第十二章 機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)1

1、第十二章機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)主要內(nèi)容：）機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型）機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立及解法12-1研究機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的目的1.研究機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的：確定機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再用運(yùn)動(dòng)分析的方法求其它運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。這對(duì)于設(shè)計(jì)新機(jī)器或分析現(xiàn)有機(jī)器的工作性能都是必需的2. 研究機(jī)器速度波動(dòng)的目的1)調(diào)節(jié)機(jī)器主軸的周期性速度波動(dòng)2)防止非周期性速度波動(dòng)所引起的機(jī)器毀壞或者停車 一、等效力和等效力矩 原則：假想力F或力矩M所做的功或所產(chǎn)生的功率應(yīng)等于所有被代替的力和力矩所做的功或所產(chǎn)生的功率之和。 等效力：假想力F稱為等效力。 等效力矩：假想力矩M稱為等效力矩。 等效構(gòu)件：受等效力

2、或等效力矩作用的構(gòu)件。 等效點(diǎn)：等效力所作用的點(diǎn)。 通?？偸沁x擇根據(jù)其位置便于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的構(gòu)件作為等效構(gòu)件。 等效點(diǎn)：等效力作用的點(diǎn)。 等效力F所產(chǎn)生的功率BFvP等效力矩M所產(chǎn)生的功率MP作用在機(jī)器所有構(gòu)架上的已知給定力和力矩作用在機(jī)器所有構(gòu)架上的已知給定力和力矩所產(chǎn)生的功率：所產(chǎn)生的功率：ikiiiikiiBiikiBiikiikiiiiikiiiikiiikiiBkiiiiikiikiiMvFMvMvvFFMvFMMvFFvMvFP11111111111coscoscoscoscos或于是2）各速度比可用任意比例尺所畫的速度多邊形）各速度比可用任意比例尺所畫的速度多邊形中的相當(dāng)線段之比

3、來表示。中的相當(dāng)線段之比來表示。1）等效力）等效力F和等效力矩和等效力矩M只與各速度比有關(guān)，只與各速度比有關(guān)，是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。 3）若選擇繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件作為等效）若選擇繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件作為等效構(gòu)件，則：構(gòu)件，則：ABFlM n4)如果Fi和Mi隨時(shí)間或角速度等因素變化，則F和M是幾個(gè)變數(shù)的函數(shù)。n用速度多邊形杠桿法求等效力和等效力矩： 做機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向速度多邊形，并將等效力（或等效力矩）和被代替的力和力矩平移到其作用點(diǎn)的速度影像上，然后使兩者對(duì)極點(diǎn)所取的力矩大小相等，方向相同，便可求出等效力的大小和方向。等效力和等效力矩是一個(gè)假想的力或力矩，它不是被代替的力和力矩的合

4、力或合力矩。 例12-1 在圖所示的內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)發(fā)電機(jī)的機(jī)組中，已知機(jī)構(gòu)的尺寸和位置，重力G2和G3，齒輪5、6、7和8的齒數(shù)Z5、Z6、Z7和Z8，以及氣體加于活塞上的壓力F3和發(fā)電機(jī)的阻力矩M8。設(shè)不計(jì)各構(gòu)件的重力，求換算到構(gòu)件1上的等效驅(qū)動(dòng)力矩Md和等效阻力矩Mr。 (1)求等效驅(qū)動(dòng)力矩速度多邊形，力平移到作用點(diǎn)的速度影象上，然后對(duì)極點(diǎn)取力矩223hGpcFpbFdpbhGpcFFd223ABABddlpbhGpcFlFM223(2)求等效阻力矩86758881885zzzzMMMMr 二、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效質(zhì)量：用在機(jī)器的某一構(gòu)件上選定點(diǎn)的一個(gè)假想質(zhì)量來代替整個(gè)機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的

