郑文纬《机械原理》配套题库【章节题库】(机器的运转及其速度波动的调节)【圣才出品】

第11章机器的机械效率1．在图11-1（a）所示机构中，已知AB杆的长度为L，两滑块销轴的半径均为r，P 为驱动力，Q为生产阻力；设各接触表面的摩擦因数均为已知，并忽略各构件的重力和惯性力。

试分析：（1）滑块3等速下降时各运动副的反力。

（2）在P力作用下机构的自锁条件。

图11-1解：设构件2与水平面成α，当滑块3在P力作用下向下运动时，构件2顺时针方向转动（即α角趋于减小）。

（1）确定各运动副的反力。

①取构件2为示力体（图11-1（b）），画出其两端转动副的摩擦圆，摩擦圆半径由于构件2为二力杆，受力情况最简单，故从构件2分析起。

在不计摩擦时，作用在构件2上的力应沿AB连线方向。

从整个机构的受力情况不难看出，构件2受的是压力。

在考虑摩擦时，总反力应切于摩擦圆。

在转动副A处，由于ω21沿顺时针方向，而总反力R12对A点之矩的方向应与ω21方向相反，故知R12应切于该处摩擦圆的下方。

经分析可知，在转动副B处总反力R32应切于该处摩擦圆的上方。

在考虑摩擦之后，构件2仍为二力杆，并由其力的平衡可知，R12＝－R32二力仍共线，由此可以画出R12与R32的作用线的位置如图11-1（b）所示。

又由图11-1（b）可知，。

②取构件3为示力体（图11-1（d）），画出P及作用线的位置。

构件3在P力作用下向下运动，考虑到总反力R43必与V3之间成钝角关系，又因构件3在P、R23，及R43三力作用下平衡，故三力应汇交于一点，于是可以画出R43的作用线，画出构件3的力三角形△abc，如图11-1（e）所示。

得③取构件1为示力体，如图11-1（c）所示。

画出Q及作用线的位置。

构件1在P力作用下向左运动，考虑到总反力R41必与V14之间成钝角关系，又因构件1在Q、R21及R41三力作用下平衡，故三力应汇交于一点，于是可以画出R41的作用线，画出构件1的力三角形△abd，如图11-1（e）所示。

得（2）分析机构的自锁条件方法一：根据效率η≤0的条件来分析。

第7章其他常用机构一、选择题1．在单向间歇运动机构中（）机构的间歇回转角可以在较大范围内调节。

[浙江大学2006研]A．棘轮B．槽轮C．不完全齿轮【答案】A2．下列机构中，能将连续转动转换为单向间歇转动的是（）。

[西安交通大学2007、2008研]A．槽轮机构B．齿轮机构C．曲柄摇杆机构D．棘轮机构【答案】A3．在单向间歇运动机构中，（）既可以避免柔性冲击，又可以避免刚性冲击。

[重庆大学2005研]A．不完全齿轮机构B．棘轮机构C．槽轮机构D．圆柱凸轮间歇运动机构【答案】D4．要改变棘轮每次转动角度的大小，可采用（）方法。

[湖南大学2007研] A．改变锁止弧长度B．改变止动爪位置C．装棘轮罩D．摩擦式棘轮【答案】C5．能适用于高速运转的间歇运动机构是（）。

[湖南大学2007研]A．凸轮式间歇运动机构B．槽轮机构C．棘轮机构D．不完全齿轮机构【答案】A6．下列机构中属于间歇机构的是（）机构。

[电子科技大学2006研] A．槽轮、棘轮、谐波齿轮B．不完全齿轮、棘轮、谐波齿轮C．槽轮、棘轮、行星齿轮D．不完全齿轮、棘轮、槽轮【答案】D7．（）不是间歇传动机构？[浙江大学2005研]A．凸轮机构B．铰链四杆机构C．槽轮机构D．棘轮机构【答案】B【解析】棘轮机构的优点在于棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的范围内调节。

8．在下列机构中，包括曲柄滑块机构、铰链四杆机构、凸轮机构、不完全齿轮机构、棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构，有（）个能实现间歇运行。

