《机械的运转与调速》PPT课件

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1、第十章机械的运转及其速度波动的调节§10－1研究目的及方法§10－2机械的运动方程式§10－3机械运动方程的求解§10－4机械周期性速度波动及其调节§10－5机械非周期性速度波动及其调节§10－1研究的目的及方法一、研究内容及目的1.研究在外力作用下机械的真实运动规律，目的是为运动分析作准备。前述运动分析曾假定是常数，但实际上是变化的设计新的机械，或者分析现有机械的工作性能时，往往想知道机械运转的稳定性、构件的惯性力以及在运动副中产生的反力的大小、Vmaxamax的大小，因此要对机械进行运动分析。而前面所介绍的运动分析时，都假定运动件作匀速运动(ω＝const)。但在大多数情况下，

2、ω≠const，而是力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量等参数的函数：ω＝F(P、M、φ、m、J)。只有确定了的原动件运动ω的变化规律之后，才能进行运动分析和力分析，从而为设计新机械提供依据。这就是研究机器运转的目的。2.研究机械运转速度的波动及其调节方法，目的是使机械的转速在允许范围内波动，而保证正常工作。运动分析时，都假定原动件作匀速运动:ω＝const实际上是多个参数的函数：ω＝F(P、M、φ、m、J)力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授机械的运转过程:稳定运转阶段的状况有：①匀速稳定运转：ω＝常数稳定运转②周期变速稳定运转

3、：ω(t)=ω(t+Tp)启动三个阶段：启动、稳定运转、停车。③非周期变速稳定运转tω停止ωmtω稳定运转启动停止启动ωmtω稳定运转停止匀速稳定运转时，速度不需要调节。后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果：作者：潘存云教授xy123s2OABφ1一、机器运动方程的一般表达式动能定理：机械系统在时间△t内的的动能增量△E应等于作用于该系统所有各外力的元功△W。举例：图示曲柄滑块机构中，设已知各构件角速度、质量、质心位置、质心速度、转动惯量,驱动力矩M1，阻力F3。动能增量为：外力所作的功：dW=NdtdE=d(J1ω21/2§10－2机械的运动方程式写成微分形式：dE=dW

4、瞬时功率为：N=M1ω1+F3v3cosα3=M1ω1－F3v3ω2＋Js2ω22/2＋m2v2s2/2＋m3v23/2)M1ω1v2F3v3=(M1ω1+F3v3cosα3)dt运动方程为：d(J1ω21/2＋Jc2ω22/2＋m2v2c2/2＋m3v23/2)推广到一般，设有n个活动构件，用Ei表示其动能。则有：设作用在构件i上的外力为Fi，力矩为Mi，力Fi作用点的速度为vi。则瞬时功率为：机器运动方程的一般表达式为：式中αi为Fi与vi之间的夹角，Mi与ωi方向相同时取“＋”，相反时取“－”。上述方程，必须首先求出n个构件的动能与功率的总和，然后才能求解。此过程相当繁琐，必

5、须进行简化处理。＝(M1ω1－F3v3)dt二、机械系统的等效动力学模型d(J1ω21/2＋Jc2ω22/2＋m2v2c2/2＋m3v23/2)上例有结论：重写为：左边小括号内的各项具有转动惯量的量纲，d[ω21/2(J1＋Jc2ω22/ω21＋m2v2c2/ω21＋m3v23/ω21)]则有：d(Jeω21/2)=Meω1dt令：Je=(J1＋Jc2ω22/ω21……)＝(M1ω1－F3v3)dt＝ω1(M1－F3v3/ω1)dtMe=M1－F3v3/ω1=Medφ右边小括号内的各项具有力矩的量纲。作者：潘存云教授称图(c)为原系统的等效动力学模型，而把假想构件1称为等效构件，J

6、e为等效转动惯量，Me为等效力矩。同理，可把运动方程重写为：左边括号内具有质量的量纲d[v23/2(J1ω21/v23＋Jc2ω22/v23＋m2v2c2/v23＋m3)]＝v3(M1ω1/v3－F3)dt假想把原系统中的所有外力去掉，而只在构件1上作用有Me，且构件1的转动惯量为Je，其余构件无质量，如图(b)。则两个系统具有的动能相等，外力所作的功也相等，即两者的动力学效果完全一样。图(b)还可以进一步简化成图(c)。(a)(b)Je令：me=(J1ω21/v23＋Jc2ω22/v23＋m2v2c2/v23＋m3)Fe=M1ω1/v3－F3，右边括号内具有力的量纲。xy123s

7、2OABφ1ω2M1ω1v2F3v3OABMeω1Me(c)JeOAω1则有：d(mev23/2)=Fev3dt＝Feds作者：潘存云教授(a)xy123s2OABφ1ω2M1ω1v2F3v3(b)OA同样可知，图(d)与图(a)的动力学效果等效。称构件3为等效构件，为等效质量me，Fe为等效力。Fev3me等效替换的条件：2.等效构件所具有的动能应等于原系统所有运动构件的动能之和。1.等效力或力矩所作的功与原系统所有外力和外力矩所作的功相等:Ne＝ΣNiEe＝ΣEi