19–第12章机械的运转及其速度波动的调节–.ppt

* 第12章 机械的运转及其速度波动的调节 12-1 概述 12-2 机械等效动力学模型 12-3 机器运动方程式的建立和解法 12-4 机器周期性速度波动调节方法和设计指标 12-5 飞轮设计 重点： 等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的概念及其计算方法； 机械运动产生速度波动的原因及其调节方法。 难点： 机器运动方程式的建立及解法 计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算。 一、 机器运转的三个阶段 启动阶段、稳定运转阶段、停车阶段 12-1 概述 1. 稳定运转阶段的状况分析 ①匀速稳定运转：ω＝常数 ②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+Tp) ③非周期变速稳定运转 匀速稳定运转时，速度不需要调节。 12-1 概述 2. 速度波动产生的不良后果 ①在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可 靠性降低。 ②引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。 ③影响机械的工艺过程，使产品质量下降。 载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。 （1） 周期性速度波动的危害 （2） 非周期性速度波动的危害 12-1 概述 ①研究机械的真实运动 周期性速度波动——飞轮调速 非周期性速度波动——调速器调速 3. 机器速度波动研究的目的及调节方法 ②研究机械运转速度的波动及其调节方法 （1） 研究目的 （2） 速度波动调节方法 12-1 概述 研究机器的运动和力的关系，必须研究所有运动构件的动能变化和所有外力所作的功——不方便。 对单自由系统，当主动件的运动确定——其他构件的运动也确定。将问题转化为研究一个构件的运动。 一、等效力和等效力矩 12-2 机械等效动力学模型 Fd 替代前后机构的运动不变，即功或功率不变 用作用在一个构件上的假想力F或假想力矩M来替代作用在该机器上的所有已知外力和力矩。此假想力F或假想力矩M称为等效力或等效力矩。 该构件为等效构件 研究点为等效点 替代条件： 一、等效力和等效力矩 12-2 机械等效 动力学模型 等效力或等效力矩作功： 或 各外力作功： 两者相等并化简得 等效力： 等效力矩： 12-2 机械等效 动力学模型 等效力或等效力矩的性质： ①是机构位置的函数（与速度比有关，而速度与位置有关） ②与速度比有关，只需知道比值，在不必知道机器真实 运动的情况下就可求得。有正负号区别。 ③选择绕固定轴线转动的构件为等效构件，则等效力与等效力 矩之间的关系： ④如果Fi 和Mi 随时间等因素变化，则等效力和等效力矩也随之 变化。 等效力和等效力矩不是机构的合力和合力矩。求解机构的合力时不能使用这两个量。 12-2 机械等效 动力学模型 注意！ 例12-1 已知机构的尺寸和位置，构件2、3的重力，构件5、6、7、8的齿数，气体作用于活塞上的压力及发动机的阻力矩。不计其余构件的重力，求换算到构件1 上的等效驱动力矩和等效阻力矩。 12-2 机械等效 动力学模型 (1)求等效驱动力矩 速度多边形（转90°），力平移到作用点的速度影像上，然后对极点取力矩 例12-1 12-2 机械等效 动力学模型 (2)求等效阻力矩 已知机构的尺寸和位置，构件2、3的重力，构件5、6、7、8的齿数，气体作用于活塞上的压力及发动机的阻力矩。不计其余构件的重力，求换算到构件1 上的等效驱动力矩和等效阻力矩。 二、 等效质量和等效转动惯量 当取绕固定点回转的构件为等效构件时，可以用一个与它共轴回转的假想物体的转动惯量来替代整个机器所有运动构件的质量和转动惯量，该假想转动惯量称为等效转动惯量。 假想的等效质量（或等效转动惯量）的动能应等于机器所有运动构件的动能之和。 等效条件： 用集中在机器某一构件上选定点的一个假想质量来替代整个机器所有运动构件的质量和转动惯量，该假想质量称为等效质量。 为了方便起见，等效力、等效力矩、等效质量、等效转动惯量的等效点和等效构件取同一点和同一构件。 12-2 机械等效 动力学模型 等效构件的动能： 或 整个机器的动能 两者相等 等效质量： 等效转动惯量： 12-2 机械等效 动力学模型 等效质量或等效转动惯量的性质： ① 是机构位置的函数（与速度比平方有关，而速度与位置有 关，而且总是正值） ② 与速度比平方有关，只需知道比值，在不必知道机器真实运 动的情况下就可求得。 选择绕固定轴线转动的构件为等效构件，则等效质量与等效 转动惯量之间的关系： 等效质量和等效转动惯量是假想的，并不是机构所有运动构件的质量或转动惯量的合成总和。力分析时不能使用这两个量。 12-2 机械等效 动力学模型 注意！ 12-2 机械等