制动力矩MT至少为多大?

题86图 题87图

87.图示行星轮系中,给定各对齿轮的传动比为:i1H=-3,i2H=3,lH=0.3m,各构件的质心均在其各自回转轴线上,且J1=0.01kgm2,两行星轮绕其回转轴线的总转动惯量J2=0.05kgm2,JH=0.28kgm2,两行星轮的总重量为G2=20N,重力加速度g取为10m/s2。作用在系杆H上的驱动力矩Md=60Nm,作用在轮1上的阻力矩M1=10Nm。试求起动0.5秒后系杆的角速度ω。

88.图示行星轮系中,三个双联行星轮均匀分布。各对齿轮的传动比为:i1H=9,i12=-3,lH=0.3m,J1=0.196kgm2,每个双联行星轮对其轴线的转动惯量J2=0.588kgm2,JH=0.785kgm2,每个双联齿轮的重量G2=196N, ω0=78rad.s。在轮1上作用有不变的驱动力矩M1=98.1Nm,在系杆上作用有不变的阻力矩MH=941Nm,当取齿轮1为等效构件时,求:

(1)等效转动惯量J (2)等效力矩M

(3)齿轮1的角加速度α1

(4)要经过多少时间,齿轮1才从ω0变为静止不动。

题88图 题89图

89.图示机构中,已知z1=20,z2=30,lBC=100mm,齿轮1、2对各自中心的转动惯量分别为JS1=0.01kgm2,JS2=0.02kgm2,m4=2kg,忽略滑块3的质量。齿轮1、2的角速度为ω1,ω2。杆4的速度为v4=ω2lBCsinφ2。在杆4上作用有阻力F4=100N,轮1上作用有驱动力矩M1=10Nm,F4均为常数。在φ2=30?时,且以齿轮1为等效构件,求:

(1)等效转动惯量J和等效阻力矩Mr; (2)齿轮1的角加速度α1 (3)根据M1,F4为常量,是否能判断齿轮1的运动为等加速或等减速运动规律?为什么?

90.在图示机构中,已知齿轮1、2的齿数z1=20,z2=40,其转动惯量分别为J1=0.001kgm2,J2=0.002kgm2,导杆4对轴C的转动惯量J4=0.004kgm2。其余构件质量不计。在轮1上作用有驱动力矩M1=5Nm,在杆4上作用有阻力矩Md=25Nm,lAB=0.1m,其余尺寸见图。试求在图示位置起动时,与轮2固联的杆AB的角加速度α2。

题90图 题91图

91.如图所示,已知等效到主轴上的等效驱动力矩Md=75Nm为常数,,等效阻力矩Mr

按直线递减变化;在主轴上的等效转动惯量J=2kgm2为常数,。稳定运动循环开始时主轴的转角和角速度分别为φ0=0?,ω0=100rad/s。试求主轴转到φ=90?时主轴的角速度ω和角加速度α。此时主轴是加速还是减速运动?为什么?

92.一重量G1=450N的飞轮支承在轴径直径d=80mm的轴承上,在轴承中摩擦阻力矩作用下,飞轮转速在14秒内从200r/min均匀地下降到150r/min。若在飞轮轴上再装上重量G2=350N的鼓轮,其对转动轴线的转动惯量J2=2.6kgm2,此时在轴承摩阻力矩作用下,飞轮连同鼓轮的转速在20秒内从200r/min均匀下降到150r/min,设轴承摩擦系数为常数,试求:

(1)飞轮的转动惯量; (2)轴承的摩擦系数。

93.在图示的剪床机构中,作用在主轴O2上的等效阻力矩Mr的变化规律如图所示,其大小为Mr’=20Nm,Mr”=1600Nm,轴O1上施加的驱动力矩M1为常量。主轴O2的平均转速为n2=60r/min;要求的速度不均匀系数δ=0.04,大齿轮与曲柄固联,对O2的转动惯量J2=29.2kgm2,大齿轮齿数z2=88,小齿轮齿数z1=22。忽略小齿轮及连杆、滑块的质量和转动惯量。试求:

(1)在稳定运动时驱动力矩M1的大小; (2)在轴O1上应加的飞轮转动惯量JF1;

(3)如将飞轮装在O2轴上,所需的飞轮转动惯量是增加还是减少?为什么?

题93图 题94图

94.一机组作稳定运动,原动件的运动周期为2π。若取原动件为等效构件,则等效阻力矩Mr如图所示,等效驱动力矩Md为常数。等效构件的平均转速为1000r/min,若忽略各构件的等效转动惯量,只计装在原动件上的飞轮转动惯量,求:

(1)等效驱动力矩Md的大小;

(2)若速度不均匀系数δ=0.05,则等效构件的最大角速度ωmax和最小角速度ωmin为多少?它们相应的位置φ各为何值?

(3)最大盈亏功ΔWmax; (4)飞轮转动惯量JF。

95.单缸四冲程发动机近似的等效输出转矩Md如图示。主轴为等效构件,其平均转速nm=1000r/min,等效阻力矩Mr为常数。飞轮安装在主轴上,除飞轮以外构件的质量不计。试求:

(1)等效阻力矩Mr的大小和发动机的平均功率; (2)稳定运转时ωmax,ωmin的位置; (3)最大盈亏功ΔWmax;

(4)欲使运转速度不均匀系数δ=0.05,在主轴上安装的飞轮的转动惯量JF; (5)欲使飞轮的转动惯量减小1/2,仍保持原有的δ值,应采取什么措施?

题95图 题96图

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

(1)驱动力矩Md;

(2)主轴角速度的ωmax,ωmin及其出现的位置(以φ角表示); (3)最大盈亏功ΔWmax;

(4)应装在主轴上的飞轮转动惯量JF。

97.某机械系统以其主轴为等效构件。已知主轴稳定运转一个周期的等效阻力矩变化规律如图所示。等效转动惯量J=0.5kgm2,平均角速度ωm=40rad/s,等效驱动力矩为常数。试求:

(1)等效驱动力矩Md; (2)最大盈亏功ΔWmax;

(3)ωmax,ωmin的位置和大小; (4)运转速度不均匀系数δ。

题97图 题98图

98.一机械系统在稳定运转的一个周期内,等效阻力矩Mr的变化规律如图示,等效驱动力矩Md为常数,等效转动惯量J=0.1kgm2,等效构件的平均转速nm=900 r/min,试求:

(1)等效构件上的驱动力矩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;

(5)若要求δ=0.01,在等效构件上安装飞轮的转动惯量JF应为多少?

99.某机械在稳定运转的一个运动循环中,等效构件上等效阻力矩Mr(φ)线图如图示。等效驱动力矩Md为常数,等效转动惯量J=1.5kgm2,平均角速度ωm=25rad/s,要求运转速度不均匀系数δ<0.05。试求:

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

(4)应安装飞轮的转动惯量JF。

题99图 题100图

100.在机器稳定运动的周期中,转化到主轴上的等效驱动力矩Md(φ)的变化规律如图示。设等效阻力矩为常数,各构件等效到主轴的等效转动惯量J=0.5kgm2。要求机器的运转速度不均匀系数δ≤0.05,主轴的平均转速nm=1000r/min,试求:

(1)等效阻力矩Mr; (2)最大盈亏功ΔWmax;

(3)安装在主轴上的飞轮转动惯量JF。

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