大连理工大学课件-机械系统动力学-机械系统的动力学分.pdf

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1、机械系统的动力学分析与设计机械系统的动力学分析与设计研究对象：由原动机、传动机构、执行机构组成的机械系统主要内容：研究机械真实运动规律—建立机械系统的等效动力学模型机械运转速度波动的调节—周期性速度波动调节原理及方法非周期性速度波动调节原理及方法机械系统的动力学分析与设计作用在机械系统上的力原动机驱动力机传动机构械系执行机构统工作阻力机械系统的动力学分析与设计驱动力:原动机：电动机、液压马达气压泵、内燃机……机械特性:原动机输出的驱动力与某些运动参数的函数关系电动机的驱动力矩为电机转速的函数。内燃机的驱动力矩为输出曲柄的位置函数机械系统的动

2、力学分析与设计工作阻力:工作阻力的变化规律主要取决于工作机的类型及工艺特点例如：往复式压缩机、曲柄压力机的工作阻力为原动件的位置函数。起重机、车床工作阻力为常值机械运转过程机械运转的三阶段机械运转过程阶段外力特征运动特征功、能名称转换特征启Fd0角速度ω由零逐渐上WW0df升至稳定运转时的平动Fr0均角速度ωm。E0稳定角速度ω在某一平均在每个运动周期T内Fd0值ωm上、下作周期Wd=(Wr＋Wf)、ΔE=0运转F0性波动。在特殊条件但在任一时间间隔内r下ω=常值。Wd≠Wr＋WfΔE≠0停角速度ω由ωm逐渐Wd=0，Wr=0机

3、械的剩F0d减小至零。余动能逐渐消耗于损耗车F0功，即ΔE=Wfr机械系统等效动力学模型求解机械真实运动?直流伺服电机驱动的机床工作台机构简图机械系统等效动力学模型求解机械真实运动机械运动方程式基本原理—动能定理dW=dEdW──作用于机械上的驱动力和工作阻力所作元功之代数和。dE──机械中各运动构件动能和的微分。机械系统的动力学分析与设计求解机械真实运动机械运动方程式基本原理—动能定理dW=dEdWMwdtFvdt11442222dEd(Jw/2Jw/2Jw/2mv/2)11223344机械系统等效动力学模型问题提出：12Md

4、d(J)ee1机械系统：多构件，2作用力不断变化，系统各构件质量、转动惯量影响运动复杂！动力学研究困难！如何确定系统的真实运动？建立系统的等效动力学模型机械系统等效动力学模型等效动力学模型：以某一构件的运动与受力等效机械系统的运动与受力等效原则：动能相等功率相等求解机械系统运动规律单自由度机械系统给定某一构件的运动规律，其它各构件的运动可求得。机械系统等效动力学模型等效构件为转动构件12等效转动惯量和等效力矩Mdd(J)ee12机械系统等效动力学模型等效原则：动能相等等效转动惯量功率相等22222EJw/2Jw/2

5、Jw/2Jw/2mv/2e111223344222wwv234JJJJme12w3w4w111机械系统等效动力学模型等效转动惯量一般表达式n121212JemiVSiJSii2i12222nVSiiJemiJSii1等效原则：动能相等功率相等机械系统等效动力学模型等效力矩等效原则：动能相等功率相等Mw(MwFv)e11144v4MMFe14w1机械系统等效动力学模型等效力矩一般表达式nMePiVicosiMiii1

6、nviiMePicosiMii1等效原则：动能相等功率相等机械系统等效动力学模型等效构件为转动构件222wwv234JJJJme12w3w4w111222等效转动惯量Jewwv234JJJJme12w3w4w等效力矩M111ev142MMFMdd(J)e14ee1w21机械系统等效动力学模型等效构件为移动构件Pe：等效力22nVme：等效质量mmSiJi

7、eiSii1V1nV2iiPedsdmeVPePicosiMi2i1V等效原则：动能相等功率相等机械系统等效动力学模型已知：J、J、m，124齿数z、z，12驱动力矩M1，工作阻力P，4m忽略不计，3求：J、Mee.（构件2为等效构件）12Mdd(J)e2e22机械系统等效动力学模型12121212JJJmVe2112244222222V14JJJme12422z12Vl4ABz21c

8、os302z22lAB2JJ()Jm()e124zcos301机械系统等效动力学模型MMPVe21144V14MMPe1