第八章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)

第八章機械的運轉(zhuǎn)及其速度動搖的調(diào)理一、概述二、機械系統(tǒng)的等效動力學模型三、在知力作用下機械的真實運動四、機械速度動搖的調(diào)理內(nèi)容簡介:§8-1概述一、研討機械運轉(zhuǎn)及速度動搖調(diào)理的目的(1)機械運轉(zhuǎn)時速度動搖產(chǎn)生的緣由在理想情況下(原動件勻速運動時)原動機勻速運動機械系統(tǒng)負載機械系統(tǒng)中的各個構件均按照實際上的運動規(guī)律運動在實踐情況下原動機勻速運動機械系統(tǒng)負載A.負載隨時間變化B.機械系統(tǒng)中的各個構件會產(chǎn)生動載荷C.原動機的運動與負載有關這些要素呵斥了機械系統(tǒng)不能按照實際的運動規(guī)律運動。引起速度動搖的其它要素:A.構件的彈性變形B.運動副的間隙C.回轉(zhuǎn)構件的不平衡等等(2)機械運轉(zhuǎn)時速度動搖的危害C.影響機器性能A.引起振動和噪聲噪聲會引起人類的很多疾病振動會引起設備的損壞B.降低產(chǎn)質(zhì)量量機床在加工零件時，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會影響零件的加工精度和粗糙度(3)研討速度動搖調(diào)理的目的研討機械運轉(zhuǎn)時的周期性速度動搖的調(diào)理原理，把速度動搖控制在允許的范圍內(nèi)。本章研討機械系統(tǒng)的兩個根本問題:一、對單自在度機械系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)進展研討二、研討機械運轉(zhuǎn)時的周期性速度動搖及其調(diào)理原理二、機械運轉(zhuǎn)過程的三個階段起動階段穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段停車階段階段速度特征能量特征啟動原動件的速度從零逐漸上升到開始穩(wěn)定的過程

