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* 第七章 机械的运转及其速度 波动的调节 §7-1 概述 §7-2 机械的运动方程式 §7-3 机械运动方程式的求解 §7-4 稳定运转状态下机械的周期性速度 波动及其调节 §7-5 机械的非周期性速度波动及其调节 §7-6 考虑构件弹性时的机械动力学简介 返回 §7-1 概 述 1.本章研究的内容及目的 (1)研究在外力作用下机械真实运动规律的求解 机构的运动规律通常用其原动件的运动规律(即位移、速度 及加速度)描述。 而其真实运动规律是由其各构件的质量、转动 惯量和作用于其上的驱动力与阻抗力等因素而决定的。 上述参数 往往是随时间而变化的。 要对机构进行精确的运动分析和力分析,就需要确定原动件 的真实运动规律。 这对于机械设计,特别是高速、重载、高精度 和高自动化的机械是十分重要的。 (2)研究机械运转速度的波动及其调节 机械在运转过程中经常会出现速度波动,这种速度波动会导 致在运动副中产生附加的动压力,并引起机械的振动,从而降低 机械的寿命、效率和工作质量。 为了降低机械速度波动的影响,就需要研究其波动和调节方 法,以便设法将机械运动速度波动的程度限制在许可的范围之内。 (1)起始阶段 机械的角速度ω由零渐增至ωm,其功能关系为 Wd=Wc+E 概述(2/6) 2.机械运转的三个阶段 (2)稳定运转阶段 周期变速稳定运转 ωm=常数,而ω作周期性变化; 在一个运动循环周期内,Wd=Wc。 等速稳定运转 ω=ωm=常数, Wd≡Wc (3)停车阶段 ω由ωm渐减为零;E=-Wc 3 .驱动力和生产阻力 (1)驱动力 所谓机械特性通常是指力(或力矩)和运动参数(位移、 速度、时间等)之间的关系。 1)分类 作用在机械上的力常按其机械特性来分类。 概述(3/6) 如电动机Md=Md(ω) O Md ω 直流并激电动机 O Md ω 直流并激电动机 O Md ω 交流异步电动机 常数 位移的函数 速度的函数 如重锤驱动件Fd=C O Fd s 重锤 C O Fd s Fd=Ks 弹簧 O Md φ 内燃机 如弹簧Fd=Fd(s), 内燃机Md=Md(φ) 故驱动力可分为: 概述(4/6) M O ω A B C 交流异步电动机 2)驱动力的表达式 当用解析法研究机械在外力作用下的运动时,原动机发出 的驱动力必须以解析式表达。 为了简化计算,常将原动机的机械特性用简单的多项式来 近似表示。 N ω0 Mn ωn Md ω 设交流异步电动机的额定 转矩为Mn,额定角速度为ωn; 同步转速为ω0, 此时转矩为零。 其机械特性曲线BC的部分, 又 常近似地以直线NC(或抛物线) 来代替。 其上任意一点所确定 的驱动力矩Md可表达为: Md=Mn(ω0-ω)/(ω0-ωn) 式中Mn、ω0、ωn可由电动机产 品目录中查出。 概述(5/6) 驱动力和生产阻力的确定,涉及到许多专业知识,已 不属于本课程的范围。 (2)工作阻力 机械的执行构件所承受的生产阻力的变化规律,常取决于机 械工艺过程的特点。 按机械特性来分,生产阻力可分为: 如起重机、车床等。 如曲柄压力机、活塞式压缩机等。 如鼓风机、离心泵等。 如揉面机、球磨机等。 说明 另外,在本章中认为外力是已知的。 常数 执行构件的函数 执行构件速度的函数 时间的函数 概述(6/6) 设 第i个构件的作用力为Fi、力矩为Mi, §7-2 机械的运动方程式 1.机械运动方程的一般表达式 研究机构的运转问题时,需建立包含作用在机械上的力、构 件的质量、转动惯量和其运动参数的机械运动方程。 对于具有n个活动构件的机械, 式中Mi与ωi同相时,取“+”号,反相时,取“-”号。 力Fi的作用点的速度为vi、构件的角速 度为ωi, Fi与vi间的夹角为αi。 则可得机械运动方程式的一般表达式 Si mi JSi Fi Mi vi ωi αi d[∑ (mivsi/2+Jsiωi /2
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