第二章 机械系统设计ppt课件.ppt

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1、第2章机械系统设计2.1机械系统数学模型的建立2.2机械传动系统的特性2.3机械传动装置12.1机械系统数学模型的建立一、机械移动系统机械平移系统的基本元件是质量、阻尼和弹簧。建立机械平移系统数学模型的基本原理是牛顿第二定律。组合机床动力滑台铣平面为例说明平移系统的建模方法。22.1机械系统数学模型的建立一、机械移动系统设动力滑台的质量为m，液压缸的刚度为k，粘性阻尼系数为c，外力为f（t）。由牛顿第二定律知，系统的运动方称为Mx+cx+kx=f(t)...32.1机械系统数学模型的建立二、机

2、械转动系统简单扭摆的工作原理如图所示，图中J为摆锤的转动惯量；c为摆锤与空气间的粘性阻尼系数；k为扭簧的弹性刚度；T（t）为加在摆锤上的扭矩；（t）为摆锤转角。则系统的运动方称为：Jθ+Cθ+Kθ=T(t)...θ(s)T(s)=1JS+CS+K242.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算在建立机械系统数学模型的过程中，经常会遇到基本物理量的折算问题，在此结合数控机床进给系统，介绍建模中的基本物理量的折算问题。52.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算62.1机械系统数学模型的

3、建立三、基本物理量的折算1、转动惯量的折算将轴I、II、III上的转动惯量和工作台的质量都折算到轴I上，作为系统总转动惯量。设、、分别为轴I、II、III的负载转矩，1、2、3分别为轴I、II、III的角速度，v为工作台的运动速度。（1）轴I、II、III转动惯量的折算根据动力平衡原理，对于轴I有：'1111TJT+=w.72.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算1、转动惯量的折算对于轴II有:由于轴II的输入转矩是从轴I上的负载转矩获得的，且与他们的转速成反比，所以有:'2222

4、TJT+=w.82.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算1、转动惯量的折算对于轴III有:'22112212'1TzzzzJTøöççèæ+øöççèæ=w.'3333TJT+=w.92.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算1、转动惯量的折算（1）轴I、II、III转动惯量的折算（2）工作台质量的折算'3431243213'2TzzzzzzJTøöççèæ+øöççèæøöççèæ=w.LvmT=p2'3.102.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算1、转动惯量的折算（2

5、）工作台质量的折算142312'32wpmzzzzLTøöççèæøöçèæ=.112.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算1、转动惯量的折算（3）折算到轴I上的总转动惯量12242312423132212112wpúúûùêêëéøöçèæøöççèæ+øöççèæ+øöççèæ+=LzzzzmzzzzJzzJJT.1wå=J.224231242313212øöçèæøöççèæ+øöççèæ+çç+=åpLzzzzmzzzzJ2øöèæ21zzJJJ122.1机械系统数学模型的建立三

6、、基本物理量的折算2、粘性阻尼系数的折算机械系统的相对运动元件之间存在着粘性阻尼，并以一定的形式表现出来。在机械系统的数学建模过程中，粘性阻尼同样需要折算到某一部件上，求出系统的当量阻尼系数。其基本方法是将摩擦阻力、流体阻力及负载阻力折算成与速度有关的粘性阻尼力，再利用摩擦阻力与粘性阻尼力所消耗的功相等这一原则，求出粘性阻尼系数，最后进行相应的当量阻尼系数折算。132.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算2、粘性阻尼系数的折算当只考虑阻尼力时，根据工作台和丝杠之间动力关系有即丝杠旋转一周

7、所做的功，等于工作台前进一个导程时其阻尼力所做的功。142.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算2、粘性阻尼系数的折算13TTçç2z134zzzøöèæ=152.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算3、刚度系数的折算机械系统中各元件在工作时受到力和/或力矩的作用，将产生伸长（或压缩）和/或扭转等弹性变形，这些变形将影响整个系统的精度和动态性能。在机械系统的数学建模中，需要将其折算成相应的当量扭转刚度系数和/或线性刚度系数。162.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算3、

8、刚度系数的折算1）轴向刚度系数的折算172.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算3、刚度系数的折算1）轴向刚度系数的折算Ldp2q3D=Lkdp=2T3T3=p21q3D)(2k=Tk¢=D33qk¢q3Dk¢=)(2kp21182.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算3、刚度系数的折算2）扭转刚度系数的折算11kT=1qq3q2===Tk22Tk122øöèæ12zzTk33=2z134zzzøöèæTk13192.1机械系统数学模型的建立三、基本物理量的折算3、刚度系数的折算