第八章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)調(diào)節(jié)

第八章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度動(dòng)搖的調(diào)理一、概述二、機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型三、在知力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)四、機(jī)械速度動(dòng)搖的調(diào)理內(nèi)容簡(jiǎn)介:§8-1概述一、研討機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)及速度動(dòng)搖調(diào)理的目的(1)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度動(dòng)搖產(chǎn)生的緣由在理想情況下(原動(dòng)件勻速運(yùn)動(dòng)時(shí))原動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)負(fù)載機(jī)械系統(tǒng)中的各個(gè)構(gòu)件均按照實(shí)際上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)在實(shí)踐情況下原動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)負(fù)載A.負(fù)載隨時(shí)間變化B.機(jī)械系統(tǒng)中的各個(gè)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷C.原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)與負(fù)載有關(guān)這些要素呵斥了機(jī)械系統(tǒng)不能按照實(shí)際的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。引起速度動(dòng)搖的其它要素:A.構(gòu)件的彈性變形B.運(yùn)動(dòng)副的間隙C.回轉(zhuǎn)構(gòu)件的不平衡等等(2)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度動(dòng)搖的危害C.影響機(jī)器性能A.引起振動(dòng)和噪聲噪聲會(huì)引起人類的很多疾病振動(dòng)會(huì)引起設(shè)備的損壞B.降低產(chǎn)質(zhì)量量機(jī)床在加工零件時(shí)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會(huì)影響零件的加工精度和粗糙度(3)研討速度動(dòng)搖調(diào)理的目的研討機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的周期性速度動(dòng)搖的調(diào)理原理，把速度動(dòng)搖控制在允許的范圍內(nèi)。本章研討機(jī)械系統(tǒng)的兩個(gè)根本問題:一、對(duì)單自在度機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)展研討二、研討機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的周期性速度動(dòng)搖及其調(diào)理原理二、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程的三個(gè)階段起動(dòng)階段穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段停車階段階段速度特征能量特征啟動(dòng)原動(dòng)件的速度從零逐漸上升到開始穩(wěn)定的過程

穩(wěn)定運(yùn)行原動(dòng)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(dòng)

