中国石油大学华东机械设计基础课件机械动力学初步.ppt

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1、作业第八章：8.1~8.3（平时作业）8.10（上交作业）第八章机器动力学初步§8－1机器速度波动产生原因及调节方法§8－5刚性回转体的平衡§8－2机器运转的平均速度和不均匀系数§8－3飞轮的设计原理§8－4回转件平衡的目的如常用电机的机械特性：运动分析时，都假定原动件作匀速运动:ω＝const实际上是多个参数的函数：ω＝f(F、M、φ、m、J)力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量§8－1机器速度波动产生原因及调节方法任意瞬时驱动力所做的功>阻力所做的功驱动力所做的功=阻力所做的功驱动力所做的功<阻力所做的功一、机械速度波动原因出现盈功，机械动

2、能增加，转速增高。出现亏功，机械动能减少，转速下降。机械保持转速不变一般机械的运转过程稳定运转阶段的状况有：①匀速稳定运转：ω＝常数稳定运转②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+Tp)启动三个阶段：启动、稳定运转、停车。③非周期变速稳定运转tω停止ωmtω稳定运转启动停止启动ωmtω稳定运转停止二、速度波动产生的不良后果①在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可靠性降低。②引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。③影响机械的工艺过程，使产品质量下降。④载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。为了减小这些不良影响，就必须对速度波动范围进行调节

3、。周期可以是一周（曲柄摇杆机构，机床主轴、冲床等）二周（四冲程内燃机）数周（轧钢机）特征：速度波动呈周期性变化。三、周期性速度波动作用在机械上的驱动力矩Md(φ)和阻力矩Mr(φ)往往是原动机转角的周期性函数。动能增量：MdMrabcdea'φ在一个运动循环内，驱动力矩和阻力矩所作的功分别为：MdφaMrφa1、产生原因MdMrabcdea'φ力矩所作功及动能变化:↓↓MdMr盈功“＋”b-c↓↓MdMr盈功“＋”d-e↓↓Md

4、循环之后，机械又回复到初始状态,其运转速度呈现周期性波动。Wd=Wr即：=0φEωφ△E=0ωaωa’区间外力矩所作功主轴的ω动能E2、调节的方法对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个转动惯量较大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的。飞轮的调速原理：由于飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化，就需要较大的能量，当机器出现盈功时，机器转速只作微小上升，即可将多余能量吸收储存起来；转速降低时，飞轮又能将其储存的能量释放出来，以弥补能量的不足，而使机器速度只作小幅度的下降。原因盈亏功变化无规律，速度波动无规律。后果一段时间内总出现盈功，速度越来越

5、快，造成飞车；总出现亏功，速度会越来越慢，甚至停车。四、非周期性速度波动发动机用油油箱供油油箱供油发动机用油对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。离心式调速器的工作原理油箱供油进油减少转速降低开口增大回油增加调节方法齿轮泵一、机器的平均速度和不均匀系数平均角速度：T额定转速已知主轴角速度：ω=ω(t)不容易求得，工程上常采用算术平均值：ωm＝(ωmax+ωmin)/2对应的转速：n＝60ωm/2πrpmωt§8－2机器运转的平均速度和不均匀系数ωmaxωmin名义转速铭牌转速定义：δ＝(ωmax－ωmin)/ωm为机器运转速度不均匀系数

6、，它表示了机器速度波动的程度。δ愈小，说明机器的运转愈平稳。ωmax＝ωm(1+δ/2)ωmin＝ωm(1-δ/2)由ωm＝(ωmax+ωmin)/2和δ定义可得：ωmax－ωmin只能表示了机器主轴速度波动范围的大小，并不能完全表示机器速度波动的程度。引入机器运转速度不均匀系数δ。对于不同的机器，因工作性质不同而取不同的值[δ]。设计时要求：δ≤[δ]造纸织布1/40～1/50纺纱机1/60～1/100发电机1/100～1/300机械名称[δ]机械名称[δ]机械名称[δ]碎石机1/5～1/20汽车拖拉机1/20～1/60冲床、剪床1/7～1/1

7、0切削机床1/30～1/40轧压机1/10～1/20水泵、风机1/30～1/50表8-1机械运转速度不均匀系数δ的取值范围发电机的主轴速度波动范围太大，势必影响输出电压的稳定性，故这类机械的δ应取小些；反之，如冲床、破碎机等机械，速度波动大也不影响其工作性能，故可取大些§8－3飞轮的设计原理飞轮设计的基本问题：已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，满足δ≤[δ]的要求，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量JF。飞轮调速原理J≈JF在主轴上加装飞轮之后，总的转动惯量可近似认为：机器总的动能近似为：E=Jω2/2φMdMrabcdea'φEωφ在

8、位置b处，动能和角速度为：Emin、ωmin而在位置c处为：Emax、ωmax在b-c区间处盈亏功和动能增量达到最大值：Amax＝△E＝