機械原理(第七版) 孫桓主編 第6章

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1、九、機械平衡 1.研究機械平衡的目的是部分或完全消除構(gòu)件在運動時所產(chǎn)生的      ,減少或消除在機構(gòu)各運動副中所引起的     力,減輕有害的機械 振動,改善機械工作性能和延長使用壽命。 2.回轉(zhuǎn)構(gòu)件的直徑D和軸向?qū)挾萣之比D/b符合  條件或有重要作用的回轉(zhuǎn) 構(gòu)件,必須滿足動平衡條件方能平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。如不平衡,必須至少在     個校正平面上各自適當(dāng)?shù)丶由匣蛉コ胶赓|(zhì)量,方能獲得平衡。 3.只使剛性轉(zhuǎn)子的           得到平衡稱靜平衡,此時只需在    平衡平面中增減平衡質(zhì)量;使          同時達到平衡稱動平衡,此時至少 要在     

2、個選定的平衡平面中增減平衡質(zhì)量,方能解決轉(zhuǎn)子的不平衡問題。 4.剛性轉(zhuǎn)子靜平衡的力學(xué)條件是          ,而動平衡的力學(xué)條件是                    。 5.圖示兩個轉(zhuǎn)子,已知m1r1=m2r2,轉(zhuǎn)子a是      不平衡的 ,轉(zhuǎn)子b是       不平衡的。 6.符合靜平衡條件的回轉(zhuǎn)構(gòu)件,其質(zhì)心位置在          。靜不平衡的回轉(zhuǎn)構(gòu)件,由于重力矩的作用,必定在          位置靜止,由此可確定應(yīng) 加 上或去除平衡質(zhì)量的方向。 7.回轉(zhuǎn)構(gòu)件的直徑D和軸向?qū)挾萣之比D/b符合     條件的回轉(zhuǎn)構(gòu)件,只

3、需滿 足靜平衡條件就能平穩(wěn)地回轉(zhuǎn)。如不平衡,可在     個校正平面上適當(dāng)?shù)丶由匣?去除平衡質(zhì)量就能獲得平衡。 8.圖a、b、c中,S為總質(zhì)心,圖      中的轉(zhuǎn)子具有靜不平衡,圖      中的轉(zhuǎn)子是動不平衡。 9.當(dāng)回轉(zhuǎn)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速較低,不超過               范圍,回轉(zhuǎn)構(gòu) 件 可以看作剛性物體,這類平衡稱為剛性回轉(zhuǎn)件的平衡。隨著轉(zhuǎn)速上升并超越上述范圍,回轉(zhuǎn)構(gòu)件出現(xiàn)明顯變形,這類回轉(zhuǎn)件的平衡問題稱為   回轉(zhuǎn)件的平衡。 10.機構(gòu)總慣性力在機架上平衡的條件是              。 11.在圖示a、b、c三根曲軸中,已知m1r1=m2r2=m3r3=m4

4、r4,并作軸向等間隔布置,且都在曲軸的同一含軸平面內(nèi),則其中      軸已達靜平衡,     軸已達動平衡。 12.對于繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件,可以采用           的方法使構(gòu)件上所有質(zhì)量的慣性力形成平衡力系,達到回轉(zhuǎn)構(gòu)件的平衡。若機構(gòu)中存 在作往復(fù)運動或平面復(fù)合運動的構(gòu)件應(yīng)采用           方法,方能使作用于機架上的總慣性力得到平衡。 13.對于繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件,可以采用            的方法使構(gòu)件上所有質(zhì)量的慣性力形成平衡力系,達到回轉(zhuǎn)構(gòu)件的平衡。若機構(gòu)中存 在作往復(fù)運動或平面復(fù)合運動的構(gòu)件應(yīng)采用           方法,方

