机械原理 第7章_机械的运转及其速度波动的调节课件.ppt

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1、第七章机械的运转及其速度波动的调节本章教学内容◆概述◆机械的运动方程式◆稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节◆机械的非周期性速度波动及其调节在平面机构分析中，一般假设原动件作等角速运动，但实际上，由于驱动力，工作阻力及各构件惯性的变化，往往使原动件的运动随时间而变化。2、机械运转速度的波动及其调节方法§1概述1、研究在外力作用下机械的运动规律。机械原动件角速度变化，即所谓的机械速度波动，将在机构运动副中产生附加动压力，降低机械效率，引起振动，影响机件寿命。一、本章主要研究的内容及目的二、机械运转的过程及特征1.起动阶段——原动件的速度从零逐

2、渐上升到开始稳定的过程。特点：Wd>Wr+Wf，即盈功部分用来增加机械的动能E，其运转速度逐渐加快，主动件作加速运动。功能关系Wd=（Wr+Wf）+E2.稳定运转时期——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。类型：1）在一个波动周期T内：Wd=Wr+Wf，周期变速稳定运转（ω周期变化）2）在任意瞬时：Wd=Wr+Wf，等速稳定运转（ω=常数）3.停车时期——原动件从正常工作速度值下降到零。特点：Wd=0E=-（Wr+Wf）机械在停车开始时的动能将继续克服阻力作功，直至全部耗尽。**为了及时停车，可设置制动器。三、作用在

3、机械上的驱动力Md和生产阻力Mr动能定理：在dt时间间隔内，动能变化=外力做功。即dE=dW或dE=Pdt。因此一般表达式：§2机械的运动方程式一、机械运动方程的一般表达式对于图示的曲柄滑块机构，其机械运动方程为：机械系统简化为一个构件——等效构件（等效动力学模型）二、机械系统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等效构件的动能，应等于整个系统的总动能—求Je和me等效构件的功率，应等于整个系统的功率—求Me和Fe等效力矩：Me等效转动惯量：Je等效力：Fe等效质

4、量：me等效构件为转动构件时——求等效转动惯量Je和等效力矩Me2）瞬时功率相等——求Me1）动能相等——求Je等效转动惯量（质量）的特征：等效转动惯量是一个假想转动惯量；等效转动惯量不仅与各构件质量和转动惯量有关，而且与各构件相对于等效构件的速度比平方有关；等效转动惯量与机械系统驱动构件的真实速度无关。等效力矩（力）的特征：等效力矩是一个假想力矩；等效力矩为正，是等效驱动力矩，反之，为等效阻力矩；等效力矩不仅与外力（矩）有关，而且与各构件相对于等效构件的速度比有关；等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。2.等效构件为移动构件—求等效质量me

5、和等效力Fe2）瞬时功率相等——求Fe1）动能相等——求me例1：曲柄滑块机构1)等效构件为转动构件时，求Je和Me。例1：曲柄滑块机构2)等效构件为移动构件时，求me和Fe。例2:如图为一齿轮驱动的正弦机构，已知：z1=20,转动惯量为J1；z2=60，转动惯量为J2，曲柄长为l，滑块3和4的质量分别为m3，m4,其质心分别在C和D点，轮1上作用有驱动力矩M1，在滑块4上作用有阻抗力F4，取曲柄为等效构件。解：求：图示位置时的等效转动惯量Je及等效力矩Me。1）求Je1）Je的前三项为常数，第四项为等效构件的位置参数2的函数，为变量。2

6、）工程上，为了简化计算，常将等效转动惯量中的变量部分用其平均值近似代替，或忽略不计。说明2）求Me瞬时功率不变受等效力矩（等效驱动力矩、等效阻抗力矩）、等效转动惯量的周期性变化影响，而使速度周期性波动。§3稳定运转下机械周期性速度波动及调节一、机械周期性速度波动的原因赢功（Med>Mer）：E增加（速度加快）亏功（Med

7、能量。m一定时，越小，max与min的差值越小，机器的运转越平稳。2.飞轮的简易设计方法最大盈亏功：得：增加飞轮JF后：使δ降低。1）飞轮调速原理飞轮相当于能量存储器。能量（盈亏功）指示图：3）最大盈亏功的求法2）飞轮转动惯量近似计算由可得设计飞轮的三个重要结论：不可过分追求速度波动的均匀性；飞轮不能消除速度波动；飞轮最好安装在高速轴上。例3、已知:求：1)2)装在曲轴上的飞轮的转动惯量JF解：一个循环内驱动功应等于阻抗功，1)确定阻抗力矩Mr3）求2）求MrED例：某机械系统稳定运转的一个周期对应其等效构件转一圈，其平均转速nm=100

8、r/min。等效阻力矩Mer=Mer()如图示。等效驱动力矩Med为常数。不平均系数许用值[δ]=3%。求：1）等效驱动力矩Med。2