7《机械原理》机械的运转及其速度波动的调节.ppt

对于不同的机器，因工作性质不同，? 的要求也不同，故规定有许用值[?] 。 常用机械运转不均匀系数的许用值[?] 上述各速度量间的关系： 可知，当ωm一定时，δ愈小，则差值ωmax－ωmin也愈小，说明机器的运转愈平稳。 周期性速度波动的调节 为了减少机械运转时产生的周期性速度波动，常用的方法是在机械中安装具有较大转动惯量JF 的飞轮来进行调节。 飞轮相当于一个储能器。 当机械出现盈功时，它以动能的形式将多余的能量储存起来，使主轴角速度上升幅度减小； 当出现亏功时，它释放其储存的能量，以弥补能量的不足，使主轴角速度下降的幅度减小。 飞轮设计的基本原理 Med Mer a b c d e a ? ? E ? ? 最大盈亏功?Wmax —— Emax和Emin的位置之间所有外力作的功的代数和。 在Emax处：?max 对应的?角记作?? max 在Emin处：?min 对应的?角记作?? min ?Wmax的求法——能量指示图法 能量指示图：以a点为起点，按一定比例用向量线段依次表示相应位置Med和Mer之间所包围的面积Aab、Abc、Acd、Ade和Aea?的大小和正负的图形。 Med Mer a b c d e a ? ? E ? ? 0 0 a b c d e a? Amax 代表最大盈亏功?Wmax的大小 * 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 ◆ 机械的运动方程式 ◆ 机械运动方程式的求解 ◆ 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 ◆ 机械的非周期性速度波动及其调节 ◆ 了解机器运动和外力的定量关系 ◆ 了解机器运动速度波动的原因、特点、危害 ◆ 掌握机器运动速度波动的调节方法 本章教学目的 本章教学内容 本章重点： 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： 计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算。 §7-1 概述 一．研究目的和内容 1、由于机械的运动规律是由各构件的质量、转动惯量和作用力等因素决定的，随时间变化而变化，要对机械进行精确的运动分析和力分析，就要研究在外力作用下，机械的真实运动规律。 2、由于机械在运动过程中会出现速度波动，导致运动副产生附加动压力，并引起振动，从而降低机械使用寿命、效率和工作质量，因此需研究机械运转过程中，速度的波动及其调节方法。 运动分析时，都假定原动件作匀速运动，实际上是多个参数的函数。 二．机械运转的三个阶段 1. 起动阶段——原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的过程。 根据动能定理 Wd－Wc=E 驱动功 阻抗功输出功Wr和损失功Wf之和 动能 功(率)特征：外力对系统做正功 Wd-Wc0 动能特征：系统的动能增加 E=Wd-Wc0 速度特征：系统的速度增加 ?=0??m 功能关系： Wd=Wc+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。 此阶段分三种情况： ① ? =常数——等速稳定运转 ② ? ?常数，但在正常工作速度的平均值?m上下作周期性速度 波动——周期变速稳定运转 ωm t ω 稳定运转 启动 停止 功(率)特征：Wd-Wc?T=0 动能特征：E= Wd-Wc?T=0 速度特征：?t=?T+t 功能关系： Wd=Wc ③非周期变速稳定运转 ωm t ω 稳定运转 启动 停止 匀速稳定运转时，速度不需要调节。 后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果： 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。 ④载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故 3. 停车阶段——驱动力为零，机械系统由正常工作速度逐渐减速，直到停止。 功(率)特征：Wd-Wc= -Wc 动能特征：E= Wd-Wc= -Wc0 速度特征：?i+1 ?i 功能关系： E= -Wc 三．作用在机械上的力 1. 作用在机械上力的的种类 内力 外力 惯性力 驱动力 生产阻力 重力 2. 驱动力和生产阻力 驱动力——由原动机产生。其变化规律决定于原动机的机械特性。 原动机的机械特性：原动机发出的驱动力与运动参数（位移、速度或时间）之间的关系称为原动机的机械特性。 不同的原动机具有不同的机械特性。 或 ——反力、摩擦力 交流异步电动机机械特性曲线——驱动力是转动速度的函数。 其特征曲线可以用一条通过N点和C点的直线近似代替。直线方程为： Mn Md 直流电机机械特性曲线 ——驱动力是转动速度的函数。 直流串激电机 直流并激电机 Mn： 电动机的额定转矩； ?n：电动机的额定角速度； ?o：电动机的同步角速度； Md、