5、能使作用于機架上的總慣性力得到平衡。 14.若剛性轉(zhuǎn)子滿足動平衡條件,這時我們可以說該轉(zhuǎn)子也滿足靜平衡條件。( )不論剛性回轉(zhuǎn)體上有多少個平衡質(zhì)量,也不論它們?nèi)绾畏植?,只需要在任意選定兩個平面內(nèi),分別適當(dāng)?shù)丶悠胶赓|(zhì)量即可達到動平衡。---( ) 16.設(shè)計形體不對稱的回轉(zhuǎn)構(gòu)件,雖已進行精確的平衡計算,但在制造過程中仍需安排平衡校正工序。------------------------------- ( ) 17.經(jīng) 過 動 平 衡 校 正 的 剛 性 轉(zhuǎn) 子 , 任 一 回 轉(zhuǎn)面 內(nèi) 仍 可 能 存 在 偏 心 質(zhì) 量 。 -------------------

6、------( ) 19.為了完全平衡四桿鉸鏈機構(gòu)的總慣性力,可以采用在AB桿和CD桿上各自加上 平衡質(zhì)量和來達到。平衡質(zhì)量的位置和大小應(yīng)通過計算求得。------------( ) 題19圖 題24圖 20.通常提到連桿機構(gòu)慣性力平衡是指使連桿機構(gòu)與機架相聯(lián)接的各個運動副內(nèi)動反力全為零,從而減小或消除機架的振動。------------- ( ) 21.作往復(fù)運動或平面復(fù)合運動的構(gòu)件可以采用附加平衡質(zhì)量的方法使它的慣性力在構(gòu)件內(nèi)部得到平衡。--------------(

7、 ) 22.若機構(gòu)中存在作往復(fù)運動或平面復(fù)合運動的構(gòu)件,則不論如何調(diào)整質(zhì)量分布仍不可能消除運動副中的動壓力。---------------( ) 23.繞定軸擺動且質(zhì)心與擺動軸線不重合的構(gòu)件,可在其上加減平衡質(zhì)量來達到慣性力系平衡的目的。--------------------------( ) 24.為了完全平衡四桿鉸鏈機構(gòu)ABCD的總慣性力,可以采用在原機構(gòu)上附加另一四桿鉸鏈機構(gòu)AB’C’D來達到。條件是lAB=lAB’,lBC=lBC’lCD=lCD’,各桿件質(zhì)量分布和大小相同。--( ) 25.圖示一行星輪系傳動裝置。設(shè)該裝置中各零件的

8、材料均勻,制造精確,安裝正確,則該裝置繞AB軸線 回轉(zhuǎn)時是處于     狀態(tài)。 A)靜不平衡(合慣性力ΣFb≠0) B)靜平衡(合慣性力ΣFb=0) C)完全不平衡(合慣性力ΣFb≠0,合慣性力矩ΣMb≠0) D)動平衡(合慣性力ΣFb=0,合慣性力矩ΣMb=0) 26.設(shè)圖示回轉(zhuǎn)體的材料均勻,制造精確,安裝正確,當(dāng)它繞AA軸線回轉(zhuǎn)時是處于     狀態(tài)。 A)靜不平衡(合慣性力ΣFb≠0) B)靜平衡(合慣性力ΣFb=0) C)完全不平衡(合慣性力ΣFb≠0,合慣性力矩ΣMb≠0) D)動平衡(合慣性力ΣFb=0,合慣性力矩ΣMb=0) 題

9、26圖 題27圖 27.圖示一圓柱凸輪。設(shè)該凸輪的材料均勻,制造精確,安裝正確,則當(dāng)它繞AA軸線 轉(zhuǎn)動時,是處于    狀態(tài)。 A)靜不平衡(合慣性力ΣFb≠0) B)靜平衡(合慣性力ΣFb=0) C)完全不平衡(合慣性力ΣFb≠0,合慣性力矩ΣMb≠0) D)動平衡(合慣性力ΣFb=0,合慣性力矩ΣMb=0) 29.機械平衡研究的內(nèi)容是      A)驅(qū)動力與阻力間的平衡 B)各構(gòu)件作用力間的平衡 C)慣性力系間的平衡 D)輸入功率與輸出功率間的平衡 30.圖示一變直徑帶輪。設(shè)該帶輪的材料均勻,制造精確,安裝正確

