第22讲机械的运转及其速度波动的调节机械原理教学课件考研专接本.ppt

第十章第十章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节◆◆ 机械的运动方程式机械的运动方程式◆◆ 机械运动方程式的求解机械运动方程式的求解◆◆ 稳定运转状态下机械的周期性速度稳定运转状态下机械的周期性速度 波动及其调节波动及其调节◆◆ 机械的非周期性速度波动及其调节机械的非周期性速度波动及其调节◆◆ 了解机器运动和外力的定量关系了解机器运动和外力的定量关系◆◆ 了解了解机器运动速度波动的原因、特点、危害机器运动速度波动的原因、特点、危害◆◆ 掌握掌握机器运动速度波动的调节方法机器运动速度波动的调节方法本章教学目的本章教学目的本章教学内容本章教学内容本章重点：本章重点：§等效质量、等效转动惯量、等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的概念等效力、等效力矩的概念及其计算方法；及其计算方法；§机械运动产生速度波动的机械运动产生速度波动的原因及其调节方法原因及其调节方法本讲教学内容本讲教学内容◆◆ 机械运转的三个阶段机械运转的三个阶段◆◆ 机械运动方程的一般表达式机械运动方程的一般表达式◆◆ 机械系统的等效动力学模型机械系统的等效动力学模型◆◆ 机械运动方程式的求解机械运动方程式的求解◆◆ 了解机器运动和外力的定量关系了解机器运动和外力的定量关系◆◆ 掌握等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的概念掌握等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的概念 及其计算方法及其计算方法本讲教学目的本讲教学目的本讲重点：本讲重点：§等效质量、等效转动惯等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的量、等效力、等效力矩的概念及其计算方法概念及其计算方法第十章第十章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节§10-1 10-1 概述概述一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力 当忽略机械中各构件的重力以及运动副中的摩擦力时，当忽略机械中各构件的重力以及运动副中的摩擦力时，作用在机械上的力可分为工作阻力和驱动力两大类：作用在机械上的力可分为工作阻力和驱动力两大类：1. 工作阻力工作阻力 工作阻力是指机械工作时需要克服的工作负荷，它决工作阻力是指机械工作时需要克服的工作负荷，它决定于机械的工艺特性。

定于机械的工艺特性v 在机械的生产过程中，有些生产阻力为常数，有些是位在机械的生产过程中，有些生产阻力为常数，有些是位置的函数，还有一些是速度的函数置的函数，还有一些是速度的函数一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力2. 驱动力驱动力 驱动力是指驱使原动机运动的力，其变化规律取决于驱动力是指驱使原动机运动的力，其变化规律取决于原动机的机械特性原动机的机械特性v 原动机的机械特性：原动机的机械特性：指原动机发出的驱动力与运动参数指原动机发出的驱动力与运动参数之间的关系之间的关系ü额定转矩：特性曲线上额定转矩：特性曲线上N点所对点所对应的转矩应的转矩ü同步转速：对应于同步转速：对应于C点的转矩点的转矩ü任一点的转矩为任一点的转矩为:交流异步电动机的机械特性曲线交流异步电动机的机械特性曲线 原动件的速度从正常工作速度下降到零的阶段原动件的速度从正常工作速度下降到零的阶段二、机械运转的三个阶段二、机械运转的三个阶段1. 起动阶段起动阶段原动件的速度由零逐原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的渐上升到开始稳定的过程2. 稳定运转阶段稳定运转阶段Wd=Wc1 1））周期变速稳定运转：角速度周期变速稳定运转：角速度ω≠ω≠常数，但在一个运动循常数，但在一个运动循环的始末相等的稳定运转。

