机械原理 转速波动的调节.ppt

第十二章 机器的运转与转速波动的调节 §1 概述 速度分析 对位移方程求导可得：     §4 机械的速度波动及其调节 §5 飞轮设计 飞轮尺寸的确定 飞轮类型 盘形飞轮 轮形飞轮 * 目 录 §1 概述 §2 单自由度机械系统的动力学分析 §4 机械的速度波动及其调节 §5 飞轮设计 一、作用在机械上的力 驱动力 原动机输出并驱使原动件运动的力，其变化规律取 决于原动机的机械特性。 生产阻力 机械完成有用功需克服的工作负荷，其变化规律取 决于机械的工艺特点。 概述 二、机械的运转过程 特 征 启动阶段 稳定运转阶段 停车阶段 概述 输入功 阻抗功 损耗功 总耗功 终止动能 起始动能 1. 等效动力学模型 一、基于等效动力学模型的动力学方程 单自由度机械系统仅有一个广义坐标，无论其组成如何复杂，均可将其简化为一个等效构件。等效构件的角位移(位移)即为系统的广义坐标。 等效构件的等效质量(等效转动惯量)所具有的动能，应等于机械系统的总动能；等效构件上的等效力(等效力矩)所产生的功率，应等于机械系统的所有外力与外力矩所产生的总功率。 §3 单自由度机械系统的动力学分析 单自由度机械系统的动力学分析 定轴转动构件 直线移动构件 求出位移 S 或角位移 的变化规律，即可获得系统中各构件的真实运动。 等效转动惯量 等效质量 等效力 等效力矩 等效量不仅与各运动构件的质量、转动惯量及作用于系统的外力、外力矩有关，而且与各运动构件与等效构件的速比有关，但与机械系统的真实运动无关； 等效力（等效力矩）只是一个假想的力（力矩），并非作用于系统的所有外力的合力（外力矩的合力矩）；等效质量（等效转动惯量）也只是一个假想的质量（或转动惯量），它并不是系统中各构件的质量（或转动惯量）的总和。 单自由度机械系统的动力学分析 由上式可得连杆的角速度： 将ω2代入式（4-15）可求得滑块的速度vC （4-8） （4-15） （4-14） 取上式虚部和实部相等可得 （4-13） （4-16） 方向： ∥X轴大小： vC意义： vB + vCB = vC （4-31） （4-34） （4-33） （4-32） （4-21） 对上式求导： 方向：大小：意义：　ＶＢ　＋　　ＶＣＢ　　　＝　　ＶＣ 角速度的正和负分别表示逆时针和顺时针方向转动。 将取上式的实部和虚部分别相等可得： 速度分析 力矩形式（微分形式） 2. 动力学方程的形式 单自由度机械系统的动力学分析 等效驱动力 等效阻力 等效驱动力矩 等效阻力矩 与利用拉格朗日方程建立的动力学方程一致 若 me 与 Je 为常数，则 单自由度机械系统的动力学分析 能量形式（积分形式） 若等效构件为定轴转动构件,且 均已知。 3. 动力学方程的求解 单自由度机械系统的动力学分析 采用能量形式的动力学方程 单自由度机械系统的动力学分析 一、周期性速度波动及其调节 1. 周期性速度波动产生的原因 匀速稳定运转 － Je 为常数且 Me 为零。 变速稳定运转 － Je 、Me 均为等效构件角位移的周 期性函数。 机械的速度波动及其调节 机械的速度波动及其调节 盈亏功 动能增量 若Je、Me均为等效构件角位移的周期性函数，则在其变化的公共周期内，Med与Mer作功相等，机械的动能增量为零。 经过Je与Me变化的一个公共周期，等效构件的角速度将恢复到原来的数值。因此，在稳定运转阶段，等效构件的加速度将呈现周期性的波动。 周期性速度波动的调节方法 机械的速度波动及其调节 所谓飞轮，就是一个具有较大转动惯量的盘状零件。 当系统出现盈功时，它以动能的形式将多余能量储存起来，从而使等效构件角速度上升的幅度减小；反之出现亏功时，飞轮又可释放出其储存的能量，使等效构件角速度下降的幅度减小。 飞轮在系统中的作用相当于一个容量较大的储能