10、,當(dāng)它繞AA軸線回轉(zhuǎn)時是處于   狀態(tài)。 A)靜不平衡(合慣性力ΣFb≠0) B)靜平衡(合慣性力ΣFb=0) C)完全不平衡(合慣性力ΣFb≠0,合慣性力矩ΣMb≠0) D)動平衡(合慣性力ΣFb=0,合慣性力矩ΣMb=0) 題30圖 題31圖 31.圖示一發(fā)動機曲軸,設(shè)各曲拐部分的質(zhì)量及質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的距離都相等,當(dāng)該曲 軸繞OO 軸線回轉(zhuǎn)時是處于     狀態(tài)。 A)靜不平衡(合慣性力ΣFb≠0) B)靜平衡(合慣性力ΣFb=0) C)完全不平衡(合慣性力ΣFb≠0,合慣性力矩ΣMb

11、≠0) D)動平衡(合慣性力ΣFb=0,合慣性力矩ΣMb=0) 32.圖示一附加上齒輪平衡裝置的曲柄滑塊機構(gòu)。設(shè)曲柄AB的質(zhì)心在A處,滑塊的質(zhì)心在C處,連桿質(zhì)量忽略,平衡質(zhì)量ma=mb,ra=rb,φa=φb,當(dāng)正確選擇平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積mara大小后,可使該曲柄滑塊機構(gòu)達到      。 A)機構(gòu)的總慣性力全部平衡,但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 B)機構(gòu)的總慣性力全部平衡,不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 C)機構(gòu)的一級慣性力(即慣性力中具有與曲柄轉(zhuǎn)動頻率相同的頻率分量)得到平衡,但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 D)機構(gòu)的一級慣性力得到平衡,亦不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 題32圖

12、 題33圖 33.圖示為一曲柄滑塊機構(gòu)(不計曲柄與連桿的質(zhì)量)。為了平衡滑塊C往復(fù)時產(chǎn)生的往 復(fù)慣性力,在曲柄AB的延長線上附加平衡質(zhì)量mb,當(dāng)合理選擇平衡質(zhì)量質(zhì)徑積mbrb的 大小后,可使該曲柄滑塊達到      。 A)平衡全部往復(fù)慣性力,在其他方向也不引起附加慣性力。 B)平衡全部往復(fù)慣性力,在鉛垂方向引起附加慣性力。 C)平衡滑塊第一級慣性力,在其他方向也不引起附加慣性力。 D)平衡滑塊第一級慣性力的全部或部分,在鉛垂方向引起附加慣性力。 34.圖示一附加上齒輪平衡裝置的曲柄滑塊機構(gòu)。設(shè)曲柄AB的質(zhì)心在A處,連桿BC的質(zhì)量忽

13、略,滑塊C的質(zhì)心在C處,齒輪E和F上裝置的平衡質(zhì)量為m,位置如圖示。當(dāng)正確選擇平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積大小后,可使該曲柄滑塊機構(gòu)達到     。 A)機構(gòu)的總慣性力全部平衡,且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 B)機構(gòu)的總慣性力全部平衡,但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 C)機構(gòu)的一級慣性力(即慣性力中具有與曲柄轉(zhuǎn)動頻率相同的頻率分量)全部平衡,且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 D)機構(gòu)的一級慣性力全部平衡,但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 35.為了平衡曲柄滑塊機構(gòu)ABC中滑塊C的往復(fù)慣性力(曲柄和連桿質(zhì)量不計),在原 機構(gòu)上附加一對稱滑塊機構(gòu)AB’C’。設(shè)滑塊C和C’質(zhì)量相等,lAB=lAB’,lBC=lBC’,機構(gòu)在運轉(zhuǎn)時

