机械原理 第七章 机械的运转及其速度波动的调节.ppt

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1、第七章机械的运转及其速度波动的调节§7－1概述一．本章研究的目的及内容二．机械运转的三个阶段根据动能定理Wd－Wc=E－E01.起动阶段2.稳定运转阶段（周期性变化）Wd=Wc+E3.停车阶段（由m减小到0）在一个周期内：Wd=WcE=E0E=－Wc三．作用在机械上的驱动力和生产阻力1.驱动力：（取决于原动机的机械特性）机械特性——通常是指力（或力矩）和运动参数（位移、速度、时间）之间的关系。1）驱动力是位移的函数——如蒸汽机、内燃机等。2）驱动力是速度的函数——如电动机等。2.生产阻力力：（取决于机械工艺过程的特点）2）生产阻

2、力是位移的函数——如曲柄压力机、活塞式压缩机等。1）生产阻力常数——如车床等。3）生产阻力是速度的函数——如鼓风机、搅拌机机等。4）生产阻力是时间的函数——如揉面机等。§7－2机械的运动方程式一．机械运动方程式的一般表达式机械运动方程式——机械上的力、构件的质量、转动惯量和其运动参数之间的函数关系。对于一单自由度机械系统采用动能定理建立运动方程式。即：dE=dW1.建立机械运动方程式的基本原理：动能定理——机械系统在某一瞬间（dt）内动能的增量（dE）应等于在该瞬间内作用于该机械系统的各外力所作的元功（dW）之和。2.举例说明：1曲柄滑

3、块机构中：已知：J1；m2、JS2；m3；M1、F3。设：1、2、vs2、v3。1）.求机构在dt时间内的动能增量：机构的总动能:构件1的动能:构件2的动能:构件3的动能:机构在dt时间内的动能增量：机械运动方程式的一般表达式为：由动能定理：dE=dW得2）.求作用于机构上所有外力在dt时间内作的功：驱动力M1作的功：阻力F3作的功：所有外力在dt时间内作的总功：机械运动方程式：1二．机械系统的等效动力学模型用等效转动惯量（Je）和等效力矩（Me）表示的机械运动方程式的表达式为等效力学模型11用等效质量（me）和等效力（Fe）表示的

4、机械运动方程式的表达式为等效力学模型1Fe等效转动惯量的一般计算公式为等效力矩的一般计算公式为等效质量的一般计算公式为等效力的一般计算公式为一般推广1）取转动构件为等效构件2）取移动构件为等效构件Fe等效条件：1）me(或Je)的等效条件：等效构件的动能应等于原机械系统的总动能。2）Fe(或Me)的等效条件：等效力Fe(或等效力矩Me)的瞬时功率应等于原机构中所有外力在同一瞬时的功率代数和。11==例题分析已知z1=20、z2=60、J1、J2、m3、m4、M1、F4及曲柄长为l，现取曲柄为等效构件。求图示位置时的Je、Me。解三．运动

5、方程式的推演机械运动方程式的微分形式可简写成为：代入便可得机械运动方程式的力矩形式此外还可得到机械运动方程式的动能形式当选移动件为等效构件时，同理可得类似的运动方程§7－3机械运动方程式的求解一．等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数时（Je=Je（φ）、Me=Me（φ））应用机械运动方程式的动能形式，有假设Me=常数，Je=常数。应用力矩形式，有如果已知边界条件为：当t=t0时，φ=φ0、ω=ω0，则由上式积分可得再次积分即可得二．等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数时（Je=常数，Me=Me（ω））应用机械运动方程式的力矩形式,有

6、设t=t0=0时，ω0=0，则积分得设t0=0时，φ0=0，则三．等效转动惯量是位置的函数，等效力矩是位置和速度的函数时将转角φ等分为n个微小的转角，其中每一份为应用机械运动方程式的微分形式,有§7－4稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节一．产生周期性速度波动的原因在一个周期内：Wd=Wr“+”盈功“-”功二.周期性速度波动的调节1.平均角速度ωm和速度不均匀系数δ[δ]——速度不均匀系数的许用值，表7－2为了使可在机械中安装飞轮。飞轮——转动惯量比较大的回转件2.飞轮的调速原理及其转动惯量JF的计算（1）飞轮调速的基

7、本原理Wmax在Emax处：max对应的角记作max在Emin处：min对应的角记作min最大盈亏功△Wmax:Emax和Emin所处的位置之间所有外力作的功的代数和。若在等效构件上加一个转动惯量为JF的飞轮，则：结论：在等效构件上加一个转动惯量为JF的飞轮后，将减小，周期性速度减小。（2）飞轮转动惯量JF的近似计算飞轮的等效转动惯量JF的计算公式为：如果Je<

8、值很小，则飞轮的转动惯量就需很大。所以，过分追求机械运动速度均匀性，将会使飞轮过于笨重。2）JF不可能为无穷大，所以[δ]不可能为零。即周期性速度只能减小，不可能消除。3）当ΔWmax与[δ]一定时，JF与