穩(wěn)定運行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

停車原動件速度從正常工作速度值下降到零三個運轉(zhuǎn)階段的特征：一個機械系統(tǒng),當忽略各構件的重力和各運動副間的摩擦力時，機械系統(tǒng)所受的力就只需原動機產(chǎn)生的驅(qū)動力和執(zhí)行機構接受的消費阻力。三、作用在機械上的驅(qū)動力和消費阻力任務阻力驅(qū)動力原動機的驅(qū)動力是運動參數(shù)〔位移、速度或時間〕的函數(shù)，這種函數(shù)關系稱為原動機的機械特性。(1)原動機的驅(qū)動力(2)機械執(zhí)行構件所受的消費阻力機械執(zhí)行構件所受的消費阻力的變化規(guī)律，取決于機械的不同工藝過程。消費阻力按其機械特性可以為有以下五種類型：〔1〕消費阻力是常數(shù)〔如車床〕；〔2〕消費阻力是執(zhí)行構件位置的函數(shù)〔如曲柄壓力機〕；〔3〕消費阻力是執(zhí)行構件速度的函數(shù)〔如鼓風機、攪拌機〕；〔4〕消費阻力是位移和速度的函數(shù)〔高速運輸機〕〔5〕消費阻力是時間的函數(shù)〔如球磨機等〕。§8-2機械系統(tǒng)的等效動力學模型一、等效動力學模型目的：經(jīng)過建立外力與運動參數(shù)間的函數(shù)表達式，研討機械系統(tǒng)的真實運動。原那么：使系統(tǒng)轉(zhuǎn)化前后的動力學效果堅持不變〔1〕等效構件將作用在單自在度機械系統(tǒng)上的一切外力和外力矩、一切構件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量都等效轉(zhuǎn)化到一個構件上，此構件成為等效構件?！?〕等效原那么等效構件的等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量所具有的動能等于原機械系統(tǒng)的總動能；等效構件上作用的等效能和等效能矩所產(chǎn)生的瞬時功率等于原機械系統(tǒng)一切外力或外力矩產(chǎn)生的瞬時功率之和?！?〕等效動力學模型把具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動慣量，其上作用有等效能或等效能矩的等效構件稱為機械系統(tǒng)的等效動力學模型。等效動力學模型等效轉(zhuǎn)動慣量：Je等效能矩：Me等效質(zhì)量：me等效能：Fe二、等效參數(shù)確實定1、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量等效原那么：等效構件的等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量所具有的動能等于原機械系統(tǒng)的總動能；對于具有n個活動構件的機械系統(tǒng)，構件i上的質(zhì)量為mi，相對質(zhì)心Si的轉(zhuǎn)動慣量為JSi，質(zhì)心Si的速度為vSi，構件的角速度為動能不變等效轉(zhuǎn)動慣量等效質(zhì)量等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量的特征：等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量是假想質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量；等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量不僅與各構件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量有關，而且與各構件相對于等效構件的速度比平方有關。2、等效能和等效能矩等效原那么：等效構件上作用的等效能和等效能矩所產(chǎn)生的瞬時功率等于原機械系統(tǒng)一切外力或外力矩產(chǎn)生的瞬時功率之和。對于具有n個活動構件的機械系統(tǒng)，構件i上的作用力為Fi，力矩為Mi,力Fi作用點的速度為vi,構件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)動力〔矩〕；反之，為等效阻力〔矩〕；等效能〔矩〕不僅與外力〔矩〕有關，而且與各構件相對于等效構件的速度比有關；等效能〔矩〕與機械系統(tǒng)驅(qū)動構件的真實速度無關。例8-1一、機械運動方程式的建立單自在度機械系統(tǒng)的等效動力學模型——等效構件。研討機械的運動只需研討等效構件的運動規(guī)律。根據(jù)動能定理來建立外力與運動參數(shù)之間的運動方程式，有兩種表達方式：〔1〕能量方式的運動方程式〔2〕力矩方式的運動方程式§8-3在知力作用下機械的真實運動原理：機械運轉(zhuǎn)時，在任一時間間隔dt內(nèi)，一切外力所作的元功dW應等于機械系統(tǒng)動能的增量dE，即dW=dE。當?shù)刃嫾榛剞D(zhuǎn)構件能量方式力矩方式假設J為常數(shù)當?shù)刃嫾榕矂訕嫾芰糠绞搅胤绞郊僭Om為常數(shù)二、機械的真實運動規(guī)律前面給出了機械的運動方程式，方程式的解就是機械的真實運動規(guī)律。1、等效能矩和等效轉(zhuǎn)動慣量為等效構件位置的函數(shù)時用能量方式的方程式求解：初始條件：2、等效轉(zhuǎn)動慣量為常數(shù)，等效能矩是等效構件速度的函數(shù)時用力矩方式的方程式來求解假設J、Md、Mr為常數(shù)等加速度運動規(guī)律一、周期性速度動搖及其調(diào)理1、周期性速度動搖的緣由當?shù)刃?qū)動力矩、等效阻力矩和等效轉(zhuǎn)動慣量是等效構件位置的函數(shù)時ab段bc段cd段de段ea’段——運動周期1〕機械系統(tǒng)在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)過程中，等效驅(qū)動力矩、等效阻力矩、等效轉(zhuǎn)動慣量呈周期性變化，機械速度將呈周期性動搖；2〕機械系統(tǒng)等效能矩的變化不具有周期性，機械速度將呈非周期性的速度動搖?！?-4機械速度動搖及其調(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、周期性速度動搖的調(diào)理方法——飛輪調(diào)速原理安裝飛輪：機械出現(xiàn)盈功時，飛輪以動能的方式存儲能量；機械出現(xiàn)虧功時，飛輪釋放其存儲的能量。飛輪是機械中安裝的具有很大轉(zhuǎn)動慣量的回轉(zhuǎn)構件，相當于能量儲存器。最大盈虧功4、飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算為了減小飛輪的實踐尺寸和轉(zhuǎn)動慣量，通常將飛輪安裝在轉(zhuǎn)速較高的軸上。在實踐設計中必需思索安裝飛輪軸的剛性和構造等要素。知5、最大盈虧功確實定飛輪設計計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量確定最大盈虧功確定機械動能最大值、最小值和應出如今和兩曲線的交點處假設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算各交點處的值，從而找出和所在的位置，進而求出最大盈虧功?！澳芰恐甘緢D〞來確定。飛輪設計方法小結6、飛輪尺寸確實定輪緣輪轂輪輻注：在選定直徑D時，不僅要思索構造空間的限制，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：機械消費阻力或者驅(qū)動力在任務過程中發(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本章小結例8-3設知一機械所受等效阻力矩的變化規(guī)律如下圖，選擇機械主軸為等效構件，等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，等效