[工学]第十二章机械的运转及其速度波动的调节.pptVIP

一、研究机械运转及速度波动调节的目的 机械的真实运动规律是由作用于机械上的外力、各构件的质量、尺寸及转动惯量等因素决定的，而研究机械在外力作用下的真实运动则是机械动力学的基本问题。本章主要研究两个问题: 二、机器运转的三个阶段： 二、机器运转的三个阶段： 由于ωm=c；因此，在一个运动循环中动能的增量为零。由于重力在一个运动循环中的功之和为零， 则有： Wd－Wr－Wf =E－E0=0 故在一个运动循环中 ： Wd=Wr+Wf 二、机器运转的三个阶段： ⒊停车阶段： 机械系统是复杂多样的，在进行动力学研究时，通常要将复杂的机械系统，按一定的原则简化为一个便于研究的等效动力学模型。 为了研究单自由度机械系统的真实运动，可将机械系统等效转化为只有一个独立运动的等效构件，等效构件的运动与机构中相应构件的运动一致。 等效转化的原则是： 等效构件的等效质量或等效转动惯量具有的动能等于原机械系统的总动能； 等效构件上作用的等效力或力矩产生的瞬时功率等于原机械系统所有外力产生的瞬时功率之和。 把这种具有等效质量或等效转动惯量，其上作用有等效力或等效力矩的等效构件称为原机械系统的等效动力学模型。 作用在机器某个构件上、用于代替机器上作用的所有外力和外力矩的假想力或力矩称为等效力或等效力矩。 代替的条件：其所作的功或产生的功率与机器上作用的所有外力和力矩所作的功或所产生的功率之和相等。 作用有等效力或等效力矩的构件称为等效构件。 故作用于机器所有构件上的已知外力和力矩所产生的功率总和为 ⒉可在不知道机器真实运动的情况下求出等效力和等效力矩。当F（或M）为正时，表示F（或M）与vB（或ω）的方向相同，且为等效驱动力Fd（或等效驱动力矩Md）；反之，则表示方向相反，且为等效阻力Fr（或等效阻力矩Mr）。 ⒋若Fi和 Mi为机构位置、时间、速度的函数时，F和M亦为几个变量的函数。 ⒌等效力和等效力矩可利用速度多边形杠杆法求出。 ⒍强调：等效力或等效力矩是一个假想力或假想力矩，它不是被代替的已知给定力的合力或合力矩。所以，求机构各力的合力时，不能应用等效力和等效力矩的原理。 二.等效质量和等效转动惯量 集中在等效构件上等效点的、用于代替机器所有运动构件的质量和转动惯量的假想质量称为等效质量。 与等效构件共同转动、且用于代替机器所有运动构件的质量和转动惯量的假想物体的转动惯量称为等效转动惯量。 代替条件：假想质量或假想转动惯量的动能必须等于机器所有运动构件的动能之和。 第i构件具有的动能： ⒈等效质量和转动惯量与速比的平方有关，故它们仅仅是机构位置的函数，且总是正值。 ⒉可在不知机构真实运动的情况下，求出等效质量和等效转动惯量。 ⒊若选绕定轴转动的构件为等效构件，则因 三、举例 如图所示曲柄滑块机构，已知构件1转动惯量J1，构件2质量 m2，质心S2，转动惯量JS2，构件3质量m3，构件1上有驱动力矩M1，构件3有阻力F3，求等效构件的等效参数。 (1) 以构件1为等效构件时，等效动力学模型如上图。等效构件的角速度与构件1的角速度同为ω1。 (2) 以滑块3为等效构件时，等效动力学模型如图 ,等效构件的速度与构件3的速度相同为v3。 例12-2: 图a)所示为内燃机推动发电机机组的机构简图。已知机构的尺寸和位置，重力G2和G3，齿轮5、6、7、8的齿数z5 、z6 、z7 、z8和转动惯量J5、J6、J7、J8 前一节建立了单自由度机械系统的等效动力学模型－等效构件。 其目的是为了能通过此模型来研究机械的真实运动规律，建立起外力与真实运动之间的运动方程式。 为此，可根据动能定理：机械运转时，在任一时间间隔dt内，所有外力所作的元功dw应等于机械系统动能的增量dE，来建立它们之间的运动方程。 一、机械运动方程的建立 2、力矩形式的运动方程式 二、机械的真实运动规律 进而得到： 2、等效转动惯量为常数，等效力矩是等效构件速度的函数时这种情况下，可以用力矩形式的方程式来求解，有： 一、周期性速度波动的调节 1、周期性速度波动的原因 原动件是波动的 工作过程是波动的 二.飞轮设计指标 实际平均角速度: ⒉速度不均匀系数 ωm一定时，δ愈小，ωmax－ωmin愈小，机器运转愈平稳。 不同类型的机械允许速度波动的程度不同。表12-1(P313)列出了一些常用机械的速度不均匀系数许用值，供设计时参考。 §12—5 飞轮设计 二.力是机构位置函数时飞轮转动惯量的计算法 ⒈简易法：是以ωm代替ω，或者是将JR作为常数处理。 例12-5 在一台用电动机作原动机的剪床中，电动机的转速为nm=1500r/min。已知折算到电机轴上的等效阻力矩Mer的曲线如图所示，电动机的