[湖南大学2005年研] A．2B．3C．4D．5【答案】C【解析】凸轮机构，不完全齿轮机构、棘轮机构、槽轮机构可实现间歇运行。

9．在棘轮机构中，棘轮的转角一般是( )。

[湖南大学2005年研]A ．摇杆的摆角B ．棘爪的摆角C ．棘轮相邻两齿所夹中心角的倍数【答案】C二、填空题1．在单万向铰链机构中，当主动轴转过一周时，从动轴转过________周，而从动轴的角速度波动________次。

第7章其他常用机构一、思考题思7-1 在单万向联轴节中，如果以轴1的叉面垂直于轴1、3所在的平面，作为φ1的起始位置，试写出轴1与轴3的角速比公式。

答：轴1与轴3的角速比公式为式中β为两轴夹角，φ1为主动轴（轴1）转角。

思7-2 若双万向联轴节连接既不平行也不相交的两轴转动，而且要使主、从动轴角速度相等，问需要满足什么条件?答：若满足题中要求，其结构必须满足的条件为：（1）轴1、3和屮间轴2必须位于同一平面内；（2）主动轴与中间轴的夹角必须等于从动轴与中间轴的夹角；（3）中间轴两端的叉面应位于同一平面内。

思7-3 举例说明差动螺旋和复式螺旋的应用。

答：（1）差动螺旋的应用：根据差动螺旋原理，镗床镗刀的微调机构中的螺杆转动时，镗刀相对镗杆作微量的移动，以调整镗孔的进刀量。

（2）复式螺旋的应用：根据复式螺旋原理，压榨机构中的螺杆转动时，两个螺母很快地靠近，再通过连杆使压板向下运动，以压榨物件。

思7-4 试将外槽轮机构高副低代，并指出它是属于哪一类的四杆机构?答：用两个转动副和一个构件来代替外槽轮机中的高副。

高副低代后，它属于转动导杆机构。

思7-5 比较不完全渐开线齿轮机构与普通渐开线齿轮机构在啮合过程中的异同点。

答：不完全渐开线齿轮机构与普通渐开线齿轮机构在啮合过程中的相同点：外啮合时两轮转向相反；内啮合时两轮转向相同。

两者的不同点：不完全渐开线齿轮机构的轮齿不布满整个圆周，而普通渐开线齿轮机构的轮齿布满整个圆周。

思7-6 从运动学的观点比较几种间歇运动机构（棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构及凸轮式间歇运动机构）的异同点，并说明各适用的场合。

答：不完全齿轮机构和槽轮机构等其他间歌机构的功能相仿，但又有其特点。

其异同点及各适用的场合如下：（1）槽轮机构槽轮机构在运动时间内速度变化较大，但在进入和脱离啮合时，运动比较平稳，冲上较小。

一般应用在转速不高和要求间歇地转动的装置中。

（2）棘轮机构①齿轮式棘轮机构齿轮式棘轮机构运动可靠，从动棘轮的转角容易实现有级的调节，常用在低速、轻载下实现间歇运动。

第六章 机械的运转及其速度波动的调节一、思考题答案1．答：在机器的运转过程中，由于作用在机构上的驱动力矩和阻抗力矩作周期性的变化，故使机器主轴的速度发生周期性的波动，这种速度波动叫周期性速度波动。

