第三章 单自由度机械系统动力学分析1课件.ppt

三、周期性变速稳定运转的速度波动的调节 由于认为 近似地发生在 处， 近似地发生在 处，而机械总动能又远远大于等效构件的动能，则有： 三、周期性变速稳定运转的速度波动的调节 飞轮转动惯量的近似公式： 三、周期性变速稳定运转的速度波动的调节 几点说明： 上述方法是按着飞轮安装在等效构件上计算的。如果飞轮没有安装在等效构件上，仍按安装在等效构件上计算，然后再把计算结果转换到安装飞轮的构件上。 三、周期性变速稳定运转的速度波动的调节 由于安装在x轴上的飞轮的动能与安装在等效构件上的动能相等，则有： 从减小飞轮的尺寸角度出发，将飞轮安装在高速轴上是有利的。 三、周期性变速稳定运转的速度波动的调节 在机械系统中安装飞轮，有以调速为主要目的，也有以储能、减小电机功率为主要目的。 三、周期性变速稳定运转的速度波动的调节 冲床主轴的等效力矩变化图 四、飞轮尺寸的设计 1、圆盘状飞轮的尺寸 2、腹板状飞轮尺寸的计算 飞轮形状 1.圆盘状飞轮的尺寸 称 为飞轮矩 飞轮的材料密度 2.腹板状飞轮尺寸的计算 转动惯量可近似的认为是飞轮轮缘部分的转动惯量。厚度为h的轮缘部分是圆环。 2.腹板状飞轮尺寸的计算 由于h??d，上式可近似地写为： b/h m 飞轮宽度b和轮缘厚度h 五、实例与分析 例1 某刨床的主轴为等效构件，在一个运转周期内的等效驱动力矩如下图所示， 。等效驱动力矩 为常数，刨床的主轴的平均转数n=60r/min，运转不均匀系数?=0.1，若不计飞轮以外的构件的转动惯量，计算安装在主轴上的飞轮转动惯量。 五、实例与分析 解： 在一个运转周期内，等效驱动力矩与等效阻抗力矩作的功相等： 作一条代表、平行?轴的直线，在一个周期内与M轴、及周期末端线的交点为A、B、C、D、E、F。 五、实例与分析 设周期开始点的动能为 ，则其余各点的动能分别为： 五、实例与分析 代入简易公式中 五、实例与分析 例2 图示牛头刨床中，无生产阻力行程中消耗的功率为P1＝367.7 w，工作行程中有生产阻力时消耗功率为P2＝3677 w ，回程对应曲柄转角φ1＝120°，工作行程中的实际作功行程对应曲柄转角φ2＝120°。曲柄平均转数n=100r/min，电机转数为nd＝1440r/min，机器运转不均匀系数δ＝0.1。求以曲柄为等效构件时，且等效驱动力矩为常量，加在曲柄轴上飞轮的等效转动惯量。如把飞轮安装在电机轴上，其转动惯量为多少？ 五、实例与分析 解： 设曲柄的运转周期为T，克服生产阻力的作功周期为 ，克服摩擦阻力的作功周期为 。求驱动功率 。 五、实例与分析 求驱动功率求最大、最小动能 五、实例与分析 飞轮转动惯量: 求加在电机轴上的转动惯量 五、实例与分析 例3 在电动机为原动机的冲床中，已知电机转数 该冲床每分钟冲孔30个，冲孔时间为运转周期的 ，钢板材料为 剪切极限应力为 ，板厚为h=10mm，冲孔直径为d=20mm。 ，运转不均匀系数为 。求安装在2轴上的飞轮的转动惯量及电机功率。 五、实例与分析 由于剪切力即为滑块上的生产阻力，而阻抗力的瞬时功率等与等效力矩的瞬时功率，故有： 解：该冲床每分钟冲孔30个，每冲一个孔的时间为2秒，即运转周期为T=2秒。实际冲孔时间为： 秒 最大剪切力F为: 冲压期间剪切力所作的功W为: 冲压期间剪切力的平均功率P为: 传动比： 等效驱动力矩为常数，在一个运转周期内作的功等于等效阻抗力矩作的功: 由于c与a点相同: 安装在2轴上的飞轮转动惯量为: 求电机功率: 如飞轮为圆盘状，求该飞轮尺寸。 飞轮矩为: 设d=850mm， 若材用钢制飞轮，其密度为 ， 则宽度b为： 第五节 非周期性速度波动及其调节 一、 概述 二、 非周期性速度波动的调节方法 一、概述 在稳定运转过程中，由于某些原因使得驱动力所作的功突然大于阻抗力所作的功，或者阻抗力所作的功突然大于驱动力所作的功，二者在一个运转周期内作的功不再相等，破坏了稳定运转的平衡条件。使得机器主轴的速度突然加速或减速。这样的速度波动没有周期性，因此，不能用安装飞轮的方法进行速度波动的调节。 二、非周期性速度波动的调节方法 1. 选择电动机为原动机 2. 安装调速器 二、非周期性速度波动的调节方法 内燃机驱动的发电机机中的机械式调速器示意图: 一、等效构件的运动方程 整理，得：