機械原理第七章機械的運轉及其速度波動的調節(jié)課件

1、第七章 機械的運動及其速度波動的調節(jié) 機械的運動方程式 機械運動方程式的求解 穩(wěn)定運轉狀態(tài)下機械的周期性速度 波動及其調節(jié) 機械的非周期性速度波動及其調節(jié) 了解機器運動和外力的定量關系 了解機器運動速度波動的原因、特點、危害 掌握機器運動速度波動的調節(jié)方法本章教學目的本章教學內容本章重點：等效質量、等效轉動慣量、等效力、等效力矩的概念及其計算方法；機械運動產生速度波動的原因及其調節(jié)方法。難點： 計算飛輪轉動慣量時最大盈虧功的計算。 第七章 機械的運動及其速度波動的調節(jié) 機械的運動7-1 概述一研究目的和內容 1、由于機械的運動規(guī)律是由各構件的質量、轉動慣量和作用力等因素決定的，隨時間變化而變化

2、，要對機械進行精確的運動分析和力分析，就要研究在外力作用下，機械的真實運動規(guī)律。2、由于機械在運動過程中會出現(xiàn)速度波動，導致運動副產生附加動壓力，并引起振動，從而降低機械使用壽命、效率和工作質量，因此需研究機械運轉過程中，速度的波動及其調節(jié)方法。運動分析時，都假定原動件作勻速運動，實際上是多個參數(shù)的函數(shù)。7-1 概述一研究目的和內容 1、由于機械的運動規(guī)律二機械運轉的三個階段1. 起動階段原動件的速度由零逐漸上升到開始穩(wěn)定的過程。根據(jù)動能定理WdWc=E驅動功阻抗功輸出功Wr和損失功Wf之和動能功(率)特征：外力對系統(tǒng)做正功Wd-Wc0動能特征：系統(tǒng)的動能增加E=Wd-Wc0速度特征：系統(tǒng)的速

3、度增加=0m二機械運轉的三個階段1. 起動階段原動件的速度由零逐2. 穩(wěn)定運轉階段 原動件速度保持常數(shù)或在正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波動。功(率)特征：Wd-WcT=0動能特征：E= Wd-WcT=0速度特征：T=T+1此階段分兩種情況： 常數(shù)，但在正常工作速度的平均值m上下作周期性速度波動周期變速穩(wěn)定運轉 =常數(shù)等速穩(wěn)定運轉2. 穩(wěn)定運轉階段 原動件速度保持常數(shù)或在正常工作速度的3. 停車階段驅動力為零，機械系統(tǒng)由正常工作速度逐漸減速，直到停止。功(率)特征：Wd-Wc= -Wc動能特征：E= Wd-Wc= -Wc0速度特征：i+10 ，用“+”號表示。虧功：E 0 ，用“+”號

4、表二. 周期性速度波動的調節(jié) 速度波動程度的衡量指標(1). 平均角速度 m(2). 角速度的變化量max- min可反映機械速度波動的絕對量，但不能反映機械運轉的不均勻程度。例如：當max- min=5rad/s時，對于m =10 rad/s 和m =100rad/s的機械，低速機械的速度波動要明顯一些。(3). 速度不均勻系數(shù)：角速度變化量和其平均角速度的比值。工程上用來表示機械運轉的速度波動程度。二. 周期性速度波動的調節(jié) 速度波動程度的衡量指標(1).對于不同的機器，因工作性質不同， 的要求也不同，故規(guī)定有許用值 。常用機械運轉不均勻系數(shù)的許用值 上述各速度量間的關系：對于不同的機器，

5、因工作性質不同， 的要求也不同，故規(guī)定有許周期性速度波動的調節(jié) 為了減少機械運轉時產生的周期性速度波動，常用的方法是在機械中安裝具有較大轉動慣量JF 的飛輪來進行調節(jié)。周期性速度波動的調節(jié) 為了減少機械運轉時產生的周期性速度波動飛輪相當于一個儲能器。當機械出現(xiàn)盈功時，它以動能的形式將多余的能量儲存起來，使主軸角速度上升幅度減小；當出現(xiàn)虧功時，它釋放其儲存的能量，以彌補能量的不足，使主軸角速度下降的幅度減小。飛輪相當于一個儲能器。當機械出現(xiàn)盈功時，它以動能的形式將多余飛輪設計的基本原理MedMerabcdeaE最大盈虧功Wmax Emax和Emin的位置之間所有外力作的功的代數(shù)和。在Emax處：

6、max 對應的角記作 max 在Emin處：min 對應的角記作 min飛輪設計的基本原理MedMerabcdeaE最大盈Wmax的求法能量指示圖法能量指示圖：以a點為起點，按一定比例用向量線段依次表示相應位置Med和Mer之間所包圍的面積Aab、Abc、Acd、Ade和Aea的大小和正負的圖形。MedMerabcdeaE00abcdeaAmax 代表最大盈虧功Wmax的大小Wmax的求法能量指示圖法能量指示圖：以a點為起點，按飛輪轉動慣量JF的計算 ：結論：當Wmax與m一定時，如取值很小，則飛輪的轉動慣量就需很大。所以，過分追求機械運動速度 均勻性，將會使飛輪過于笨重。JF 不可能為無窮大

7、，所以不可能為零。即周期性速度只能減小，不可能消除。當Wmax 與一定時，JF與m 的平方成反比。所以，最好將飛輪安裝在機械的高速軸上。 飛輪轉動慣量JF的計算 ：結論：400M（Nm）02Mr例：等效阻力矩Mr變化曲線如圖示， 等效驅動力矩Md為常數(shù)， m=100 rad/s ， =0.05 ， 不計機器的等效轉動慣量J 。求：1）Md=?； 2） Wmax= ?； 3）在圖上標出max和min的位置； 4）JF = ? 。解：1） Md 2 =（2 400）/2Md = 200 NmMd200abca/23/2ab（50）c（-50）amaxmin2）畫能量指示圖3） max和min的位置如圖示W(wǎng)max= -100 Nm400M（Nm）02Mr例：等效阻力矩Mr變化曲線如本 章 總 結一、重點1機械系統(tǒng)等效動力學模型的概念；2等效轉動慣量、等效質量、等效力矩、等效力的概念及計算方法；3機械運轉速度波動及其調節(jié)方法，飛輪轉動慣量的計算。二、難點1等效轉動慣量（等效質量）、等效力矩（等效力）的計算為了計算等效轉動慣量（等效質量）、等效力矩（等效力），可以從等效構件的動能與原機械系統(tǒng)的動能相等，以及等效力矩（等效力）的瞬時功率與原機械系統(tǒng)的所有外力的瞬時功率之和相等入手求解。2最大