机械系统考试07.ppt

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1、第五章传动系统设计2本章提要传动系统的功能和要求传动系统的类型传动系统的典型结构组成有级变速传动系统的运动设计传动系统动力学分析5种类型4种装置6种二轴传动形式传动图多轴传动设计步骤3传动系统的动力学分析概述动力学分析的任务机械系统等效构件等效动力学模型运动方程式及其一般解法5-5传动系统的动力学分析概述4动力学分析的任务主要研究系统所受外力、系统的惯性参量及系统运动三者的关系。给定运动和输出外力时求解输入转矩和各运动副的动态静力；外力作用下系统的真实运动规律，确定起动、制动时间，运转稳定性分析和工作过程中的动载荷

2、分析；系统和系统中各惯量的合理设计，例如飞轮设计；调节外力以保证系统的稳定运转；变质量机构动力学问题、振动和噪声问题、刚性和挠性转子以及平面机构的动平衡问题、考虑构件弹性和运动副间隙的动力学等。5-5传动系统的动力学分析概述任务等效构件等效模型一般解法5机械系统等效构件作用在机械上的力一般作用在不同构件上。为简化计算，先确定某一构件的运动规律，再了解整个系统的运转情况。5-5传动系统的动力学分析概述任务等效构件等效模型一般解法等效构件：具有等效惯性参量，承受等效载荷，其运动规律同在原系统中相同。等效惯性参量：与机械

3、中所有运动构件的惯性参量动力学效应相当。等效载荷：与机械中所有外力作用的动力学效应相当。8个未知量6等效动力学模型按一定原则（如转化前后动能相等）建立的数学模型。等效处理对象：通常取只作直线移动或定轴转动的构件，大多取主动件。任务等效构件等效模型一般解法5-5传动系统的动力学分析概述模型简化：通常忽略一些次要因素。如忽略构件弹性、运动副间隙、运动副摩擦等。等效构件的位置参量（转角或位移）为机构的广义坐标，作直线移动的等效构件上的力为等效力，其质量为等效质量；作定轴转动的等效构件上的力矩或转矩为等效力矩或等效转矩，其

4、转动惯量为等效转动惯量。7等效力和等效力矩系统上所有外力Fi和外力矩Mj所作元功之和=等效构件上等效力Fe(或等效力矩Me)所作元功直线移动构件任务等效构件等效模型一般解法5-5传动系统的动力学分析概述Fev=Fivicosai+±Mjωjm∑j=1n∑i=1定轴回转构件Meω=Fivicosai+±Mjωjm∑j=1n∑i=1Fi和vi夹角同向为＋反向为－等效原则：瞬间功率相等。Fe=Ficosai+±Mjm∑j=1n∑i=1vivωjvMe=Ficosai+±Mjm∑j=1n∑i=1viωωjωvivωjvωj

5、ωviω8等效质量和等效转动惯量机构各构件动能之和=等效构件动能直线移动构件任务等效构件等效模型一般解法5-5传动系统的动力学分析概述0.5mev2=(0.5mivSi2+0.5JSiωi2)n∑i=1定轴回转构件0.5Jeω2=(0.5mivSi2+0.5JSiωi2)n∑i=1对质心的速度和转动惯量等效原则：动能相等。me=[mi()2+JSi()2]n∑i=1vSivωjvJe=[mi()2+JSi()2]n∑i=1vSiωωjωvivωjvωjωviωvSivvSiω9例5-5分别用图解法和解析法求φ=60

6、°机构的等效质量和等效力任务等效构件等效模型一般解法5-5传动系统的动力学分析概述构件1(曲柄):lAB=r=30mmlAD=60mm质心在A点J1=0.2kgm2构件2(连杆):m2=2kglBC=l=150mm质心在S2点lBS2=l1=50mmJ2=0.2kgm2vDF1=315NABDCφ=60°θS2构件3(滑块):等效构件m3=10kgF3v3vSivvivωjv受力点速度构件角速度构件质心速度s2dpb=dbvS2vCvDvCω1vCω2vC2bs2=cs2=2.1=2.1/0.06=35=0.53/

7、0.15=3.53=1pd=2.1bc=0.53ps2=1a2=110°a2取pc=1dm，bc⊥BC，pb⊥BAvB=vC+vBCvCvBCvBbcp10例5-5分别用图解法和解析法求φ=60°机构的等效质量和等效力任务等效构件等效模型一般解法5-5传动系统的动力学分析概述构件1(曲柄):lAB=r=30mmlAD=60mm质心在A点J1=0.2kgm2构件2(连杆):m2=2kglBC=l=150mm质心在S2点lBS2=l1=50mmJ2=0.2kgm2vDF1=315NABDCφ=60°θS2构件3(滑块)

8、:等效构件m3=10kgF3v3vSivvivωjvvS2vCvDvCω1vCω2vC=2.1=2.1/0.06=35=0.53/0.15=3.53=1me=[mi()2+JSi()2]n∑i=1vSivωjvFe=Ficosai+±Mjm∑j=1n∑i=1vivωjv=2×1＋10＋0.2×352＋0.2×3.532=259.5kg=－315×2.1＋2×