第九章 调速.ppt

* 第九章 机械运转及其速度波动的调节 编写：崔可维 主审：秦荣荣 制作：秦荣荣 吴 迪 熊 健 油箱供油 发动机 用油 (Chapter 9: Operation Motion of Mechanical system and Adjustment of Speed Fluctuation) 9-1 概述 （Summarization) 一、研究内容及目的 内容： 1、求解在外力作用下机械的真实运动规律; 2、机械速度的波动及其调节。 目的： 对周期性速度波动进行调节，对非周期性速度波动加以限制。 二、 作用在机械上的力及机械的运转过程 1 、作用在机械上的力 （1） 工作阻力 （2）驱动力 当忽略各构件的重力和运动副中的摩擦时 求解在外力作用下机械的真实运动规律时， 认为上述力已知。 2、 机械的运转过程 启动 稳定运转 停车 ?m ? t O T T ?E0 ?E=0(T内) ?E0 ?W=Wd-Wr ?E=E2-E1 ?W= ?E ─为运动分析作准备。 ─求出并调节机械运转速度的波动，确保机械正常工作。 运动分析时假定原动件:?=const 实际情况： ●研究真实运动规律目的 (Equivalent dynamical model of mechanical system) 9-2 机械系统的等效动力学模型 一、 等效动力学模型的建立 ●建立机械系统运动方程 微分形式： 以曲柄滑块机构为例 已知：Js1, Js2, m2, m3，M1(驱),F3(阻)及机构尺寸，忽略各构件的重力。求: 机构运动方程式。 1 2 3 4 则曲柄滑块机构的运动方程式为： 任意机械系统的运动方程： ●建立机械系统的等效动力学模型 仍以曲柄滑块机构为例:要研究构件1的运动 重写： 力矩量纲 转动惯量量纲 机械系统的运动方程可写为： 仍以曲柄滑块机构为例:要研究构件1的运动 1 2 3 4 ?1 ?1 Me Je 等效动力学模型 1为等效构件 Je为等效转动惯量 Me为等效力矩 ●建立机械系统的等效动力学模型 仍以曲柄滑块机构为例:要研究构件3的运动 重写： 力量纲 质量量纲 机械系统的运动方程可写为： 仍以曲柄滑块机构为例:要研究构件3的运动 1 2 3 4 等效动力学模型 3为等效构件 me为等效质量 Fe为等效力 ?S3 Fe s1 me 关于等效构件： 是系统中的一个构件； 具有真实角速度(速度)； 具有假想的Je（ me ）； 作用有假想的Me(Fe)； 具有与真实系统相同的动能和外力功率。 只求单自由度系统的一个构件的真实规律。 ?1 ?1 Me Je ?1 Fe s1 me 取转动构件为等效构件时，有： 取移动构件为等效构件时，有： ?1 ? Me Je ? Fe s1 me 等效量的计算原则 Je(me)计算原则：动能相等。 Me(Fe)计算原则：功率相等； 等效力(矩)的功率=系统中所有外力(矩)的功率 等效构件的动能＝系统动能 【教师例1】 图示轮系各构件的质心均在其转轴上，3轮有3个，轮1上作用有驱动力矩M1，轮4上作用有阻力矩M4，又知各构件的齿数和转动惯量，以构件1为等效构件，求Je 及Me 。 【解】 1.求Je 4 2 2 1 3 4 2 2 1 3 2.求Me： 4 2 2 1 3 一、 周期性速度波动产生的原因 原因：(Med-Mer)以及Je的周期变化 9-4 机械的速度波动及其调节 - + Med φ T Mer wmin + - T φ Med Mer φ E 一个T内： ?W＝ΔE＝0 二、速度波动程度的衡量指标 设计时要求：????? (P164) 1）平均角速度 工程上表示为： 2）速度不均匀系数 d 1.飞轮调节原理 三、 周期性速度波动的调节 - - + + E max E min 在一段时间间隔内， 一定， 则 ,速度波动 用飞轮调速就是加大构件的转动惯量 ----- 飞轮相当于能量储存器。 2.飞轮转动惯量的计算 - - + + E max E min 2.飞轮转动惯量的计算 - - + + E max E min 称为最大盈亏功