停車原動(dòng)件速度從正常工作速度值下降到零三個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)階段的特征：一個(gè)機(jī)械系統(tǒng),當(dāng)忽略各構(gòu)件的重力和各運(yùn)動(dòng)副間的摩擦力時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)所受的力就只需原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力和執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受的消費(fèi)阻力。三、作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力和消費(fèi)阻力任務(wù)阻力驅(qū)動(dòng)力原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力是運(yùn)動(dòng)參數(shù)〔位移、速度或時(shí)間〕的函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系稱為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。(1)原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力(2)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件所受的消費(fèi)阻力機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件所受的消費(fèi)阻力的變化規(guī)律，取決于機(jī)械的不同工藝過程。消費(fèi)阻力按其機(jī)械特性可以為有以下五種類型：〔1〕消費(fèi)阻力是常數(shù)〔如車床〕；〔2〕消費(fèi)阻力是執(zhí)行構(gòu)件位置的函數(shù)〔如曲柄壓力機(jī)〕；〔3〕消費(fèi)阻力是執(zhí)行構(gòu)件速度的函數(shù)〔如鼓風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)〕；〔4〕消費(fèi)阻力是位移和速度的函數(shù)〔高速運(yùn)輸機(jī)〕〔5〕消費(fèi)阻力是時(shí)間的函數(shù)〔如球磨機(jī)等〕?！?-2機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型一、等效動(dòng)力學(xué)模型目的：經(jīng)過建立外力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的函數(shù)表達(dá)式，研討機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。原那么：使系統(tǒng)轉(zhuǎn)化前后的動(dòng)力學(xué)效果堅(jiān)持不變〔1〕等效構(gòu)件將作用在單自在度機(jī)械系統(tǒng)上的一切外力和外力矩、一切構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都等效轉(zhuǎn)化到一個(gè)構(gòu)件上，此構(gòu)件成為等效構(gòu)件?！?〕等效原那么等效構(gòu)件的等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能；等效構(gòu)件上作用的等效能和等效能矩所產(chǎn)生的瞬時(shí)功率等于原機(jī)械系統(tǒng)一切外力或外力矩產(chǎn)生的瞬時(shí)功率之和?！?〕等效動(dòng)力學(xué)模型把具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其上作用有等效能或等效能矩的等效構(gòu)件稱為機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型。等效動(dòng)力學(xué)模型等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：Je等效能矩：Me等效質(zhì)量：me等效能：Fe二、等效參數(shù)確實(shí)定1、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效原那么：等效構(gòu)件的等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能；對(duì)于具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)件i上的質(zhì)量為mi，相對(duì)質(zhì)心Si的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JSi，質(zhì)心Si的速度為vSi，構(gòu)件的角速度為動(dòng)能不變等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效質(zhì)量等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的特征：等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是假想質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不僅與各構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比平方有關(guān)。2、等效能和等效能矩等效原那么：等效構(gòu)件上作用的等效能和等效能矩所產(chǎn)生的瞬時(shí)功率等于原機(jī)械系統(tǒng)一切外力或外力矩產(chǎn)生的瞬時(shí)功率之和。對(duì)于具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)件i上的作用力為Fi，力矩為Mi,力Fi作用點(diǎn)的速度為vi,構(gòu)件i的角速度為。功率和不變等效能矩等效能等效能矩的特征：等效能或等效能矩是假想力〔矩〕；等效能〔矩〕為正，是等效驅(qū)動(dòng)力〔矩〕；反之，為等效阻力〔矩〕；等效能〔矩〕不僅與外力〔矩〕有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比有關(guān)；等效能〔矩〕與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。例8-1一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的建立單自在度機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型——等效構(gòu)件。研討機(jī)械的運(yùn)動(dòng)只需研討等效構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。根據(jù)動(dòng)能定理來建立外力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的運(yùn)動(dòng)方程式，有兩種表達(dá)方式：〔1〕能量方式的運(yùn)動(dòng)方程式〔2〕力矩方式的運(yùn)動(dòng)方程式§8-3在知力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)原理：機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在任一時(shí)間間隔dt內(nèi)，一切外力所作的元功dW應(yīng)等于機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)能的增量dE，即dW=dE。當(dāng)?shù)刃?gòu)件為回轉(zhuǎn)構(gòu)件能量方式力矩方式假設(shè)J為常數(shù)當(dāng)?shù)刃?gòu)件為挪動(dòng)構(gòu)件能量方式力矩方式假設(shè)m為常數(shù)二、機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律前面給出了機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式，方程式的解就是機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。1、等效能矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為等效構(gòu)件位置的函數(shù)時(shí)用能量方式的方程式求解：初始條件：2、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，等效能矩是等效構(gòu)件速度的函數(shù)時(shí)用力矩方式的方程式來求解假設(shè)J、Md、Mr為常數(shù)等加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、周期性速度動(dòng)搖及其調(diào)理1、周期性速度動(dòng)搖的緣由當(dāng)?shù)刃?qū)動(dòng)力矩、等效阻力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是等效構(gòu)件位置的函數(shù)時(shí)ab段bc段cd段de段ea’段——運(yùn)動(dòng)周期1〕機(jī)械系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，等效驅(qū)動(dòng)力矩、等效阻力矩、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量呈周期性變化，機(jī)械速度將呈周期性動(dòng)搖；2〕機(jī)械系統(tǒng)等效能矩的變化不具有周期性，機(jī)械速度將呈非周期性的速度動(dòng)搖?！?-4機(jī)械速度動(dòng)搖及其調(diào)理方法2、平均角速度和速度不均勻系數(shù)速度動(dòng)搖的衡量目的平均角速度速度不均勻系數(shù)工程上3、周期性速度動(dòng)搖的調(diào)理方法——飛輪調(diào)速原理安裝飛輪：機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動(dòng)能的方式存儲(chǔ)能量；機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪釋放其存儲(chǔ)的能量。飛輪是機(jī)械中安裝的具有很大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，相當(dāng)于能量?jī)?chǔ)存器。最大盈虧功4、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算為了減小飛輪的實(shí)踐尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，通常將飛輪安裝在轉(zhuǎn)速較高的軸上。在實(shí)踐設(shè)計(jì)中必需思索安裝飛輪軸的剛性和構(gòu)造等要素。知5、最大盈虧功確實(shí)定飛輪設(shè)計(jì)計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量確定最大盈虧功確定機(jī)械動(dòng)能最大值、最小值和應(yīng)出如今和兩曲線的交點(diǎn)處假設(shè)和以線圖或表格給出，那么可經(jīng)過和之間包圍的各塊面積計(jì)算各交點(diǎn)處的值，從而找出和所在的位置，進(jìn)而求出最大盈虧功?！澳芰恐甘緢D〞來確定。飛輪設(shè)計(jì)方法小結(jié)6、飛輪尺寸確實(shí)定輪緣輪轂輪輻注：在選定直徑D時(shí)，不僅要思索構(gòu)造空間的限制，還要思索其輪緣圓周線速度不能過大，以免輪緣因離心力過大而破裂。緣由：機(jī)械消費(fèi)阻力或者驅(qū)動(dòng)力在任務(wù)過程中發(fā)生突變調(diào)理方法〔1〕：自調(diào)性系統(tǒng)二、非周期性速度動(dòng)搖及其調(diào)理調(diào)理方法〔2〕：安裝公用調(diào)速器離心式調(diào)速器Centrifugalgovernor本章小結(jié)例8-3設(shè)知一機(jī)械所受等效阻力矩的變化規(guī)律如下圖，選擇機(jī)械主軸為等效構(gòu)件，等效驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，等效