若等效力矩的变化是非周期性的，则机械运转的速度将出现非周期性的速度波动。

如果对速度波动不加以调节，将导致运动副中产生附加的动压力，引起机械的振动，从而降低机械的寿命、机械效率和工作质量。

周期性速度波动可以用加飞轮的办法加以调节；非周期性的速度波动一般用调速器来调节。

2．答：机器运转的“平均转速”是指在一个周期内等效构件转动速度的平均值。

在实际工程中，常近似的用其算术平均值来计算。

运转速度“不均匀系数”是指速度波动的幅度与平均值之比，即mωωωδminmax −=。

许用的[δ]不是越小越好，要根据不同类型的机械提出不同的要求。

3．答：机器安装了飞轮以后能减小速度波动的程度，但不能得到绝对匀速运转。

飞轮不能用来调节非周期性速度波动。

欲减小机器的周期性速度波动,转动惯量相同的飞轮应安装在机器的高速轴上。

4．答：飞轮设计的基本问题是确定飞轮的转动惯量。

最大盈亏功即为驱动功与阻抗功之差的最大值，一般为等效力矩图中盈功或亏功的最大值。

二、练习题答案6-1 解：(1) 由一个周期内，驱动功＝阻抗功，得： max 1222d r M M ππ= 即： max 11002d r M M N ==M （2） 画出能量指示图由能量指示图可看出，等效构件的最大ωmax 出现在2π，最小角速度ωmin 出现在32π。

π/23π/2200NM－图6-1(3) 由能量指示图可看出，最大盈亏功max 110050()2W J ππΔ==(4) 若运转速度不均匀系数[]0.125δ=，则应在等效构件上加的飞轮转动惯量为max 222250500.140.14[]200.125200.1250.143()F c m W J J kgm ππωδπΔ=−=−=−××=−=6-2解：由一个周期内，驱动功＝阻抗功，得：2800400800224d M ππππ=++即： 400d M NM =画出能量指示图图6-2＋＋π/23π/2－—+由能量指示图可看出，等效构件的最大ωmax 出现在，最小角速度0ωmin 出现在54π。

机械原理复习题（第7章）第7章机械的运转及其速度波动的调节⼀、填空题1、⽤飞轮进⾏调速时，若其它条件不变，则要求的速度不均匀系数越⼩，飞轮的转动惯量将越，在满⾜同样的速度不均匀系数条件下，为了减⼩飞轮的转动惯量，应将飞轮安装在轴上。

2、机械速度呈周期性波动的原因是；其运转不均匀系数δ可表达成。

3、机器速度波动的类型有和两种。

前者⼀般采⽤的调节⽅法是，后者⼀般采⽤的调节⽅法是。

4、在电机驱动的冲床上加了飞轮之后，选⽤的电机功率⽐原来的。

5、最⼤盈亏功是指机械系统在⼀个运动循环中的值与值的差值。

⼆、选择题1、机器中安装飞轮后，可以。

A. 使驱动功与阻⼒功保持平衡；B. 增⼤机器的转速；C. 调节周期性速度波动；D. 调节⾮周期性速度波动。

2、对于存在周期性速度波动的机器，安装飞轮主要是为了在阶段进⾏速度调节。

A.起动；B.停车；C.稳定运转。

3、对于单⾃由度的机构系统，假想⽤⼀个移动构件等效时，其等效质量按等效前后相等的条件进⾏计算。

A.动能；B.瞬时功率；C.转动惯量。

4、利⽤飞轮进⾏调速的原因是它能能量。

A.产⽣；B.消耗；C.储存和放出。

5、在周期性速度波动中，⼀个周期内等效驱动⼒做功d W 与等效阻⼒做功r W 的量值关系是。

A.d r W W >；B.d r W W <；C.d r W W ≠；D.d r W W =。

6、有三个机构系统，它们主轴的max ω和min ω分别是：A.1025rad/s 975rad/s ，；B.512.5rad/s rad/s ，487.5；C.525rad/s rad/s ，475。

其中，运转最不均匀的是。

三、分析、计算题1、已知某机械⼀个稳定运动循环内的等效⼒矩r M 如图所⽰，等效驱动⼒矩d M 为常数，等效构件的最⼤及最⼩⾓速度分别为：s rad /200max =ω及s rad /180min =ω。

试求：（1）等效驱动⼒矩d M 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F J 。

机械的运转及其速度波动的调节1.设某机器的等效转动惯量为常数，则该机器作匀速稳定运转的条件是，作变速稳定运转的条件是 。

2.机器中安装飞轮的原因，一般是为了 ，同时还可获得 的效果。

3.在 机 器 的 稳 定 运 转 时 期， 机 器 主 轴 的 转 速 可 有 两 种 不 同 情 况， 即 稳 定 运 转 和 稳 定 运 转， 在 前 一 种 情 况， 机 器 主 轴 速 度 是 ， 在 后 一 种 情 况， 机 器 主 轴 速 度 是 。