环的始末相等的稳定运转2 2））等速运转：等速运转：ωω=常数的稳定运转常数的稳定运转3. 停车阶段停车阶段 Wd=0; E=-WcWd=Wc+E§10-2 10-2 机械的运动方程式机械的运动方程式v对于如图之曲柄滑块机构：对于如图之曲柄滑块机构：系统的运动方程式为：系统的运动方程式为：一、机械运动方程的一般表达式一、机械运动方程的一般表达式机械系统的运动方程式为：机械系统的运动方程式为：dE=dW v对于由对于由 n个活动构件组成的机构个活动构件组成的机构一、机械运动方程的一般表达式一、机械运动方程的一般表达式ü若作用于构件若作用于构件 i上的作用力为上的作用力为Fi，，力矩为力矩为Mi ，，力力Fi 作用作用点的速度为点的速度为u ui ，，构件的角速度为构件的角速度为ωωi ，，则其瞬时功率为：则其瞬时功率为：运动方程的一般表达式为：运动方程的一般表达式为：二、机械系统的等效动力学模型二、机械系统的等效动力学模型v等效转动惯量等效转动惯量v等效力矩等效力矩1、等效转动惯量和等效力矩、等效转动惯量和等效力矩（（能力微分形式的运动方程式）能力微分形式的运动方程式）说明：说明：v 对一个单自由度的机械系统的运动研究可简化为对该系对一个单自由度的机械系统的运动研究可简化为对该系统的一个具有等效转动惯量统的一个具有等效转动惯量Je（（ ），），在其上作用有等效在其上作用有等效力矩力矩Me（（  ,  ,t））的的假想构件假想构件的运动的研究。

的运动的研究具有等效转动惯量，其上作具有等效转动惯量，其上作用有等效力矩的等效构件用有等效力矩的等效构件等效构件等效构件原机械系统等效原机械系统等效动力学模型动力学模型选滑块为曲柄滑块机构的等效构件选滑块为曲柄滑块机构的等效构件v等效力：等效力：二、机械系统的等效动力学模型（续）二、机械系统的等效动力学模型（续）（（能力微分形式的运动方程式）能力微分形式的运动方程式）v等效质量：等效质量：2. 等效质量和等效力等效质量和等效力v若取转动构件为等效构件，有：若取转动构件为等效构件，有：v若取移动构件为等效构件，有：若取移动构件为等效构件，有：小结：小结：三、其他形式表达的机械运动方程式三、其他形式表达的机械运动方程式1）力矩形式的机械运动方程式）力矩形式的机械运动方程式1. 以回转构件为等效构件时以回转构件为等效构件时2）动能形式的机械运动方程式：）动能形式的机械运动方程式：三、其他形式表达的机械运动方程式（续）三、其他形式表达的机械运动方程式（续）2. 以移动构件为等效构件时以移动构件为等效构件时1）力矩形式的机械运动方程式）力矩形式的机械运动方程式2）动能形式的机械运动方程式：）动能形式的机械运动方程式：§10-3 10-3 机械运动方程的求解机械运动方程的求解   =  （（ ））一、等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数一、等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数（（Md=Md( )，，Mr=Mr( )，， Me=Me( )，，Je=Je( )））1. 等效构件的角速度等效构件的角速度v 一、等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数（续）一、等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数（续）   =  （（t））v 2. 等效构件的角加速度等效构件的角加速度 v以电动机驱动的鼓风机，搅拌机之类机械属于这种情以电动机驱动的鼓风机，搅拌机之类机械属于这种情况。

况 用力矩形式的运动方程式求解比较方便用力矩形式的运动方程式求解比较方便二、等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数时二、等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数时   =  （（t））ü 例例1:如图为一齿轮驱动的正弦机构，已知：如图为一齿轮驱动的正弦机构，已知：z1=20, 转动惯量为转动惯量为J1；；z2=60，，转动惯量为转动惯量为J2，，曲柄长为曲柄长为l，，滑块滑块3和和4的的质量分别为质量分别为m3，，m4 ,其质其质心分别在心分别在C和和D点，轮点，轮1上作用有驱动力矩上作用有驱动力矩M1,在滑块在滑块4上作用有阻抗力上作用有阻抗力F4，，取曲柄为等效构件，取曲柄为等效构件，解：解：求：图示位置时的等效转动惯量求：图示位置时的等效转动惯量Je及等效力矩及等效力矩Me1）求）求J eü ü  1））Je的前三项为常数，第四项为等效构件的位置参数的前三项为常数，第四项为等效构件的位置参数 2的函数，为变量的函数，为变量 2）工程上，为了简化计算，常将）工程上，为了简化计算，常将等效转动惯量中的变等效转动惯量中的变量部分用其平均值近似代替，或忽略不计。

量部分用其平均值近似代替，或忽略不计说明说明例例1（续）（续）2）求）求M e瞬时功率不变瞬时功率不变例例2：：已知：各齿轮齿数，齿轮已知：各齿轮齿数，齿轮3的分的分度圆半径度圆半径r3，，各齿轮的转动惯量，各齿轮的转动惯量，工作台重工作台重G，，当取齿轮当取齿轮1为等效为等效构件时，试求该机械系统的构件时，试求该机械系统的J e解：解：。