机械原理：第七章 机械的运转及其速度波动的调节.ppt

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 机械运动方程式的求解 §7-4 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 §7-5 机械的非周期性速度波动及其调节 1-1 3-1 4-1 5-1 End * 机械工程与自动化学院 机械基础教学部 §7-1 概述 一、本章研究的内容及目的 1、研究在外力作用下机械的真实运动规律。 2、研究机械运转速度波动的及其调节的方法。 这对设计高速、重载、高精度和高自动化程度的机械，是十分重要的。 二、机械运转的三个阶段 1、启动阶段： Wd=Wc+E 2、稳定运转阶段：Wd=Wc 3、停车阶段： Wd=0; E=-Wc 三 、作用在机械上的驱动力和生产阻力 §7-2 机械的运动方程式 一、机械运动方程的一般表达式 机械系统的运动方程的一般表达式为： 即：系统能量的增加，等于外力所做的功。 二、机械系统的等效动力学模型 1、以转动构件为等效构件（ω为该构件的角速度） 等效转动惯量 等效力矩 2-1 §7-2 机械的运动方程式 2、以移动构件为等效构件（v为该构件的角速度） 例题7-1：齿轮-连杆机构 三、运动方程式的推演（表述为其它形式） ◆ 为了便于计算，通常取只作直线运动或绕定轴转动的构件作等效构件。 等效质量 等效力 §7-3 机械运动方程式的求解 由于等效力矩（等效力）是位置、速度或时间的函数，而且表达形式又多样性。因此，求解运动方程式的方法也不尽相同。现以转动构件为等效构件，针对以下几种情况简要介绍。 一、等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数 二、等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数 三、等效转动惯量是位置的函数，等效力矩是位置和速度的函数 §7-4 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 一、产生周期性速度波动的原因 由于作用在机械上的驱动力和阻抗力在稳定状态下往往是原动件转角φ的周期函数，其等效力矩Med与Mer也是原动件转角φ的周期函数。 当Med Mer ， ω↑，盈功， ?E 0 ,用“+”表示； Med Mer , ω↓,亏功， ?E 0 ，用“-”表示。 经过Me和Je的一个公共周期，机械的动能恢复到原来的值，等效构件的角速度恢复到原来的数值。 因此，等效构件的角速度ω在稳定运转过程中呈现周期性波动。 §7-4 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 1. 平均角速度 ?m 2. 速度不均匀系数?： 角速度变化量和其平均角速度的比值。工程上用它来表示机械运转的速度波动程度。 二、周期性速度波动的描述 三、周期性速度波动的调节 ◆ 使用飞轮：利用飞轮的储能作用。 一、非周期性速度波动产生的原因及危害 工作阻力或驱动力在机械运转过程中发生突变，从而使输入能量和输出能量在较长一段时间内失衡造成的。 ◆ 若长时间内MedMer ,系统的转速将持续上升，严重时会出现飞车现象； ◆ 如果长时间MedMer ，会造成系统转速持续下降直至最后停止运转 。 §7-5 机械的非周期性速度波动及其调节 二、非周期性速度波动的调节方法 分为两种情况： §7-5 机械的非周期性速度波动及其调节 1. 当机械的原动机所发出的驱动力矩是速度的函数且具下降的趋势时，机械具有自动调节非周期性波动的能力。 ◆ 采用电动机作为原动机的机械属于此类。 2. 对于没有自调性的机械系统，需安装一种专门的调节装置——调速器来调节机械出现的非周期性速度波动。 ◆ 采用蒸汽机、内燃机或汽轮机为原动机的机械系统。 §7-5 机械的非周期性速度波动及其调节 调速器 机械工程与自动化学院 机械基础教学部