4.机器中安装飞轮的目的是和 。

5.某 机 器 的 主 轴 平 均 角 速 度ωm rad/s =100， 机 器 运 转 的 速 度 不 均匀 系 数δ=005.， 则 该 机 器 的 最 大 角 速 度ωmax 等 于 rad /s ， 最 小 角 速 度 ωm in 等 于 rad /s 。

6.某机器主轴的最大角速度ωmax rad/s =200，最小角速度ωmin rad/s =190，则该机 器的主轴平均角速度ωm 等于 rad/s ，机器运转的速度不均匀系数δ等于。

7.机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是根据 的原则进行转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量（转动惯量)有关外，还与 。

8.机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 力 ( 矩 ) 是 根 据的 原 则 进 行 转 化 的 ， 等 效 质 量 (转 动 惯 量 ) 是 根 据 的 原 则 进 行 转 化 的 。

9.机器等效动力模型中的等效力(矩)是根据的原则进行转化的，因而它的数值除了与原作用力(矩)的大小有关外，还与 有关。

10.若机器处于起动(开车)阶段，则机器的功能关系应是 ，机器主轴转速的变化情况将是 。

11.若机器处于停车阶段，则机器的功能关系应是 ，机器主轴转速的变化情况将是 。

12.用 飞 轮 进 行调 速 时， 若 其 它 条 件 不 变， 则 要 求 的 速 度 不 均 匀 系 数 越 小， 飞 轮 的 转 动 惯 量 将 越 ， 在 满 足 同 样 的 速 度 不 均 匀 系 数 条 件 下， 为 了 减 小 飞 轮 的 转 动 惯 量， 应 将 飞 轮 安 装 在 轴 上。

郑文纬《机械原理》（第7版）配套模拟试题及详解（I ）一、单项选择题（本大题共5小题，每题3分，共15分；在每小题列出的四个选项中只有一个是符合题目要求的，错选、多选或未选均无分。

）1．当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将（ ）确定的运动。

A ．有B ．没有C ．不一定【答案】B【解析】当原动件数大于机构自由度，机构遭到破坏；当原动件数小于机构自由度，机构运动不确定。

2．曲柄为原动件的曲柄摇杆机构，若已知摇杆的行程速比系数K ＝1.5，那么极位夹角等于（ ）。

A ．18°B ．－18°C ．36°D ．72°【答案】C【解析】K 1 1.51=180=180=36K 1 1.51q --创++3．一对相啮合传动的渐开线齿轮，其啮合角为（ ）。

A ．基圆上的压力角B ．节圆上的压力角C ．分度圆上的压力角D ．齿顶圆上的压力角【答案】B 【解析】一对相啮合传动的渐开线齿轮，啮合角等于节圆上的压力角。

当一对齿轮是标准安装时，节圆与分度圆重合，啮合角才等于分度圆的压力角。

4．单销外槽轮机构槽轮的运动时间总是（ ）静止时间。

A ．大于B ．等于C ．小于【答案】C【解析】单销槽轮机构的动停比为z 2k=z 2-+，因为分子总是小于分母，所以槽轮运动时间总小于静止时间。

5．对于圆盘形回转件，结构尺寸为b ／d ＜0.2的不平衡刚性转子，需进行（ ）。

A ．静平衡B ．动平衡C ．不用平衡【答案】A【解析】对于圆盘形回转件，结构尺寸为b／d＜0.2，需要进行静平衡；结构尺寸为b ／d＞0.2，需要进行动平衡。

二、填空题（本大题共5小题，每题3分；共15分。

）1．机构要能够运动，自由度必须，机构具有确定相对运动的条件是。

【答案】大于零；F＞0且机构的原动件数与机构自由度相等【解析】当机构自由度小于或等于0时，机构不能运动，故自由度必须大于0；根据自由度与原动件数之间的关系，机构自由度与原动件数相等，机构才能有确定运动。