14、能達到     。 A)慣性力全部平衡,且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 B)慣性力全部平衡,但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 C)慣性力部分平衡,且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 D)慣性力部分平衡,但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 題35圖 題36圖 36.為了平衡曲柄滑塊機構(gòu)ABC中滑塊C的往復(fù)慣性力,在原機構(gòu)上附加一滑塊機構(gòu)AB’C’,給定lAB=lAB’,lBC=lBC’,滑塊C和C’的質(zhì)量都為m,曲柄和連桿的質(zhì)量忽略,該機構(gòu)在運轉(zhuǎn)時能達到  .。 A)慣性力全部平衡,且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 B)慣性力全部平衡,產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 C)慣性力部分

15、平衡,且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 D)慣性力部分平衡,產(chǎn)生附加慣性力偶矩。 37.為什么說經(jīng)過靜平衡的轉(zhuǎn)子不一定是動平衡的,而經(jīng)過動平衡的轉(zhuǎn)子必定是靜平衡的? 38.舉出工程中需滿足靜平衡條件的轉(zhuǎn)子的兩個實例,需滿足動平衡條件的轉(zhuǎn)子的三個實例。 39.何謂轉(zhuǎn)子的靜平衡及動平衡?對于任何不平衡轉(zhuǎn)子,采用在轉(zhuǎn)子上加平衡質(zhì)量使其達到靜平衡的方法是否對改善支承反力總是有利的?為什么? 40.圖示剛性轉(zhuǎn)子是否符合動平衡條件,為什么? 題40圖 題41圖 41.在圖示曲軸上,四個曲拐位于同一平面內(nèi),若質(zhì)徑積m1r1=m2r2

16、=m3r3=m4r4,l1=l3≠l2,試判斷該曲軸是否符合動平衡條件?為什么? 42.圖示兩個回轉(zhuǎn)構(gòu)件是否符合靜平衡條件?是否符合動平衡條件?為什么? 43.剛性轉(zhuǎn)子動平衡中提到的不平衡慣性力偶矩與轉(zhuǎn)子的慣性力偶矩M=-JSα是否相同?為什么? 44.圖示盤狀轉(zhuǎn)子上有兩個不平衡質(zhì)量:m1=1,5kg,m2=0.8kg,r1=140mm,r2=180mm,相位如圖?,F(xiàn)用去重法來平衡,求所需挖去的質(zhì)量的大小和相位(設(shè)挖去 質(zhì)量處的半徑r=140mm)。 題44圖 題45圖 題46圖 45.如圖所

17、示一單缸臥式煤氣機,在曲柄軸的兩端裝有兩個飛輪A和B。已知曲柄半徑R=250mm及換算到曲柄銷S的不平衡質(zhì)量為50kg。欲在兩飛輪上各裝一平衡質(zhì)量mA,mB,其回轉(zhuǎn)半徑r=600mm, 試求mA,mB的大小和位置。 46.圖示為繞O點回轉(zhuǎn)的薄片圓盤,在位置1、2處鉆孔,r1=0.1m,r2=0.2m,孔部分材料質(zhì)量分別為m1=1kg,m2=0.5kg。為進行靜平衡,欲在半徑rb=0.5m的圓周上鉆一孔。試表示出孔的方向rb’, 并求出鉆去材料的質(zhì)量mb。 47.圖示盤形回轉(zhuǎn)件上存在三個偏置質(zhì)量,已知m1=10kg,m2=15kg,m3=10kg,r1=50mm,r2=100mm,r3=70

18、mm,設(shè)所有不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi), 問應(yīng)在什么方位 上加多大的平衡質(zhì)徑積才能達到平衡? 題47圖 題48圖 48.圖示為一鼓輪,上有重塊A、B,已知它們的質(zhì)量mA=4kg,mB=2kg,今欲在平面Ⅰ、Ⅱ上分別加一平衡質(zhì)量mb’,mb”,它們分布在φ1200mm的圓周上,使鼓輪達到完全平衡。試求mb’,mb”的大小,并在圖中畫出它的安放位置。 49.圖示的回轉(zhuǎn)構(gòu)件中有兩個不平衡質(zhì)量m1,m2,T’,T”為選定的校正平面,已知:m1=5kg,m2=10kg,φ1=30°,φ2=120°,r

