机械原理(第七版)优秀课件—第七章__机械的运转及其速.ppt

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1、第七章机械的运转及其速度波动的调节7.1概述1.本节研究的内容和目的1）研究机械运转的目的及内容研究机械系统在外力作用下的真实运动规律。掌握通过建立动力学模型建立力与运动参数之间的运动方程来研究真实运动规律的方法。2）研究速度波动调节的目的及内容驱动功≠阻抗功→周期性或非周期性速度波动研究机械运转速度波动产生的原因及其调节方法2.机械运转过程的三个阶段1）起动阶段：Wd＞Wr，V2＞V1，E2＞E1，Wd=Wr+△E(动能增量)。2）稳定运转阶段：等速型：Wd=Wr，E2=E1，Jd=c周期波动型：Wdp=Wrp。机械运转的三个阶段：起动、稳定运转和停车阶

2、段。3）停车阶段：Wd=0，Wr=E，V2＜V1，E2＜E1。3.作用在机械上的驱动力和生产阻力驱动力由原动机产生，它通常是机械运动参数（位移、速度或时间）的函数，称为原动机的机械特性。不同的原动机具有不同的机械特性。如三相异步电动机的驱动力是其转动速度的函数。如图所示。生产阻力与运动参数的关系决定于机械的不同工艺过程，如车床的生产阻力为常数，鼓风机、离心机的生产阻力为速度的函数，曲柄压力机的生产阻力是位移的函数等等。图示的特征曲线可以用一条通过N点和C点的直线近似代替。直线方程为：Md=Mn(ω0-ω)/(ω0-ωn)7.2机器的运动方程式1.概述为研究

3、机器的真实运动规律和速度波动的调节，首先要建立描述系统运动规律的函数式，即运动参数随外力变化的关系式。根据质点系的动能定理，把该机械系统视为一个整体，将作用于该系统上的所有外力、力矩，所有构件的质量和转动惯量都向所选的构件转化，转化的原则是该系统转化前后的动力效果不变。1）质量m和转动惯量J的转化原则是动能不变；2）力p和力矩M的转化原则是瞬时功率不变或外力所做功保持不变。me2.等效质量和等效转动惯量的计算实际整个机器的动能表示为：于是整理为：取构件1为转化构件，E可写为：由此两式可知：1）me和Je是以速比的平方而定，而已知各构件的m和J为定值，所以，

4、me和Je总是正值(注意等效值和原值的数量关系)；对速比只随机构位置变化的单自由度机械，me和Je仅是机构位置的函数，若速比是定值，则，me和Je是常数。2)速比可用任意比例尺所画的速度多边形中的相应线段之比来表示，因此，可在不知机器真实运动的情况下求出me和Je。3)如果选择绕固定轴线转动的构件作为等效构件，则因：故：me、Je知其一便知其二注意：3.等效力和等效力矩的计算作用在机器所有构件上的已知给定力和力矩所产生的功率为：取构件1为转化构件，则N可写为:于是整理为：式中：Mi与ωi同向取正反向取负由此两式可知：1）Fe和Me只与速比有关(注意等效值和

5、原值的数量关系)，对速比只随机构位置变化的单自由度机械，Fe和Me仅是机构位置的函数，若速比是定值，则，Fe和Me是常数。2)可在不知机器真实运动的情况下求出Fe和Me。3)如果选择绕固定轴线转动的构件作为等效构件,则因：N=Meω=Fev=Felω∴Me=Fel4)Fe：Fed，FerMe：Med，Mer注意：例1：已知：图示传动系统，i13、D、Q、M1=M1(ω1)取电机轴1为转化构件。求：Me=?解：Me=Med-Mer=M1(ω1)-Mer例1式子说明：卷扬机的Me是ω1的函数例2：已知：图示为一由齿轮驱动的正弦机构，z1=20，z2=60，J1

6、、J2、LBC=L，m3、m4的质心在C、D点，在轮1上有驱动力矩M1，构件4上作用有阻力F4。现取曲柄BC为等效构件。求：Je、Me解：由公式得：4.机器的运动方程式运动方程式既可写成能量形式，也可写成力矩形式。1）能量形式的运动方程根据能量守恒原理，外力所作的总功等于机械系统动能的增量。以转动的转化构件为例：积分则得：能量积分形式的运动方程为：外力所作的功=Mdφ系统动能的增量=d(Jω2/2）则：能量微分形式的运动方程为：将式：上式当中：J=c时，则可简化为：改写为：2）力矩形式的运动方程：并对其复合函数求导得：式中：代入上式则得：5、运动方程的求解

7、1）等效转动惯量和等效力矩均为常数一般为定传动比的等速稳定运转即：J=c，M=c，可直接使用方程两边积分得：例：某机器稳定运转时主轴角速度ω=120rad/s，取主轴为等效构件，机器的等效转动惯量J=1kg.m2,机器在主轴上装有制动器，要求在停车时制动时间不超过3s，试求制动力矩Mr应不低于多少？解：2）等效转动惯量和等效力矩均为等效构件位置的函数如用内燃机驱动的含有连杆机构的机械当J=J(φ)，M=M(φ)可用解析式表示时，用积分形式的运动方程表示较方便如果从机械系统启动开始算起，则0=0，E0=0，而E=W，故上式又可写为3）等效转动惯量为常数，等

8、效力矩是等效构件速度的函数时如电动机驱动的鼓风机、搅拌机等机械可用