机械设计基础第五版-章答案.doc

7-1解 ：（ 1）先求解该图功的比例尺。 （ 2 ） 求最大盈亏功。根据 图 7.5做能量指示图。将 和 曲线的交点标注 ， ， ，， ， ， ， ， 。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自 向上做 ，表示 区间的盈功；其次作 向下表示 区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量 。由图知该机械系统在 区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （ 3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数： ； 则飞轮的转动惯量： 图 7.5　　　　　　　　　　　　　 图7.6 7-2 图 7.7 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图7.8 解 ：（ 1）驱动力矩。因为给定 为常数，因此 为一水平直线。在一个运动循环中，驱 动力矩所作的功为 ，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （ 2）求最大盈亏功。 根据 图 7.7做能量指示图。将 和 曲线的交点标注 ， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自 向上做 ，表示 区间的盈功； 其次作向下表示 区间的亏功；然后作 向上表示 区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在 区间出现最大盈亏功 。 欲求 ，先求图7.7中 的长度。如图将图中线1和线2延长交于 点，那么在 中， 相当于该三角形的中位线，可知 。又在 中， ，因此有： ，则 根据所求数据作出能量指示图，见图 7.8，可知最大盈亏功出现在 段，则 。 （ 3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解 ：原来安装飞轮的轴的转速为 ，现在电动机的转速为 ，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解 ：（ 1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为 是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （ 2）求飞轮的最大转速和最小转速。 （ 3）因为一个周期内输入功和和输出功相等，设一个周期时间为 ，则： ，因此有： 。 7-5 解： 图 7.9 一个周期驱动力矩所作的功为： 一个周期阻力矩所作的功为： 又 时段内驱动力矩所做的功为： 因此最大盈亏功为： 　　 机组的平均角速度为：　　 机组运转不均匀系数为：　　 故飞轮的转动惯量为： 　　 7-6答 ：本书介绍的飞轮设计方法，没有考虑飞轮以外其他构件动能的变化，而实际上其他构件都有质 量，它们的速度和动能也在不断变化，因而是近似的。 7-7 解： 图 7.10　　　　　　　　　　　　　　　　 图7.11 由图见一个运动循环的力矩图有四个重复图示，因此，可以以一个周期只有 来计算。 （ 1）求驱动力矩 。一个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等，又依题意驱动力矩 为常数， 故有 ， （ 2）求最大盈亏功。 根据 图 7.10做能量指示图。将 和 曲线的交点标注 ， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功 的数值大小按比例作出能量指示图（图7.11）如下：首先自 向上做 ，表示 区间的盈功， ；其次作 向下表示 区间的亏功， ； 然后作向上表示 区间的盈功，至此应形成一个封闭区间， 。由图 知该机械系统在 区间出现最大盈亏功 。 （ 3）求飞轮的转动惯量。 （ 4）求飞轮的质量。 由课本公式 7-8：　 　　得：　 7-8 解 ： 图 7.12 　　　　　　　　　　　　　　　　图7.13 （ 1）求驱动力矩。一个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等，又依题意驱动力矩 为常数，故 有： ， （ 2）求最大盈亏功 。 根据 图7.12做能量指示图。将 和 曲线的交点标注 ， ，， ， 。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区 间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.13）如下：首先自 向下做 ，表示 区间 的亏功，；其次作 向上表示 区间的盈功， ；然后作 向下表示 区间的亏功， ； 作 向上表示 区间的盈功，至此应形成一个封闭区间， 。由图知该 机械系统在 区间出现最大盈亏功。 （ 3）求飞轮的转动惯量。 7-9答 ：机械有规律的，周期性的速度变化称为周期性速度波动。系统速度波动是随机的、不规则的， 没有一定周期的称为非周期性速度波动。调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上转动惯量很大的 回转件——飞轮。非周期性速度波动常用调速器调节。经过调节后只能使主轴的速度波动得以减小，而