机械原理第十二章机器的运转及其速度波动的调节.pptx

§12-1 研究机器运转及其速度波动调节的目的 §12-2 机器等效力学模型 §12-3 机器运动方程式的建立及解法 §12-4 机器周期性速度波动的调节方法和设计指标 §12-5 飞轮的设计 §12-6 机器非周期性速度波动的调节方法;§12-1 研究机器运转及其速度波动调节的目的;一般机械的原动件运转的速度并非绝对均匀，会产生忽快、忽慢的速度波动，这种速度波动会引起机械振动，从而降低机械的寿命、效率和工作质量。 主要影响因素：机械上的外力、各构件的质量、尺寸及转动惯量 2. 机械运转的三个阶段 设：Wd ——驱动功、 Wr ——有用功、 Wf ——有用功 ΔE (=E2-E1) ——动能增量 由动能定理，有 Wd - (Wr + Wf ) = E2-E1;w;3. 作用在机械上的驱动力和生产阻力;工作阻力 工作阻力是指机械工作时需要克服的工作负荷，它决定于机械的工艺特性。;?;　 §12-2 机器等效力学模型 机械运动方程的一般表达式 机械运动方程:建立作用在机械上的力、构件的质量、转动惯量和其运动参数之间的函数关系。 理论依据 　　机械系统在时间?t内的的动能增量?E应等于作用于该系统所有各外力的元功?W。 微分形式 dE?dW 研究对象的简化 　　对于单自由度机械系统，只要知道其中一个构件的运动规律，其余所有构件的运动规律就可随之求得。因此，可以把复杂的机械系统简化成一个构件，即等效构件，建立最简单的等效动力学模型。;一、等效力和等效力矩 用一个假想力Ｆ或力矩Ｍ来代替作用在该机器上所有已知外力和力矩。 代替的原则：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。 等效构件上所做的功，应等于整个系统所做功之和。 等效力 等效力矩 等效构件 等效点 如图12-2;说明： 1）F和 M是机构位置的函数。 2）不必知道各个速度的真实数值。 3）当已知F和M两者之一时，则另一个便可求出。 4）如果作用在机构上的力和力矩是时间或角速度的函数，则F和 M是它们的函数。;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。;在图中设：曲柄质心在回转副O处，转动惯量为J1，角速度为w1 ；连杆质心在处S2，质量为m2，相对质心转动惯量为J2；滑块质量为m3，其质心在B点，速度为v3。 作用于机构上的外力有驱动力矩M1和工作阻力F3，忽略构件重力几运动副中摩擦力的影响。;该机构在dt ??时的动能增量为 dE= d( );同理，如果机械系统由n各活动构件组成，设作用在构件i上的作用力为Fi，力矩为Mi，力Fi的作用点的速度为vi，构件的角速度为ωi，则可得出机械运动方程式的一般表达式为 ;Je和Me作均为曲柄转角的函数，因而上式可表示为; d[Je(φ1)ω21/2]=Me(φ1,ω1,t) ω1dt ;　　 定义 　　等效转动惯量—等效构件具有的转动惯量，其动能等于原机械系统所有构件动能之和。 　　等效力矩—作用在等效构件上的力矩，其瞬时功率等于作用在原机械系统上所有外力在同一瞬时的功率之和。 　　具有等效转动惯量，其上作用有等效力矩的等效构件称为等效动力学模型。　　　;如选取滑块3为等效构件，其广义坐标为滑块的位移s3;　　 定义 　　等效质量—等效构件具有的质量，其动能等于原机械系统所有构件动能之和。 　　等效力—作用在等效构件上的力，其瞬时功率等于作用在原机械系统上所有外力在同一瞬时的功率之和。 　　具有等效质量，其上作用有等效力的等效构件也称为等效动力学模型。　　　;等效动力学模型;me = ∑[JSi ( )2 + mi ( )2 ];例1:如图为一齿轮驱动的正弦机构，已知：z1=20, 转动惯量为J1；z2=60，转动惯量为J2， 曲柄长为l，滑块3和4的质量分别为m3和m4 ,其质心分别在C和D点，轮1上作用有驱动力矩M1,在滑块4上作用有阻抗力F4， 取曲柄为等效构件。;1）Je的前三项为常数，第四项为等效构件的位置参数?2的函数，为变量。 2）工程上，为了简化计算，常将等效转动惯量中的变量部分用其平均值近似代替，或忽略不计。;3.运动方程式的推演;(2) 以移动构件为等效构件时;§12-3 机械运动方程的建立及解法;以电动机驱动的鼓风机，搅拌机之类机械属于这种情况。 用力矩形式的运动方程式求解比较方便。;§12-4 机器周期性速度波动的调节方法和设计