第七章 机械的运转及其速度波动的调节1一般机械的运转过程分为哪三个阶段在这三个阶段中,输入功、总耗功、动能及速度之间的关系各有什么特点2为什么要建立机器等效动力学模型建立时应遵循的原则是什么3在机械系统的真实运动规律尚属未知的情况下，能否求出其等效力矩和等效转动惯量为什么4飞轮的调速原理是什么为什么说飞轮在调速的同时还能起到节约能源的作用 5何谓机械运转的"平均速度"和"不均匀系数"6飞轮设计的基本原则是什么为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上系统上装上飞轮后是否可以得到绝对的匀速运动7机械系统在加飞轮前后的运动特性和动力特性有何异同（比较主轴的ωm ，ωmax ，选用的原动机功率、启动时间、停车时间，系统中主轴的运动循环周期、系统的总动能） 8何谓最大盈亏功如何确定其值9如何确定机械系统一个运动周期最大角速度Wmax 与最小角速度Wmin 所在位置 10为什么机械会出现非周期性速度波动，如何进行调节 11机械的自调性及其条件是什么 12离心调速器的工作原理是什么13对于周期性速度波动的机器安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时 。

14 若不考虑其他因素，单从减轻飞轮的重量上看，飞轮应安装在 轴上。

15大多数机器的原动件都存在运动速度的波动，其原因是驱动力所作的功与阻力所作的 功 保持相等。

16机器等效动力学模型中的等效质量（转动惯量）是根据系统总动能 的原则进行转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量（转动惯量）有关外，还与构件 的 有关。

17当机器中仅包含速比为 机构时，等效动力学模型中的等效质量（转动惯量）是常数；若机器中包含 自由度的机构时，等效质量（转动惯量）是机构位置的函数。

18 图示行星轮系中,各轮质心均在其中心轴线上，已知J 1001=.kg ⋅m 2,J 2004=.kg ⋅m 2，J 2001'.=kg ⋅m 2，系杆对转动轴线的转动惯量J H =018.kg ⋅m 2，行星轮质量m 2=2kg ，m 2'=4kg ，0.3H l =m ，13H i =-，121i =-。

第7章　机械的运转及其速度波动的调节7.1　复习笔记本章主要介绍了机械系统的等效动力学模型（等效转动惯量、等效力矩和等效构件）和速度波动及调节方法。

学习时需要重点掌握飞轮转动惯量的求解方法，常以计算题的形式考查，而且几乎每年必考。

除此之外，等效转动惯量、等效力矩的概念和计算等内容，常以选择题和填空题的形式考查，复习时需要把握其具体内容，重点记忆。

一、概述1．研究内容及目的（1）内容①研究机械在外力作用下的真实运动规律；②研究机械运转速度的波动及调节运转速度的方法。

（2）目的①对机构的运动和力进行精确的分析；②使机械的运转速度在许可的范围之内波动。

2．机械运转的三个阶段（见表7-1-1）表7-1-1　机械运转的三个阶段3．作用在机械上的驱动力和生产阻力（1）原动机的运动特性原动机的机械特性：各种原动机的作用力或力矩与其运动参数（位移、速度）之间的关系。

（2）解析法的特点①在用解析法研究机械在运动时的情况下，原动机的驱动力必须以解析式的形式表达；②为了简化计算，常将原动机的机械特性曲线近似地用简单的代数式来表示。

（3）生产阻力的特点①生产阻力取决于机械工艺过程；②生产阻力可以是常数，也可以是关于执行构件位置、速度或时间的函数。

二、机械的运动方程式（见表7-1-2）表7-1-2　机械的运动方程式1．等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数（1）若等效力矩的函数形式M e ＝M e （φ）可以积分，且其边界条件已知，则等效构件的角速度和角加速度分别为ω=d d d d dt d dt d ωωϕωαωϕϕ==（2）初步估算①假设：等效力矩M e ＝常数，等效转动惯量J e ＝常数；②此时等效构件的角加速度和角速度分别为α＝dω/dt＝M e /J e ，ω＝ω0＋αt。

（3）当M e （φ）以线图或表格的形式呈现时，则求解只能运用数值积分法。

2．等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数（1）求解tt 的表达式可表示为00()e e d t t J M ωωωω=+⎰式中，ω0是计算开始时的初始角速度，其余符号含义同前。