机械原理第二版 教学课件 作者 沈世德第十章 机械运动动力学方程ch10机械运动动力方程.ppt

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1、第十章　机械运动动力学方程第一节作用在机械上的力及机械的运转过程第二节机械的等效动力学模型第三节机械运动方程式的建立及求解第四节机械运转速度波动及调节第一节作用在机械上的力及机械的运转过程一.作用在机械上力1.工作阻力驱动力——由原动机产生。其变化规律决定于原动机的机械特性。2.驱动力工作阻力——机械工作时需要克服的工作负荷。其决定于机械的工作特点。二．机械的运转阶段及特征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。根据动能定理Wd－Wc=E驱动功阻抗功输出功Wr和损失功Wf之和动能功(率)特征：外力对系统做正功Wd-Wc>0动能特征：系统的动能增加E=Wd-W

2、c>0速度特征：系统的速度增加=0m2.稳定运转阶段——原动件速度保持常数或在正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波动。功(率)特征：Wd-WcT=0动能特征：E=Wd-WcT=0速度特征：T=T+1二．机械的运转阶段及特征3.停车阶段——驱动力为零，机械系统由正常工作速度逐渐减速，直到停止。功(率)特征：Wd-Wc=-Wc动能特征：E=Wd-Wc=-Wc<0速度特征：i+1<i二．机械的运转阶段及特征一、等效动力学模型的建立第2节机械的等效动力学模型目的：通过建立外力与运动参数间的函数表达式，研究机械系统的真实运动原则：使系统转化前后的动力学效果保持不变

3、等效构件的动能，应等于整个系统的总动能等效构件上所做的功，应等于整个系统所做功之和。等效动力学模型等效力矩：Me等效转动惯量：Je等效力：Fe等效质量：me二、等效量的计算等效力矩和等效力2.等效转动惯量和等效质量动能不变等效质量等效转动惯量例10-1在图示轮系中，已知各轮齿数数分别为Z1、Z2、Z3各齿轮和系杆的质心均在其回转中心处，它们绕质心的转动惯量分别为J1、J2、J3、JH。有二个行星轮，每个行星轮的质量为m2.若齿轮Z1处设置等效构件，求其等效转动惯量Je例10-1解：等效构件的动能为机构系统的动能为两者相等，考虑传动比关系，整理后得例10-2在图示正弦机构中，已

4、知曲柄1为l1，绕A轴的转动惯量为J1，构件2、3的质量为m2、m3，作用在构件3上的阴抗力为F3=c.若等效构件在构件1处，求等效转动惯量质量，并求出阻抗力F3的等效阻抗力矩。例10-2解：根据动能相等的条件，有代入上述方程中，解得由运动分析可得例10-2由阻抗力的功率=等效阻抗力的功率，有第三节机械运动方程式的建立及求解一、机械运动方程式的建立能量形式方程式2、力矩形式方程式二、机械运动方程式的求解等效构件为转动构件，等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数时，(Je=Je()、Me=Me())由上式也可求出等效构件的角速度函数周期性速度波动产生的原因作用在机械上的驱动力

5、矩Md()和阻力矩Mr()往往是原动机转角的周期性函数。MedaMeraMedMerabcdea'在一个运动循环内，驱动力矩和阻力矩所作的功分别为：机械动能的增量为：第四节机械运转速度波动及调节MedMerabcdea'盈功：E>0，用“+”号表示。亏功：E<0，用“-”号表示。在盈功区，等效构件的在亏功区，等效构件的在一个公共周期内：Wd=WrMe和Je的公共周期；在其始末Me和Je分别相同说明经过一个运动循环之后，机械又回复到初始状态,其运转速度呈现周期性波动。E2.速度波动程度的衡量指标(1).平均角速度m(2).速度不均匀系数：角

6、速度变化量和其平均角速度的比值。工程上用来表示机械运转的速度波动程度。对于不同的机器，因工作性质不同，的要求也不同，故规定有许用值[]。常用机械运转不均匀系数的许用值[]3.周期性速度波动的调节方法安装飞轮：机械出现盈功时，飞轮以动能的形式存储能量；机械出现亏功时，飞轮释放其存储的能量。二、非周期性速度波动及其调节方法非周期性速度波动产生的原因原因：机械工作阻力或者驱动力在工作过程中发生突变,从而使输入能量与输出能量在一段时间内失衡（1）：自调性系统2.非周期性速度波动的调节方法（2）：安装调速器三、飞轮设计飞轮设计的基本原理MedMerabcdea'E00ab

7、deacAmax代表最大盈亏功Wmax的大小飞轮设计方法