动力学调速实验指导书最终版.pdfVIP

机械系统动力学调速实验 一、实验目的 1、通过机械系统的动力学调速实验，观察机械的周期性速度波动现象，并掌握利 用飞轮进行速度波动调节的原理和方法； 2 、通过利用传感器等先进的实验技 术手段进行实验操作，训练掌握现代化的 实验测试手段和方法，增强工程实践能 力； 3 、通过进行实验结果与理论数据的 比较，分析误差产生的原因，增强工程意 识，树立正确的设计理念。 二、实验装置和实验原理 图1 动力学调速实验台实物照片 1、实验装置 图2 机械系统动力学调速测试实验原理图 实验装置实物照片如图1 所示，它由驱动电机通过带传动和一个曲柄滑块机构相连，曲 柄的实际转速通过光电传感器进行实时测定，采集的原始信号经过控制板进行放大处理以及 A/D 转换后，输入计算机进行数据处理，如图2 。 2、实验原理 图2 中I 为曲柄滑块机构示意图，滑块和一个提供阻力的弹簧相连。作用在曲柄上的等 效驱动力矩和等效阻抗力矩是主动件转角 的周期性函数，且在等效驱动力矩、等效阻力 矩及等效转动惯量变化的公共周期内 （这里均为 360º），驱动功= 阻抗功，在稳定运转期间 主动件的速度 （角速度）波动亦按周期性波动，其运转不均匀程度，用运转速度不均匀系数 δ 表示，大小为： δ=(ω -ω )/ω （1） max min m 式中，ω 为周期中最大角速度，ω 为周期中最小角速度，ω 为平均角速度，可表示 max min m 为 ω =(ω +ω )/2 （2 ） m max min 所谓机器运转周期性速度波动的调节，其目的就在于减小速度波动使其达到机器工作 允 的程度；或者说，减小机器运转速度不均匀系数δ，使其不超过 用值[δ] 。周期性速度 波动的调节方法，是在机器中安装一个具有很大转动惯量的构件即所谓飞轮，其调速原理简 述如下： 在一个周期中系统最大动能Emax 与最小动能Emin 之差称为最大盈亏功，以W 示之，即 W=E –E =(J +J )(ω 2 –ω 2)/2 （3 ） max min 0 F max min 式中J0 为机械系统本身的等效转动惯量，JF 为飞轮等效转动惯量。由（1）~ （3）式推导 得 2 δ= W/[ω (J +J )] （4 ） m 0 F 当机器的等效力矩确定的情况下，最大盈亏功是一个确定值，由式（4 ）可知欲减小 δ 的值，可增大等效转动惯量J 或增大ω ，一台机器制造完成后J 是一个确定值，故在机器 0 m 0 中外加一个转动惯理为JF 的飞轮即可减小δ 达到调速的目的。 3、机械系统基本参数 被测机构为曲柄滑块机构，如图3 所示