第12章机器的运转及其速度波动的调节概述.ppt

第12章 机器的运转及其速度波动的调节 设作用在机械上的外力为 Fi(i=1,2,…,k)，作用点的速度为υi，Fi的方向和υi的方向间夹角为θi，作用在机械中的外力矩为 Mi(i=1,2,…,m)，受力矩 Mi作用的构件 i 的角速度为ωi，则作用在机械中所有外力和外力矩所产生的功率之和为 是由飞轮储存的最大的能量变化量 力是位置的函数时 实线Md，虚线Mr 剩余力矩M= Md-Mr ΔE ， M的积分极值出现在剩余力矩M为0处——临界点 该机械系统在c点处具有最小的动能增量ΔEmin，对应于最大的亏功ΔWmin=Wac (从a累计到c) 在f点处，机械具有最大的动能增量ΔEmax，对应于最大的盈功ΔWmax=Waf (从a累计到f) 两者之差称为最大剩余功或最大盈亏功，记作[W] 1、轮形飞轮 设飞轮外径为D1，轮缘内径为D2，轮缘厚度H，轮缘质量为m，则飞轮的转动惯量为 2、盘形飞轮 设m，D和B分别为其质量、外径及宽度，则飞轮的转动惯量为 机电系 今日：* 制作人：谢晖 重 点 等效量的概念及其计算方法 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 内 容 机械的运转过程 机械系统运动方程和等效量 机械的周期性速度波动及其调节 飞轮转动惯量的计算 机械的非周期性速度波动及其调节 机械运转的三个阶段： 启动：驱动力做功等于阻力的功加系统动能增量 停车：阻力的功等于动能减量 稳定运转期： 动力功Wd =阻力功Wr 本章研究稳定期的速度波动，周期性波动的研究 ΔW = Wd - Wr = E2- E1 =ΔE=mv2/2 稳定期瞬时功能关系： 只要 Wd ≠ Wr , 系统运动就不可能匀速 §12-1机械的运转过程及波动调节的目的 第二章 运动分析,讨论构件间的运动关系，假设原动件作等速运动。 但实际情况中，机构受的外力及动能变化，都会使原动件的运动发生变化。 所以，机构原动件的运动规律由各构件的质量、转动惯量和作用在机械上的力等因素决定，即原动件的运动规律并非绝对均匀。 ● 1）研究机器运转目的： 确定机械的真实运动规律 2）研究波动调节目的： 控制机械速度波动的程度 如何达到这些目标，首先我们来了解等效的概念。 §12-2 机器等效动力学模型 从动能的方程式可知，要研究运动和外力的动能关系，必须研究所有的运动构件的动能变化和所有外力所做的功，这是很不方便的。 如果把整个机器的运动过程化为它的某一个构件的运动过程来研究，就能简化问题。 于是引入：①等效力和等效力矩 ②等效质量和等效转动惯量 以便建立单自由度机械系统的等效动力学模型，使效果等同（故称为等效） 一、等效力和等效力矩 当研究的机器在已知的几个力作用下运动，其功率是确定的。我们用一个假想力F或力矩M来代替该机器上的所有外力和力矩，代替后不改变原来的功率。 其中：①假想力F称为等效力 ②假想力矩M称为等效力矩 ③受等效的构件称为等效构件 ④等效力作用的点称为等效点 等效力或等效力矩产生的功率为： Mi和ωi同向取“+”，否则“-” 或 根据等效力或等效力矩的定义： 由上两式可知： 或 【注意】等效力或等效力矩是一个假想的力或力矩，并不是已知给定的力的合力和合力矩。求合力或合力矩时，不能使用等效力和等效力矩。 ①等效力F和等效力矩M只与各速度比有关，是机构位置的函数。 ②只需知道速度多边形的线段之比来计算，不必知道各个速度的真实数值。 ③如果等效构件是定轴转动的构件，F和M可以互推。 ④如果Fi、Mi随时间变化的话，F、M也是时间或角速度的函数。 二、等效质量和等效转动惯量 在使用等效力和等效力矩的同时，我们用集中在机器某一构件上选定的假想质量来代替整个机器的所有运动构件的质量和转动惯量，等效后整个机器的总动能不变。 其中：①满足条件的假想质量称为等效质量 ②其假想转动惯量称为等效转动惯量 ③等效质量集中的点称为等效点 ④等效点所在的构件称为等效构件 等效构件所具有的动能为： 其中：设机械系统中各运动构件的质量为 mi(i=1,2,…,k)，其质心Si的速度为υSi ；各运动构件对其质心轴线的转动惯量为 JSi (i=1,2,…,k)，角速度为 ωi，则整个机