7章机械的运转及其速度波动的调节

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1、第7章机械的运转及其速度波动的调节7-1概述7-2机械的运动方程式7-3机械运动方程的求解7-4稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节7-5机械的非周期性速度波动及其调节7-1概述机械的运动都是力作用的结果，机械所受力的变换必将引起机械运动的变化，及速度加速度的变化，而这反过来又会影响力的变化，但是，每一个瞬间都应满足能量守恒的基本原理。一、机械的运动与力力的类型驱动力（原动力、平衡力）：取决于原动机的机械特性生产阻力常阻力变阻力与位移相关与速度相关7-1概述驱动力>工作阻力：加速运动驱动力<工作阻力：减速运动驱动力=工作阻力：匀速运动一、机械的运动与

2、力二、原动机的机械特性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，称为原动机的机械特性。常用的原动机是旋转机械，如电动机。其输出与运动速度有关。交流异步电动机的机械特性曲线输出扭矩工作转速AB段为启动段BC段为工作段原动件的速度从正常工作速度下降到零的阶段。三、机械运转的三个阶段1.起动阶段原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的过程。2.稳定运转阶段Wd=Wr+Wf周期变速稳定运转：角速度ω≠常数，但在一个运动循环的始末相等的稳定运转。等速运转：ω=常数3.停车阶段Wd=0;E=-（Wr+Wf）Wd=Wr+Wf+E7-2机械的运动方程式对于如图

3、之曲柄滑块系统：系统的运动方程式为：一、机械运动方程的一般表达式根据功能定理对于由n个活动构件组成的机构，其动能为若作用于构件i上的外力为Fi，外力矩为Mi，力Fi作用点的速度为ui，构件的角速度为ωi，则其瞬时功率为：运动方程的一般表达式为：取决于力矩与构件的旋转方向二、机械系统的等效动力学模型等效转动惯量等效力矩1.等效转动惯量和等效力矩能量、力的微分形式的运动方程式这一来，对一个单自由度的机械系统的运动研究可简化为对该系统的一个具有等效转动惯量Je（），在其上作用有等效力矩Me（,,t）的假想构件的运动的研究。φ1ω1MeJe具有等效转动惯量，

4、其上作用有等效力矩的等效构件等效构件原机械系统等效动力学模型选滑块为曲柄滑块机构的等效构件等效力：等效质量：2.等效质量和等效力Fe若取转动构件为等效构件，有：若取移动构件为等效构件，有：小结：三、其他形式表达的机械运动方程式1）力矩形式的机械运动方程式1.以回转构件为等效构件时2）动能形式的机械运动方程式：三、其他形式表达的机械运动方程式（续）2.以移动构件为等效构件时1）力形式的机械运动方程式2）动能形式的机械运动方程式：7-3机械运动方程的求解一、等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数（Md=Md()，Mr=Mr()，Me=Me()，Je=Je(

5、)）1.等效构件的角速度一、等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数2.等效构件的角加速度以电动机驱动的鼓风机、搅拌机之类机械属于这种情况。用力矩形式的运动方程式求解比较方便。二、等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数=（t）例1:如图为一齿轮驱动的正弦机构，已知：z1=20,转动惯量为J1；z2=60，转动惯量为J2，曲柄长为l，滑块3和4的质量分别为m3，m4,其质心分别在C和D点，轮1上作用有驱动力矩M1，在滑块4上作用有阻抗力F4，取曲柄为等效构件。求：图示位置时的等效转动惯量Je及等效力矩Me。解：1）求Je其中1）Je的前三项为常数，第四

6、项为等效构件的位置参数2的函数，为变量。2）工程上，为了简化计算，常将等效转动惯量中的变量部分用其平均值近似代替，或忽略不计。说明2）求Me7-4稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节当等效构件回转过角时，机械动能的增量为：一、周期性速度波动的原因一、周期性速度波动的原因盈功：E>0，用“+”号表示。在盈功区，等效构件的ω亏功：E<0，用“-”号表示。在亏功区，等效构件的ω一、周期性速度波动的原因在Me和Je的公共周期内,Wd=Wr经过Me和Je的一个公共周期，机械的动能恢复到原来的值等效构件的角速度恢复到原来的数值。等效构件的角速度在

7、稳定运转过程中呈现周期性波动。二、速度波动程度的衡量指标1.平均角速度m2.角速度的变化量max-min例如：当max-min=5rad/s时，对于m=10rad/s和m=100rad/s的机械，低速机械的速度波动要明显一些。可反映机械速度波动的绝对量，但不能反映机械运转的不均匀程度。3.速度不均匀系数：角速度变化量和其平均角速度的比值。工程上用它来表示机械运转的速度波动程度。二、速度波动程度的衡量指标设计机械时，应满足：常用机械运转不均匀系数的许用值[d]二、速度波动程度的衡量指标m一定时，越小max与min的差值越小，机器的运转

8、越平稳。三、周期性速度波动的调节为了减少机械运转时产生的周期性速度