19、1=100mm,r2=60mm,L=400mm,L1=150mm,L2=300mm,擬在兩平面內(nèi)半徑r=150mm圓周上配置平衡質(zhì)量mb’,mb”。試求mb’,mb”的大小和相位(從OX軸正向測量)。 題49圖 題50圖 50.某轉(zhuǎn)子由兩個互相錯開90°的偏心輪組成,每一偏心輪的質(zhì)量均為m,偏心距均為r,擬在平衡平面A、B上半徑為2r處添加平衡質(zhì)量,使其滿足動平衡條件,試求平衡質(zhì)量(mb)A,(mb)B的大小和方向。 51.圖示同一xOy平面內(nèi)兩質(zhì)量分別為m1=8kg,m2=4kg,繞O軸等角速旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速n=300

20、r/min,r1=80mm,r2=110mm,a=80mm,b=40mm,求: (1)由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力而在軸承A和B處產(chǎn)生的動壓力RA,RB (大小和方向); (2)應(yīng)在此平面上什么方向加多大平衡質(zhì)量mb (半徑rb=100mm)才能達到靜平衡。 題51圖 題52圖 52.圖示為一回轉(zhuǎn)體,其上有不平衡質(zhì)量m1=1kg,m2=2kg,與轉(zhuǎn)動軸線的距離分 別為r1=300mm,r2=150mm。試計算在P、Q兩平衡校正面上應(yīng)加的平衡質(zhì)徑積(mbrb)P,(mbrb)Q的大小和方位。 53.圖示一雙缸發(fā)動機的

21、曲軸,兩曲拐在同一平面內(nèi),相隔180°,每一曲拐的質(zhì)量為50kg,離軸線距離為200mm,A、B兩支承間距離為900mm,工作轉(zhuǎn)速n=3000r/min。試求: (1)支承A、B處的動反力大?。? (2)欲使此曲軸符合動平衡條件,以兩端的飛輪平面作為平衡平面,在回轉(zhuǎn)半徑為500mm處應(yīng)加平衡質(zhì)量的大小和方向。 題53圖 題54圖 54.已知圖示回轉(zhuǎn)體m1=2kg,m2=4kg,r1=200mm,r2=120mm,若I、Ⅱ為校準平面,試求出該兩平面中應(yīng)加的平衡質(zhì)量mb’,mb”,(rb’=rb”=100mm)及方

22、位。 55.一轉(zhuǎn)子上有兩個不平衡質(zhì)量m1=200kg,m2=100kg,r1=50mm,r2=40mm,選定平面Ⅰ、Ⅱ為平衡校正面,若兩個平面內(nèi)平衡質(zhì)量的回轉(zhuǎn)半徑為rbⅠ=rbⅡ=60mm,求平衡質(zhì)量mbⅠ,mbⅡ的大小及方位。 題55圖 題56圖 56.圖示一鋼質(zhì)圓盤。盤厚δ=20mm,在向徑r1=100mm處有一直徑d=50mm的通孔,向徑r2=200mm處有一重量為2N的重塊,為使圓盤滿足靜平衡條件,擬在向徑r=200mm的圓周上再鉆一通孔,試求此通孔的直徑和方位(鋼的重度γ=7.6×10-5N

23、/mm2)。 57.在圖示的盤形回轉(zhuǎn)體中,各偏心質(zhì)量大小及分布特征如下:m1=3kg,r1=80mm,θ1=60°,m2=2kg,r2=80mm,θ2=150°,m3=2kg,r3=60mm,θ3=225°,若在半徑為rb=60mm處加平衡質(zhì)量,使轉(zhuǎn)子滿足靜平衡條件,求平衡質(zhì)量的大小和方位? 題57圖 題58圖 題59圖 58.圖示一盤形回轉(zhuǎn)體,其上有四個不平衡質(zhì)量,它們的大小及質(zhì)心到回轉(zhuǎn)軸線的距離分別為:m1=10kg,m2=14kg,m3=16kg,m4=20kg,r1=200mm,r2=400mm,r3

