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第三章 单自由度机械系统动力学 机械电子工程学院 彭 倍 3.1 绪论 抛掉输入构件按某种规律运动的假定，求解在施加于机械的真实 外力的作用下，机械系统的运动随时间变化的规律–正动力学 启动阶段和停 称为过渡阶段，会产生较大的动载荷。在进行机械零部件的强度计算 时，常需要知道这一动载荷。对启动频繁的机械，启动和制动都需要进 车阶段 行动力学分析 由于外力的周期性变化，机械的速度会产生周期性波动。速度波动会在 稳定运转阶段 运动副中产生附加动压力，引起系统的振动，降低机械工作的精度和可 靠性。研究机械真实运动和调节速度波动的方法就需要进行动力学分析。 Page 2 机械动力学 3.2 作用在机械上的力 力的种类 驱动力 ：由原动机发出并传给驱动构件的力，此力在一个运动 1 循环内做正功。 重力 ：当构件的重心向上运动或向下运动时分别做负功或正 2 功，在一个循环内做功为零。在许多情况下可忽略不计。 摩擦力 ：由运动副表面的摩擦产生的有害阻力，作负功。在许 3 多情况下可忽略不计。 4 生产阻力 ：完成有用功时作用于机械上的阻力，此力作负功。 Page 3 机械动力学 3.2 作用在机械上的力 生产阻力的种类 1 生产阻力为常数 ：例如起重机、轧钢机、刨床。 生产阻力随位移而变化 ：例如活塞式的压缩机和泵、曲柄压力 2 机等。 3 生产阻力随速度而变化 ：例如鼓风机、离心泵、螺旋桨等。 4 生产阻力随时间而变化 ：例如球磨机、揉面机等。 Page 4 机械动力学 3.2 作用在机械上的力 驱动力的种类 1 驱动力是常数 ：例如以重锤作为驱动装置的情况。 驱动力是位移的函数 ：例如用弹簧作驱动件时，驱动力与变形 2 成正比。 驱动力是速度的函数 ：例如一般的电动机，机械特征均表示为 3 输出力矩随角速度变化的曲线。 Page 5 机械动力学 三相异步电机的机械特性 了解A、B、C、D点的坐标及含义 最大转速 AC段是稳定的 ：外载荷加大→转速减 最大转矩 小→输出力矩增加→与外载荷达到新 的平衡 启动转矩 额定转矩 AD段是不稳定的 ：外载荷增加→转速 下降→输出力矩减小→无法平衡 额定转速 同步转速 AC段可以用二次函数拟合： M a b + c +ω ω 2 Page 6 机械动力学 机械特性曲线 二次函数拟