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機械系統動力學

作用在機械上的力

工作阻力:機械工作時需要克服的工作載荷。

工作阻力的類型1)常數（如車床）

2)執行構件位置的函數（如曲柄壓力機）

3)執行構件速度的函數（如鼓風機、攪拌機）

4)時間的函數（如揉面機、球磨機）

驅動力：驅使原動件運動的力。

驅動力的類型1)活塞位置的函數（如內燃機）

2）轉子角速度的函數（如電動機）

10.1作用在機械上的力及機械的運轉過程10.1.2機械的運轉階段及特徵

機械系統的運轉從開始到停止的全過程可以分為三個階段啟動、穩定運轉、停車啟動階段：機械系統動能增加（原動件的速度從零逐漸上升到開始穩定的過程）。

穩定運轉階段：輸入功等於總耗功（原動件速度保持常數或平均速度保持常數）。停車階段：機械系統動能逐漸減小(原動件的速度從正常工作速度下降到零).啟動階段和停車階段統稱為機械的過渡過程。

10.2機械的等效動力學模型等效動力學模型的建立等效量的計算

10.2.1等效力學模型的建立對於單自由度的機械系統，只要知道其中一個構件的運動規律其餘所有構件的運動規律就可隨之求得。因此可把複雜的機械系統簡化成一個構件（稱為等效構件),建立最簡單的等效動力學模型，將使研究機械真實運動的問題大為簡化。等效動力學模型a）等效構件為定軸轉動構件b）等效構件為直線移動構件等效力學模型建立的原則：等效構件與原機械系統在動力學上等效。動能不變原則：等效構件的品質或轉動慣量所具有的動能，應等於整個系統的動能之和。功（功率）不變原則：等效構件上的等效力，等效力矩所作的功或所產生的功率應等於整個系統的所有力、所有力矩所作功或所產生的功率之和。10.2.2等效量的計算

等效力矩和等效力

等效轉動慣量和等效品質

10.3機械運動方程式的建立及求解

機械運動方程式的建立

能量形式方程式

力矩形式方程式10.4機械的速度波動及其調節方法

週期性速度波動及其調節週期性波動產生的原因速度波動程度的衡量指標週期性速度波動的調節方法非週期性速度波動及其調節方法週期性波動產生的原因如圖所示為某一機械在穩定運轉過程中，其等效構件在穩定運轉的一個週期內所受的等效驅動力矩與等效阻力矩的變化曲線。在等效構件回轉過角時（設其起始位置為），其等效驅動力矩和等效阻力矩所做功之差值為

△W為正值時稱為盈功，為負值時稱為負功。週期性速度波動的等效力矩與功能增量a）等效力矩變化曲線b）功能增量變化曲線c）能量指示圖若等效力矩與等效轉動慣量均為等效構件角位移的週期性函數，則在、變化的公共週期內，與所作的功相等，機械動能的增量為零。圖中至的區間即為與變化的一個公共週期，

故：經過等效力矩與等效轉動慣量變化的一個公共週期，機械的動能又恢復到原來的數值，等效構件的角速度亦將恢復到原來的數值。由此可知，在穩定運轉階段，等效構件的角速度將呈現週期性的波動。速度波動程度的衡量指標

如果一個週期內角速度的變化，其最大和最小角速度分別為和，則在週期內的平均角速度應為：在工程實際中，當ω變化不大時，常按最大和最小角速度的算術平均值來計算平均角速度，即：速度波動係數或速度不均勻係數：週期性速度波動的調節方法——加飛輪10.4.2非週期性速度波動及其調節方法

非週期性速度波動產生的原因

機械運轉的過程中，若等效力矩呈非週期性的變化，則機械的穩定運轉狀態將遭到破壞，此時出現的速度波動稱為非週期性速度波動。

非週期性速度波動的調節方法————安裝調速器10.5飛輪的設計飛輪設計的基本原理最大盈虧功[W]的確定飛輪主要尺寸的確定飛輪設計的基本原理飛輪，就是一個具有較大轉動慣量的盤狀零件。由於飛輪的轉動慣量較大，當系統出現盈功時，它可以以動能的形式將多餘的能量儲存起來，從而使等效構件角速度上升的幅度減小；反之，當系統出現虧功時，飛輪又可釋放出其儲存的能量，從而使等效構件角速度下降的幅度減小。從這個意義上講，飛輪在系統中的作用相當於一個容量較大的