机械的运转及速度波动ppt培训课件

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1、第七章机械的运转及速度波动的调节§7-1概述1、本章研究的内容和目的机械的真实运动规律是由作用于机械上的外力、各构件的质量、尺寸及转动惯量等因素决定的，而研究机械在外力作用下的真实运动则是机械动力学的基本问题。本章主要研究两个问题:第一，研究单自由度机械系统在外力作用下的真实运动规律。掌握通过建立动力学模型建立力与运动参数之间的运动微分方程来研究真实运动规律的方法。第二，研究机械运转速度波动产生的原因及其调节方法。机械运转过程一般经历三个阶段：起动、稳定运转和停车图9-1机械运转过程的三个阶段2、机械运动过程的三个阶段2.机械运动过

2、程的三个阶段2.1起动阶段：外力对系统做正功（Wd-Wr>0），系统的动能增加（E=Wd-Wr)，机械的运转速度上升，并达到工作运转速度。2.2稳定运转阶段：由于外力的变化，机械的运转速度产生波动，但其平均速度保持稳定。因此，系统的动能保持稳定。外力对系统做功在一个波动周期内为零(Wd-Wr=0)。2.3停车阶段：通常此时驱动力为零，机械系统由正常工作速度逐渐减速，直到停止。此阶段内功能关系为Wr=E。驱动力由原动机产生，它通常是机械运动参数（位移、速度或时间）的函数，称为原动机的机械特性。如三相异步电动机的驱动力便是其转动速度的函

3、数。如图9-2所示，不同的原动机具有不同的机械特性。图示的特征曲线可以用一条通过N点和C点的直线近似代。直线方程为：Md=Mn(ω0-ω)/(ω0-ωn)3、作用在机械上的驱动力和生产阻力生产阻力与运动参数的关系决定于机械的不同工艺过程，如车床的生产阻力为常数，鼓风机、离心机的生产阻力为速度的函数，曲柄压力机的生产阻力是位移的函数等等。§7-2机械的运动方程式1、机械运动方程式的一般表达式对于单自由度的机械，研究它在外力作用下的运动规律，只需要确定出该坐标随时间变化的规律即可。以图示曲柄滑块机构为例说明单自由度机械系统的运动方程的建

4、立方法：该机构在dt瞬间的动能增量：dE=d（J1ω12/2+m2vs22/2+Jsω22/2+m3v32/2）在dt瞬间所作的功：dW=（M1ω1—F3v3）dt根据动能定理，得出此曲柄滑块机构的运动方程为：d（J1ω12/2+m2vs22/2+Js2ω22/2+m3v32/2）=（M1ω1—F3v3）dt同例，可得机械运动的一般表达式：d[（mivsi2/2+Jsiωi2/2）]=[（±Miωi+Fivicosαi）]dt式中：Mi与ωi同方向，取“+”，反之取“-”；αi为Fi与vi的夹角。2.机械的等效动力学模型2.1单自由

5、度机械系统等效动力学模型的建立单自由度机械系统常用一个等效构件作为等效动力学模型。当等效构件为一个绕机架转动的构件时，模型为：当等效构件为一个移动滑块时，模型为基本概念2.1.1、等效构件具有与原机械系统等效质量或等效转动惯量、其上作用有等效力或等效力矩，而且其运动与原机械系统相应构件的运动保持相同的构件。2.1.2、等效条件(1)等效构件所具有的动能等于原机械系统的总动能；(2)等效构件的瞬时功率等于原机械系统的总瞬时功率。基本概念2.1.3、等效参数：(1)等效质量me，等效转动惯量Je。--------（以转动构件为等效动力学

6、模型）(2)等效力Fe，等效力矩Me。---------（以移动构件为等效动力学模型）2.2等效参数的确定等效质量me：根据等效条件(1)确定，即:等效转动惯量Je：根据等效条件(1)确定，即等效力Fe：根据等效条件(2)确定，即等效力矩Me：根据等效条件(2)确定，即例1图7-3所示曲柄滑块机构，已知构件1转动惯量J1，构件2质量m2，质心c2，转动惯量Jc2，构件3质量m3，构件1上有驱动力矩M1，构件3有阻力F3，求等效构件的等效参数。解：1）以构件1为等效构件时，等效动力学模型如上图右。等效构件的角速度与构件1的角速度同为ω

7、1.。等效转动惯量Je可由等效条件(1)求得：等效力矩Me：可由等效条件(2)确定：2)以构件3为等效构件时，动力学模型如下图：等效构件的速度与构件3的速度同为v3。等效质量me可由等效条件(1)求得：等效力Fe可由等效条件(2)求得：例2图示为一齿轮连杆机构。已知Z1=20，J1；Z2=60，构件2的质心在B点，对B点转动惯量为J2；LBC=l，m3，m4，（构件3、4的质心分别为C、D），驱动力为M1，阻抗力为F4。求：以构件2为等效构件时的Je，Me。解：由速度分析：ω1/ω2=Z2/Z1=3v3=vc=ω2l，v4=vcsi

8、nφ2=ω2lsinφ2所以：Je=9J1+J2+m3l2+m4（lsinφ2）23.运动方程的推演3.1能量形式的运动方程式以回转构件为等效构件时，由动能定理得：上式即为能量微分形式的机械运动方程式。对上式积分可得到能量积分形式的机