机械的运转及其速度波动的调节.pptVIP

第七章机械的运转及其速度波动的调节§7-1概述§7-2机械的运动方程式一、单自由度机械系统的等效动力学模型研究机械系统的真实运动规律，必须分析系统的功能关系，建立作用于系统上的外力与系统动力参数和运动参数之间的关系式，即机械运动方程。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，使研究机械系统真实运动的问题大为简化。解等效转动惯量为§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**对机械进行运动分析时，大多假定机构的原动件作匀速运动，在这种假定下得到的分析结果与真实情况是有差异的。对于高速、重载、大质量的机械，这种分析误差可能直接影响到设计的安全性和可靠性。在实际工况中，大多数机器受到的生产阻力是变化的(时大时小，时有时无,突然加载，毫无规律等)。此外，作用在构件上的摩擦力和摩擦力矩随着机器的运转也在不断变化。原动机要在这样复杂变化力的作用下维持机械系统的主轴作匀速转动，就必须提供与之相适应的驱动力，这显然是很难实现的。因此，绝大多数机械系统运转时，其主轴的速度是波动的。机器主轴速度过大的波动变化会影响机器的正常工作，增大运动副中的动载荷，加剧运动副的磨损，降低机器的工作精度和传动效率，缩短机器的使用寿命。周期性的速度波动还会激发机器振动，产生噪声，甚至引起机器共振，造成意外事故。原动件的速度从正常工作速度下降到零的阶段。预备知识一、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。2.稳定运转阶段Wd=Wc1）周期变速稳定运转：角速度ω≠常数，但在一个运动循环的始末相等的稳定运转。2）等速运转：ω=常数的稳定运转。3.停车阶段Wd=0;E=-WcWd=Wc+E预备知识二、作用在机械上的力当忽略机械中各构件的重力以及运动副中的摩擦力时，作用在机械上的力可分为工作阻力和驱动力两大类：1.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。在机械的生产过程中，有些生产阻力为常数，有些是位置的函数，还有一些是速度的函数。2.驱动力驱动力是指驱使原动机运动的力，其变化规律取决于原动机的机械特性。原动机的机械特性：指原动机发出的驱动力与运动参数之间的关系。额定转矩：特性曲线上N点所对应的转矩。同步转速：对应于C点的转矩。在N点附近电机的自调性.交流异步电动机的机械特性曲线对于如图之曲柄滑块机构：机械系统的运动方程式为：dE=dW其中:二、机械系统的等效动力学模型等效转动惯量等效力矩1.等效转动惯量和等效力矩（能力微分形式的运动方程式）说明：对一个单自由度的机械系统的运动研究可简化为对该系统的一个具有等效转动惯量Je（?），在其上作用有等效力矩Me（?,?,t）的假想构件的运动的研究。选滑块为曲柄滑块机构的等效构件等效力：（能力微分形式的运动方程式）等效质量：2.等效质量和等效力三、其他形式表达的机械运动方程式1）力矩形式的机械运动方程式1.以回转构件为等效构件时2）动能形式的机械运动方程式：2.以移动构件等效构件时1）力矩形式的机械运动方程式2）动能形式的机械运动方程式：例图示机床工作台传动系统，已知各齿轮的齿数分别为：z1=20，z2=60，z2?=20，z3=80。齿轮3与齿条4啮合的节圆半径为r?3，各轮转动惯量分别为J1、J2、J2?和J3，工作台与被加工件的重量和为G，齿轮1上作用有驱动矩Md，齿条的节线上水平作用有生产阻力Fr。求：以齿轮1为等效构件时系统的等效转动惯量和等效力矩。机床工作台传动系统代入已知值得整个传动系统的等效力矩为由计算结果可知，系统的等效转动惯量为常数。同时，高速运动构件的转动惯量在等效转动惯量中占的比例大。等效阻力矩为机械运动方程可以采用图解法、解析法和数值方法求解。图解法计算精度低，不便于对机械运动全过程进行分析，已很少采用。运动方程能否用解析法求解，取决于Je、Me能否用解析函数式表示，以及这些函数的性质。目前，数值数值方法已成为机械系统真实运动规律分析的常用方法。机械系统的运动规律，是由各构件的质量、转动惯量和作用于