第七章 机械的运转及其速度波动的调速课件.ppt

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1、第七章机械的运转及其速度波动的调节一、本章研究的内容及目的机器在一般情况下，原动件的速度和加速度是随时间而变化的。为了对机构进行精确的运动分析和力分析，确定各构件在运动过程中所产生的实际惯性力的大小，需要首先确定机构原动件的真实运动规律。二、影响机械真实运动的因素一般机械的原动件运转的速度并非绝对均匀，会产生忽快、忽慢的速度波动，这种速度波动会引起机械振动，从而降低机械的寿命、效率和工作质量。§7-1概述主要影响因素：机械上的外力、各构件的质量、尺寸及转动惯量。设：Wd——驱动功、Wr——有用功、Wf——有害功、ΔE(=E2-E1)——动能

2、增量。由动能定理，有：ΔW=ΔEWd-(Wr+Wf)=E2-E11.起动阶段起动阶段：w=0↗wm，则E1=0↗E２，故Wd>Wc=Wr+Wf。所以机械内积蓄了动能E。于是有Wd>Wr+Wf，ΔE=E2-E1>02.稳定运转这一阶段中原动件的平均角速度wm保持稳定，即为一常数。但原动件的角速度w会出现周期性波动，且在一个周期的始末，其角速度w是wt起动wmTT稳定运转停车三、机械运动过程的三个阶段右图为机械原动件的角速度w随时间t变化的曲线。Wd=Wr+Wf，ΔE=0这种稳定运转称之为周期变速稳定运转(如活塞式压缩机等机械的运转情况即属此类)

3、。而另外一些机械(如鼓风机、风扇等)，其原动件的角速度w在稳定运转过程中恒定不变，即w＝常数，则称之为等速稳定运转。3.停车阶段在机械停止运转的过程中，Wd＝0。当阻抗功逐渐将机械具有的动能消耗完了时，机械便停止运转。这一阶段的功能关系可用下式表示：Wd

4、回转副A处，转动惯量为J1，角速度为w1；BACF3S2123S1S3f1w1M1连杆质心在处S2，质量为m2，相对质心转动惯量为J2；滑块质量为m3。作用于机构上的外力有驱动力矩M1和工作阻力F3，忽略构件重力及运动副中摩擦力的影响。该机构在dt瞬时的动能增量为dE=d()BACF3S2123S1S3f1w1M1驱动力矩M1与工作阻力F3在dt瞬间其所做的功为dW=(M1w1–F3v3)dt=Pdt根据动能定理可知：d(J1w21/2+m2v2S2/2+JS2w22/2+m3v23/2)=(M1w1–F3v3)dtJ1w21/2+m2v22

5、S/2+JS2w22/2+m3v23/2构件1的动能构件3的动能构件2的动能同理，如果机械系统由n各活动构件组成，设作用在构件i上的作用力为Fi，力矩为Mi，力Fi的作用点的速度为vi，构件i的角速度为wi，则可得出机械运动方程式的一般表达式为d[∑(miv2Si/2+JSiw2i/2)]=[∑(Fivicosai±Miwi)]dti=1i=1nn式中：ai为作用在构件i上的外力Fi与该力作用点的速度vi间的夹角，而“±”号的选取决定于作用在构件i上的力矩Mi与该构件的角速度为wi的方向是否相同，相同时取“+”号，反之取“-”号。d(J1w2

6、1/2+m2v2S2/2+JS2w22/2+m3v23/2)=(M1w1–F3v3)dt移动动能转动动能驱动功阻抗功二、机械系统的等效动力学模型Je和Me均为曲柄转角的函数，因而上式可表示为Je=J1+JS2()2+m2()2+m2()2w2w1vS2w1v3w1Me=M1-F3()v3w1d(J1w21/2+m2v2S2/2+JS2w22/2+m3v23/2)=(M1w1–F3v3)dtBACF3S2123S1S3f1w1M1转动惯量量纲力矩量纲d[Je(f1)w21/2]=Me(f1,w1,t)w1dtJ1dw212[]=w1[]dtM1

7、+m2()2vS2w1w2w1JS2()2+v3w1+m3()2-F3()v3w1wMFvd[Je(φ1)w21/2]=Me(φ1,w1,t)w1dt上述的推导可以理解为：对于一个单自由度机械系统的运动的研究，可以简化为对其一个具有等效转动惯量Je(f)，在其上作用有等效力矩Me(f,w,t)的假想构件的运动研究，这一假想的构件称为等效构件。BACF3S2123S1S3f1w1M1A1S1f1w1MeJe等效如选取滑块3为等效构件，其广义坐标为滑块的位移s3me和Fe作为曲柄转角的函数，因而上式可表示为d[me(f)v23/2]=Fe(S3,

8、v3,t)v3dt式中：me称为等效质量，Fe称为等效力。Fe=M1()-F3w1v3BACF3S2123S1S3f1w1M1质量量纲力量纲CFe3med(J1w2