机械原理07(本科)-运转及速度波动调节课件.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1．本章研究的内容及目的（1）研究在外力作用下机械真实运动规律的求解机构原动件的真实运动规律是由其各构件的质量、转动惯量和作用于其上的驱动力与阻抗力等因素决定的。上述参数往往是随时间而变化的。要对机构进行精确的运动分析和力分析，就需要确定原动件的真实运动规律。（2）研究机械运转速度的波动及其调节机械在运转过程中经常会出现速度波动，这种速度波动会导致在运动副中产生附加的动压力，并引起机械的振动，从而降低机械的寿命、效率和工作质量。为了降低机械速度波动的影响，就需要研究其波动和调节方法，以便设法将机械运动速度波动的程度

2、限制在许可的范围之内。（1）起始阶段机械的角速度ω由零渐增至ωm，其功能关系为Wd＝Wr＋E2、机械运转过程的三个阶段起动停车稳定运转T（2）稳定运转阶段周期变速稳定运转ωm＝常数，而ω作周期性变化；在一个运动循环的周期内，Wd＝Wr。等速稳定运转ω＝ωm＝常数，Wd≡Wr。起动停车稳定运转T（3）停车阶段ω由ωm渐减为零；E＝－Wr。3．驱动力和生产阻力（1）驱动力机械特性通常是指力（或力矩）和运动参数（位移、速度、时间等）之间的关系。1）分类，作用在机械上的力常按其机械特性来分类。常数位移的函数如重锤驱动件Fd＝COFds重锤COFdsFd=Ks弹簧OMd

3、φ内燃机如弹簧Fd＝Fd(s)，内燃机Md＝Md(φ)驱动力可分为：如电动机Md＝Md(ω)OMdω直流并激电动机速度的函数BωMdAC交流异步电动机2）驱动力的表达式设交流异步电动机的额定转矩为Mn，额定角速度为ωn；同步转速为ω0。其机械特性曲线BC的部分,常近似地以直线NC来代替。其上任意一点所确定的驱动力矩Md可表达为Md=Mn(ω0－ω)/(ω0－ωn)BNωMdACω0ωωn驱动力和生产阻力的确定，涉及许多专业知识，已不属于本课程的范围。（2）工作阻力机械的执行构件所承受的生产阻力的变化规律，常取决于机械工艺过程的特点。如起重机、车床等。如活塞式压

4、缩机等。如鼓风机等。如揉面机、球磨机等。另外，在本章中认为外力是已知的。常数执行构件的函数执行构件速度的函数时间的函数§7-2机械的运动方程式1．机械运动方程的一般表达式研究机构的运转问题时，需建立包含作用在机械上的力、构件的质量、转动惯量和其运动参数的机械运动方程。例7-1曲柄滑块机构运动方程的建立设已知各构件角速度、质量、质心位置、质心速度、转动惯量,驱动力矩M1，阻力F3。12341234则曲柄滑块机构的运动方程式为：1234设第i个构件的作用力为Fi、力矩为Mi，对于具有n个活动构件的机械，式中Mi与ωi同相时，取“＋”号，反之，取“－”号。力Fi的作

5、用点的速度为vi、构件的角速度为ωi，Fi与vi间的夹角为αi。机械运动方程式的一般表达式为为了研究单自由度机械系统的运动，可将机械系统等效转化为只有一个独立运动的等效构件，等效构件的运动与机构中相应构件的运动一致。等效转化的原则是：◇等效构件的等效质量或等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能；◇等效构件上作用的等效力或力矩产生的瞬时功率等于原机械系统所有外力产生的瞬时功率之和。２、等效动力学模型仍以曲柄滑块机构为例:1)　取1构件上的转角　为独立广义坐标,(７-５)式可写成:-等效转动惯量-等效力矩1234对于单自由度机械系统运动的研究,可以简化为一

6、个假想构件的运动来研究，这个假想构件称为等效构件。-等效质量-等效力2)　取3构件上的位移　为独立广义坐标,(７-５)式可写成:1234等效构件称为单自由度机械系统的等效动力学模型。等效条件应为运动规律不变，即保持等效构件具有的动能等于原机械系统的动能；等效构件具有的功率应等于所有外力具有的功率。取转动构件为等效构件时，有：取移动构件为等效构件时，有：例1、已知Z1=20，转动惯量为J1；Z2=60，齿轮2与曲柄2′的质量中心在B点，它们的转动惯量为J2，曲柄长为l；滑块3和构件4的质量分别为m3、m4，质心分别在C、D点。驱动力矩M1，阻抗力F4。取曲柄为等

7、效构件，求Je及Me。解：由速度分析得:Je=J1(ω1/ω2)2+J2+m3(v3/ω2)2+m4(v4/ω2)2根据式(7-17)有：∴Je=J1(Z2/Z1)2+J2+m3(ω2L/ω2)2+m4(ω2Lsinφ2/ω2)2=9J1+J2+m3L2+m4L2sin2φ2根据式(7-18)有：Me=M1(ω1/ω2)-F4(v4/ω2)=M1(Z2/Z1)-F4(ω2Lsinφ2/ω2)=3M1-F4Lsinφ2§7-4机械的周期性速度波动及其调节机械在稳定运转阶段，其原动件的角速度ω在其恒定的平均角速度ωm上下瞬时的变化（即出现波动），但在一个周期T的始

8、末，其角速度是相等的，这时机械具有的动