第7章 机械的运转及其速度波动的调节.pptVIP

* 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 稳定运转状态下机械的周期性速度 波动及其调节 返回 §7-1 概 述 1．本章研究的内容及目的 在平面机构分析中，一般假设原动件作等角速运动，但实际上，由于驱动力，工作阻力及各构件惯性的变化，往往使原动件的运动随时间而变化。 （2）机械运转速度的波动及其调节方法 （1）研究在外力作用下机械的运动规律。 机械原动件角速度变化，即所谓的机械速度波动，将在机构运动副中产生附加动压力，降低机械效率，引起振动，影响机件寿命。 2．机械运转的三个阶段 （1） 起动阶段——原动件的速度从零逐渐上升到开始稳定的过程 。 特点： WdWr+Wf ，即盈功部分用来增加机械的动能E，其运转速度逐渐加快，主动件作加速运动。功能关系 Wd=（Wr+Wf）+E （2） 稳定运转阶段——原动件速度保持常数或在正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波动 。 类型：1）在一个波动周期T内： Wd=Wr +Wf， 周期变速稳定运转（ω周期变化） 2）在任意瞬时：Wd=Wr +Wf， 等速稳定运转（ω=常数） （3） 停车阶段——原动件从正常工作速度值下降到零 。 特点： Wd=0 E=-（ Wr+Wf） 机械在停车开始时的动能将继续克服阻力作功，直至全部耗尽。 **为了及时停车，可设置制动器。 O Fd s 重锤 C O Fd s Fd=Ks 弹簧 3 ．驱动力和生产阻力 （1）驱动力 1）分类， 作用在机械上的力常按其机械特性来分类。 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。 O Md ω 交流异步电动机 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。 （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。 按其机械特性来分，生产阻力可分为： 常数 执行构件的位置函数 执行构件速度的函数 时间的函数 §7-2 机械的运动方程式 1．机械运动方程的一般表达式 动能定理：在dt时间间隔内，动能变化=外力做功。即dE = dW或 dE = Pdt 。因此一般表达式： 对于图示的曲柄滑块机构，其机械运动方程为： 2．机械系统的等效动力学模型 机械系统简化为一个构件——等效构件（等效动力学模型） 目的：通过建立外力与运动参数间的函数表达式，研究机 械系统的真实运动 原则：使系统转化前后的动力学效果保持不变 等效构件的动能，应等于整个系统的总动能—求Je和me 等效构件的功率，应等于整个系统的功率—求Me和Fe 等效力矩：Me 等效转动惯量：Je 等效力：Fe 等效质量：me 等效转动惯量（质量）的特征： 等效转动惯量是一个假想转动惯量； 等效转动惯量不仅与各构件质量和转动惯量有关，而且与各构件相对 于等效构件的速度比平方有关； 等效转动惯量与机械系统驱动构件的真实速度无关。 等效力矩（力）的特征： 等效力矩是一个假想力矩； 等效力矩为正，是等效驱动力矩，反之，为等效阻力矩； 等效力矩不仅与外力（矩）有关，而且与各构件相对于等效构件的速 度比有关； 等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。 2. 等效构件为移动构件 —求等效质量me和等效力Fe 2）瞬时功率相等——求Fe 1）动能相等——求me 例：曲柄滑块机构 1) 等效构件为转动构件时，求Je和Me。 例：曲柄滑块机构 2) 等效构件为移动构件时，求me和Fe。