5、質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，代替前后機(jī)器的動(dòng)能不變。該假想質(zhì)量稱為等效質(zhì)量等效點(diǎn)：等效質(zhì)量所作用的點(diǎn)。等效構(gòu)件：等效點(diǎn)所在的構(gòu)件。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：當(dāng)取繞固定點(diǎn)回轉(zhuǎn)的構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，可以用一個(gè)與它共同回轉(zhuǎn)的假想物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來代替機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，該假想的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的動(dòng)能必須等于機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)能之和。該假想轉(zhuǎn)動(dòng)慣量稱為等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。整個(gè)機(jī)器的動(dòng)能：有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的定義，得：212112121iSikiSiikikiiJvmE設(shè) 是第個(gè)構(gòu)件的角速度，是質(zhì)心Si的速度，mi是它的質(zhì)量，Jsi是它對(duì)其質(zhì)心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量isiv21212121212122121221211212121

6、2121212121ikiSiSikiiBikiSiBSikiiiSikiSiikiSiiSikiSiikiBiSikiSiikikiiJvmJvJvvmmJvmJJvmmvJvmE(12-4)(12-5)由以上兩式可知： 1）等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由速度比的平方而定。 2）各個(gè)速度比可用任意比例尺所畫的速度多邊形中的相當(dāng)線段之比來表示。 3）如選擇繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件作為等效構(gòu)件，則：2ABmlJ 注意：等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是假想的，它并不是機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的合成總和。例12-2 在前例的機(jī)組中，已知齒輪、6、7、8和飛輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J5、J6、J7、J8，曲柄1對(duì)于軸A的

7、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1A，連桿對(duì)其質(zhì)心S2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS2，連桿的質(zhì)量m2和活塞3的質(zhì)量m3，機(jī)構(gòu)的位置和各構(gòu)件的尺寸lAB、lBC和lBS2。求該機(jī)組所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量換算到曲柄銷B時(shí)的質(zhì)量m和換算到曲柄1的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。換算到曲柄銷的等效質(zhì)量232222288267621951)()()()()()(BcBSBSBBBAvvmvJvVmJvJJvJJJm23222222818261762951)()()()()(1)(pbpcmpblpbJpbpsmliJliJJlJJJBCSABABABA232222281826176951)()()()()(pbpclmpblpblJpbpslmiJ

8、iJJJJJABBCAbSABA2ABmlJ 一、機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立 1.動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式 機(jī)器的動(dòng)能方程式：12-3 機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立及解法2222202202JJWWmvmvWWMrMdFrFd 2.力或力矩形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式02200mvdsdFdsdsdFdsWWssFrFd二、機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的解法 驅(qū)動(dòng)力（驅(qū)動(dòng)力矩）、阻力（阻力矩）可能是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，也可能是速度的函數(shù)，也可能是時(shí)間的函數(shù)，也可能是常數(shù)。 這里主要研究力是機(jī)構(gòu)位置函數(shù)時(shí)其等效構(gòu)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)的求法。方法：解析法 圖解法主要研究圖解法1.解析法宜采用動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式：等效構(gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件：式（12

9、-7）等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件：式（12-8）（1）求等效構(gòu)件的角速度JEMdJJJWJJMdJEEEJJMdWWWMrMd22222200020020002002（2）求等效構(gòu)件的角加速度dddtddddtd（3）求機(jī)器的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0000000dtdttdttddttt12-4機(jī)器周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法和設(shè)計(jì)指標(biāo)1)調(diào)節(jié)方法（1）機(jī)器存在周期性速度波動(dòng)：原因：作用在機(jī)器等效構(gòu)件上的等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻力矩并不時(shí)時(shí)相等。（2）調(diào)節(jié)方法加大等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：在機(jī)器某一回轉(zhuǎn)軸上加一飛輪二、設(shè)計(jì)指標(biāo)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的絕對(duì)不均勻度：機(jī)器主軸的最大角速度與最小角速度之差。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)：周期性速度波動(dòng)的危害：（1）在機(jī)器各運(yùn)動(dòng)副中引起動(dòng)壓力，降低機(jī)器的效率和工作可靠性（2）可能在機(jī)器中引起彈性振動(dòng)，影響機(jī)器的強(qiáng)度，壽命。（3）影響機(jī)器的工藝，降低產(chǎn)品的質(zhì)量必須調(diào)節(jié)速度波動(dòng)程度，使之限制在允許的范圍內(nèi)，減小上述危害。返回 機(jī)器不論是變速運(yùn)轉(zhuǎn)還是勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，若驅(qū)