机械知识之机械系统动力学.ppt

2、盘形飞轮： B D 选定圆盘直径D，可得飞轮的质量。 m = V? πD2B? = 4 选定飞轮的材料之后，可得飞轮的宽度B。 为保证安全，飞轮的外圆线速度不能超过许用值： 铸铁飞轮： vmax≤ 36 m/s 铸钢飞轮： vmax≤ 50 m/s 第三十一页，共四十页。 例：已知驱动力矩Md为常数，阻力矩Mr如图所示，主轴的平均角速度为：?m= 25 rad/s,不均匀系数?= 0.05，求主轴飞轮的转动惯量JF。 解：1)求Md 由于在一个循环内Md和Mr所作的功相等，故可得： 作Md的曲线，如图。 10 Mr 2π φ kN?m π 3π/2 0 Md 第三十二页，共四十页。 2)求[W] 各阴影面积分别为： 0～π/4 π/4～ 3π/4 3π/4～ 9π/8 9π/8～ 11π/8 11π/8～13π/8 13π/8～15π/8 15π/8～ 2π 10π/16 -20π/16 15π/16 -10π/16 10π/16 -10π/16 5π/16 区间 面积 作能量指示图 10 Mr 2π φ kN-m π 3π/2 0 Md 由能量指示图，可得： [W] ＝10π/8＝3.93 KN?m [W] 第三十三页，共四十页。 ＝3.93×10/(252×0.05) ＝ 126 kg?m2 3)求飞轮的转动惯量JF 若为轮形飞轮，则 飞轮矩　 mD2 =4JF=4×126=504 kg?m2 第三十四页，共四十页。 例2 在由电机驱动的剪床机械系统中。已知电机转速 折算到电机轴上的等效阻力矩 如图中曲线所示，驱动力矩的常数。机械系统中各机构的等效转动惯量不计，要求系统运转的不均匀系数 求安装在电机轴上的飞轮转动惯量 。 第三十五页，共四十页。 解：由题意知：电机轴为该系统的等效构件 1）求等效驱动力矩Md 2）求盈亏功△W 第三十六页，共四十页。 对应于图中a、b、c、d各点的△W为： 3）求Jf 第三十七页，共四十页。 本 章 小 结 第三十八页，共四十页。 江 苏 大 学 * 机械系统动力学 机 械 原 理 及 设 计（Ⅰ） 第一页，共四十页。 第8章 机械系统动力学 §8-1 概述 §8-2 机械的等效力学模型 §8-3 机械运动方程式的建立及求解 §8-4 机械的速度波动及调节方法 §8-5 飞轮设计 第二页，共四十页。 运动分析时，都假定原动件作匀速运动:ω＝const 实际上是多个参数的函数： ?= ? (F、M、?、m、J ) 研究内容及目的 1、研究单自由度机械系统在外力作用下的真实运动规律。 2、研究机械运转速度波动产生的原因及其调节方法，使机械的转速在允许范围内波动，而保证正常工作。 第三页，共四十页。 §8-1 概述 一、作用在机械上的力 工作阻力 驱动力 力(或力矩)与机械运动参数（位移、速度或时间）之间的关系，称为机械特性。 忽略机械中各构件的重力以及运动副中的摩擦力 第四页，共四十页。 ? ?－工作角速度 ?n ?n－额定角速度 常数 如重力 Fd?C 位移的函数 如弹簧力 Fd? Fd(s)、内燃机驱动力矩Md? Md(s) 速度的函数 如电动机驱动力矩Md? Md(?)　 ? Md B N A C ?0 ?0 －同步角速度 1、驱动力 第五页，共四十页。 2、工作阻力 常数 如起重机、车床的生产阻力 执行机构位置的函数 如曲柄压力机、活塞式压缩机的生产阻力 执行构件速度的函数 如鼓风机、离心泵的生产阻力 时间的函数 如揉面机、球磨机的生产阻力 第六页，共四十页。 二、机械的运转过程及特征 机器运转的三个阶段： 稳定运转 启动 t ? 停车 根据能量守恒定律 式中：Wd——驱动力所作之功；Wr、Wf——克服工作阻力和有害阻力所需之功；E1、E2——该时间间隔开始和结束时的动能；?W——盈亏功。 启动、稳定运转、停车 第七页，共四十页。 1、启动阶段（开车） 系统动能增加 △E ＞0 速度上升 ? 从 0→ ?m Wd-Wc=E2-E10 稳定运转 启动 t ? 停车 ?W 0 —— 盈功 第八页，共四十页。 稳定运转 启动 t ? 停车 稳定运转阶段的不同状况： ?m t ? 稳定运转 起动 停车 ⑴ 匀速稳定运转　??C ⑵ 周期变速稳定运转 ? (t)??(t ?T) 2、稳定运转阶段 Wd-Wc=E2-E1=0 第九页，共四十页。 3、停车阶段 ?从 ?m →0， △E＜0 稳定运转 启动 t ? 停车 停车时间由Wc决定。加快停车，需加制动。