機(jī)械原理考研講義六

第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7.1本章知識(shí)點(diǎn)串講本章的重點(diǎn)在于最大盈虧功、速度不均勻系數(shù)、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效質(zhì)量、等效力矩、等效力的概念及計(jì)算方法，以及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法。1.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效質(zhì)量、等效力矩、等效力的計(jì)算方法等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的一般計(jì)算式為：Je=切&?（井y+%（令尸］1=1 6） 6）等效力矩的一般計(jì)算式為：吼=爵入cosa（m）+M.（格）］等效質(zhì)量的一般計(jì)算式為：孔=￡秒（勺"凹（畢）2］等效力的一般計(jì)算式為：F廣宜孔cosa（粉±M.（斜］2.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下機(jī)械速度的波動(dòng)及其調(diào)節(jié)一、周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因作用在機(jī)械系統(tǒng)上的驅(qū)動(dòng)力（矩）和（或）阻抗力（矩）和（或）系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（質(zhì)量）是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。二、平均速度（y+6）.maxmin6）= M 2三、速度不均勻系數(shù)6角速度（刃max-smin）的變化幅度與其平均角速度3m的比值。

四、周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)原理贏功：驅(qū)動(dòng)功大于阻抗功時(shí)，兩者的差值;虧功：阻抗功大于驅(qū)動(dòng)功時(shí)，兩者的差值。設(shè)：S1=300;S2=1500;S3=1300;S4=1700;S5=1600各點(diǎn)處的外力功值：a(0);b(-300);c(+1200);d(-100);e(1600);f(0)。最小功值在b處，最大功值在e處；相對(duì)應(yīng)最小速度在b處，最大速度在e處。最大贏虧功乙Wmax=乙Emax=Emax-Emin另外，最大贏虧功又等于義Wmax=Je^2m6由此得到調(diào)節(jié)方法：在乙Wmax一定的情況下，為了使系統(tǒng)速度不均勻系數(shù)b<閩，可通過(guò)給系統(tǒng)增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的回轉(zhuǎn)體一一飛輪(其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)為Jf)。五、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jf，于是有乙Wmax=(Je+Jf)w2m5一般情況，Je<<Jf，故可忽略可忽略Je的影響。于是：,_ maxf=^6]7.2本章重難點(diǎn)總結(jié)7.2.1重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)本章的難點(diǎn)在于最大盈虧功、速度不均勻系數(shù)、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效質(zhì)量、等效力矩、等效力等的計(jì)算。7.2.2本章重難點(diǎn)例題講解【例題1】一機(jī)器作穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的等效阻力矩Mr與等效驅(qū)動(dòng)力矩Md的變化線如圖所示。機(jī)器的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣J=1kgm2，在運(yùn)動(dòng)循環(huán)開始時(shí)，等效構(gòu)件的角速度so=20rad/s，試求：等效驅(qū)動(dòng)力矩Md；等效構(gòu)件的最大，最小角速度刃響與3min，并指出其出現(xiàn)的位置；確定運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)；最大盈虧功乙Wmax；若運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)5=0.1，則應(yīng)在等效構(gòu)件上加多大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的飛輪？解析：本題很簡(jiǎn)單，直接根據(jù)相應(yīng)的公式來(lái)做就可以了。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的始末，驅(qū)動(dòng)功等于阻抗功，即MdX2nMrX(n/2)，由此可得Md=25Nm最大角速度在(p=n處，最小角速度在(p=3n/2處。在速度最大處，機(jī)械能的增量為凹E=(1/2)J(3忐-%2)=25n由此得smax2=2X25n+202 "冰""32=23.6(rad/s)同K3.2=2X(25n-75n/2)+2023mn=17.9(rad/s)3：=(3mx+3mn)/2=20.75(rad/s)5=(23.6-17.9)/20.75=0.275乙Wmax=25X(3n/2)=37.5n=117.81JF=117.81/(20.752X0.1)-1=1.736(kgm2)【例題2】圖示為等效構(gòu)件在一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)的等效驅(qū)動(dòng)力矩Md與等效阻力矩Mr的變化曲線，圖中各部分面積的值代表功的值W(Nd)(1)試確定最大盈虧功川Wma:max(2)若等效構(gòu)件平均角速度3m=50rad/s，運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)5=0.1,試求等效構(gòu)件的％x件的％x及％的值及發(fā)生的位置。Ma b cd ef解析：比較簡(jiǎn)單，直接用定義來(lái)做。假設(shè)a處的機(jī)械能為0，則各處的機(jī)械能分別為:a(0),b(100),c(-20),d(-5),e(-25),f(0)乙W^x=100-(-25)=1253 +刃=2刃=1003max_3mn=53m=5故3mn=47.5(rad/s),3max=52.5(rad/s)【例題3】已知機(jī)組在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期主軸上的等效阻力矩變化曲線Mr(0)如圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，主軸的平均角速度3m=10rad/s。為減小主軸的速度波動(dòng)，現(xiàn)加裝一個(gè)飛輪，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jf=9.8kgm2,不計(jì)主軸及其它構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。試求：等效紅驅(qū)動(dòng)力矩Md；運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)5；主軸的最大角速度3max及最小角速度3協(xié)，它們發(fā)生在何處(即相應(yīng)的0值)。解析：求MdMdX2n=(1/2)XnXMrmax...Md=78.4/4=19.6Nm3max發(fā)生在B點(diǎn)，刃林發(fā)生在C點(diǎn)。0B=n/2+(19.6/78.4)X(n/2)=(5/8)n%=3廳/2-(19.6/78.4)X(n/2)=(11/8)n乙Wmax=(1/2)X(78.4-19.6)X[(11/8)n-(5/8)n]=69.27(J)切Wmax/(^m2JF)=0-07073響發(fā)生在B點(diǎn)，%發(fā)生在C點(diǎn)。0B=n/2+(19.6/78.4)X(n/2)=(5/8)n%=3廳/2-(19.6/78.4)X(n/2)=(11/8)n7.3本章典型題庫(kù)7.3.1作業(yè)已知某機(jī)械一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的等效阻力矩Mr如圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力矩Md為常數(shù)，等效構(gòu)件的最大及最小角速度分別為wmax=200rad/s及Smn=180rad/s。試求：等效驅(qū)動(dòng)力矩Md的大??；運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)6；當(dāng)要求6在0.05范圍內(nèi)，并不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，應(yīng)裝在等效構(gòu)件上的飛輪的