24、=300mm,r4=140mm,欲使該回轉(zhuǎn)體滿足靜平衡條件,試求需加平衡質(zhì)徑積mbrb的大小和方位。 59.圖示一曲柄滑塊機構(gòu),給定lAB=100mm,lBC=400mm,滑塊C的質(zhì)量m3=40kg,質(zhì)心在C處。今欲在AB的延長線上C’處裝上平衡質(zhì)量mb來平衡50%滑塊第一級慣性力,(即滑塊慣性力中具有與曲柄轉(zhuǎn)動頻率相同的頻率分量),設(shè)lAC=50mm,試求平衡質(zhì)量mb的大小(曲柄和連桿質(zhì)量不計)。 提示:滑塊C的加速度變化規(guī)律為aC≈-ω2lAB(cosφ+lABcos2φ/lBC),負號表示與x軸(A指向C)方向相反。 60.一回轉(zhuǎn)體上有三質(zhì)量:m1=3kg,m2=1kg,m3=4k

25、g,繞z軸等角速度旋轉(zhuǎn),r1=60mm,r2=140mm,r3=90mm,其余尺寸如圖示,試用圖解法求應(yīng)在平面Ⅰ和Ⅱ處各加多大平衡質(zhì)量才能得到動平衡(設(shè)平衡質(zhì)量mbⅠ,mbⅡ離轉(zhuǎn)動軸線的距離為 ⅠⅡrbⅠ=rbⅡ=100mm)。 題60圖 題61圖 61.高速水泵的凸輪軸系由三個互相錯開120°的偏心輪組成,每一偏心輪的質(zhì)量為m,其偏心距為r,設(shè)在平衡平面A和B上各裝一個平衡質(zhì)量mA,mB,其回轉(zhuǎn)半徑為2r,其他尺寸如圖示。試求mA,mB的大小和方向(可用圖解法)。 62.圖示為V形發(fā)動機機構(gòu)。設(shè)每一活塞部件的質(zhì)量都為

26、m,今在曲柄延長線上與曲柄銷B對稱的點D處加上一平衡質(zhì)量m,則該發(fā)動機的所有第一級慣性力(即慣性力上具有 與曲柄轉(zhuǎn)動頻率相同的頻率分量)將被完全平衡。試證明之(連桿、曲柄質(zhì)量不計)。 提示:曲柄滑塊機構(gòu)中滑塊的加速度變化規(guī)律為aN≈-ω2r(cosφ+ros2φ/l) 63.為了平衡曲柄滑塊機構(gòu)ABC中滑塊的往復(fù)慣性力,在原機構(gòu)上附加一滑塊機構(gòu)AB’C’,設(shè)曲柄和連桿的質(zhì)量不計,滑塊C和C’質(zhì)量都為m,lAB=lAB’,lBC=lBC’。試證明:機構(gòu)的第一級慣性力(即具有與曲柄轉(zhuǎn)動頻率相同的頻率分量)將獲得完全平衡。 提示:曲柄滑塊機構(gòu)中滑塊的加速度變化規(guī)律為aN≈-ω2r(cosφ+ros2φ/l) 64.為了平衡曲柄滑塊機構(gòu)ABC中滑塊C的往復(fù)慣性力,在原機構(gòu)上附加一滑塊機構(gòu)ABC’,設(shè)曲柄和連桿的質(zhì)量不計,滑塊C和C’質(zhì)量都為m,連桿長度lBC=lBC’,試證明機構(gòu)的第二級慣性力(即慣性力中具有曲柄轉(zhuǎn)動頻率兩倍的頻率分量)將獲得完全平衡。 提示:曲柄滑塊機構(gòu)中滑塊的加速度變化規(guī)律為aN≈-ω2r(cosφ+ros2φ/l) ,φ=ωt, ω---曲柄角速度 203

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