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第7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§7-4稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节Chapter7MotionofMechanicalSystemsandItsVelocityFluctuationRegulation§7-3机械运动方程式的求解§7-5机械的非周期性速度波动及其调节提要研究机械在外力作用下的真实运动规律的分析与求解方法；提出等效构件、等效质量与等效转动惯量的概念以及等效力与等效力矩的概念；研究稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节方法；介绍机械的非周期性速度波动及其调节方法。Chapter10MotionofMechanicalSystemsandItsVelocityFluctuationRegulation机械在工作时，其上作用有驱动力(矩)、工作阻力(矩)、重力、惯性力(矩)和摩擦力(矩)，机构原动件的运动规律是由这些力和构件的质量、转动惯量等因素决定的。其中，驱动力矩(电机)常常是速度的函数，而原动件的速度和加速度是随时间而变化的；为了对机构进行精确的运动分析和力分析，需要首先确定机构原动件的真实运动规律。01机械原动件的非等速运动使机械产生速度波动，导致运动副中动压力的增加，引起机械振动，降低机械的寿命、效率和工作质量等，因此应对机械运转速度波动进行调节，设法将速度波动的程度限制在许可的范围之内。027-1-1研究的主要问题及内容7-1概述§7-1-2机械运转的三个阶段（1）起动阶段驱动功Wd大于阻抗功W’r，机械积蓄动能E。（2）稳定运转阶段原动件的角速度?出现周期性波动，机械的总驱动功和总阻抗功相等，机械进入周期变速稳定运转。（3）停车阶段驱动功Wd=0，阻抗功消耗机械的动能，最终使机械停止运转。?OtTT?m起动稳定运转停车图7-1机械运转三个阶段Wd=W’r+E(7-1)Wd=W’r(7-2)E=-W’r(7-3)§7-1-3作用在机械上的驱动力和生产阻力Md=Mn(?0-?)/(?0-?n)(7-4)当构件的重力以及运动副的摩擦力等可以忽略不计时，则作用在机械上的力只有原动机发出的驱动力和执行构件上所承受的生产阻力。它们随机械工况的不同及所使用的原动机的不同而不同。负载和各种原动机的机械特性如图7-2所示。电动机的驱动力矩Md表达式：其中Mn为电动机的额定转矩，?n为额定转速，?0为转矩为零时的同步转速，均可由电动机的产品目录中查出。M?OABNC?n??0MnMd图7-2负载和原动机的机械特性（d）三相交流异步电动机（b）重锤（c）弹簧（a）负载Mrs?T1?T2OFsOFsO§7-2机械的运动方程式§7-2-1机械运动方程式的一般表达式机械运动方程式：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式。图7-3为一单自由度的曲柄滑块机构，该机构的机械系统运动方程为：动能增量：dE=d(J1?21/2+m2v2s2/2+Js2?22/2+m3v23/2)功的增量：dW=(M1?1–F3v3)dt=Pdt根据动能定理有:dE=dW则：d(J1?21/2+m2v2s2/2+Js2?22/2+m3v23/2)=(M1?1–F3v3)dt（7-5）134B2OAω1M1S2Frxy图7-3曲柄滑块机构动力学模型机械系统由n个活动构件组成，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?i，则机械运动方程式的一般表达式为：式中?i为作用在构件i上的外力Fi与该力作用点的速度vi间的夹角；“?”号的选取取决于作用在构件i上的力偶矩Mi与该构件的角速度?i的方向是否相同，相同时取“+”号，反之取“-”号。（7-6）134B2OAω1M1S2F3xy图7-3曲柄滑块机构动力学模型对于单自由度机械系统，如图7-3所示的曲柄滑块机构，可选?1为独立的广义坐标。§7-2-2机械系统的等效动力学模型134B2