機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)用教案

1、剛性轉(zhuǎn)子(zhun z)的平衡 一一 機(jī)械平衡的意義機(jī)械平衡的意義 在機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于機(jī)械構(gòu)件結(jié)構(gòu)的不在機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于機(jī)械構(gòu)件結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱、內(nèi)部材質(zhì)的不均勻或者制造安裝不精確等原對(duì)稱、內(nèi)部材質(zhì)的不均勻或者制造安裝不精確等原因，都可能使其中心慣性主軸因，都可能使其中心慣性主軸(zhzhu)(zhzhu)與回轉(zhuǎn)軸線與回轉(zhuǎn)軸線不重合而產(chǎn)生離心力。構(gòu)件產(chǎn)生的不平衡慣性力，不重合而產(chǎn)生離心力。構(gòu)件產(chǎn)生的不平衡慣性力，不僅會(huì)在運(yùn)動(dòng)副中引起附加的動(dòng)載荷，增大運(yùn)動(dòng)副不僅會(huì)在運(yùn)動(dòng)副中引起附加的動(dòng)載荷，增大運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力，降低機(jī)械的效率和使用中的摩擦和構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力，降低機(jī)械的效率和使用

2、壽命，而且還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。壽命，而且還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。 這些慣性力都會(huì)傳到及機(jī)器的基礎(chǔ)上，特別是由于(yuy)這些慣性力的大小及方向一般都是周期性變化的，所以必將引起機(jī)器及其基礎(chǔ)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。如果這種振動(dòng)的振幅較大，或者其頻率接近于共振范圍，將引起極其不良的后果，不僅會(huì)降低機(jī)器的工作精度及可靠性，甚至?xí)a(chǎn)生大的事故及破壞。 第1頁/共42頁第一頁，共43頁。二二 機(jī)械機(jī)械(jxi)(jxi)平衡的內(nèi)容平衡的內(nèi)容 在機(jī)構(gòu)中，由于(yuy)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式不同，其所產(chǎn)生的慣性力的平衡原理與方法也不同。 對(duì)于繞固定軸線回轉(zhuǎn)的構(gòu)件，其慣性力可以通過在該構(gòu)件上增加或取出質(zhì)量的方法予以平衡。這類構(gòu)件我們稱作

3、轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)子可以分為兩大類：撓性轉(zhuǎn)子和剛性轉(zhuǎn)子。對(duì)于撓性轉(zhuǎn)子的平衡屬于專門學(xué)科研究的內(nèi)容(nirng)。所以，剛性轉(zhuǎn)子的平衡問題使本章主要討論的內(nèi)容(nirng)之一。 剛性轉(zhuǎn)子的平衡 第2頁/共42頁第二頁，共43頁。 對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子的平衡，如果只要求其慣性力達(dá)到平衡，稱作靜平衡；如果不僅要求其慣性力達(dá)到平衡，而且(r qi)要求由慣性力引起的力偶矩也達(dá)到平衡，則稱作動(dòng)平衡。 至于作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，因其重心是運(yùn)動(dòng)的，而又無法使其重心的加速度在任一瞬時(shí)都為零，其所產(chǎn)生的慣性力無法在構(gòu)件本身上予以平衡，必須就整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行研究，努力使慣性力的合力和合力偶得到完全或部分的平衡。

4、剛性(n xn)轉(zhuǎn)子的平衡 第3頁/共42頁第三頁，共43頁。三、三、 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(zhun z)的平衡的平衡 由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱或者是制造不精確、安裝不準(zhǔn)確、材質(zhì)不均勻(jnyn)等原因，都會(huì)導(dǎo)致其質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)軸。如圖所示，若回轉(zhuǎn)構(gòu)件以等角速度回轉(zhuǎn)，其偏心質(zhì)量為m，矢徑為，則將產(chǎn)生(chnshng)一個(gè)作用在軸承上的離心慣性力，即：rrmp2剛性轉(zhuǎn)子的平衡 第4頁/共42頁第四頁，共43頁。 的方向隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生(fshng)周期性變化。 p 對(duì)于轉(zhuǎn)子的平衡(pnghng)，我們首先在設(shè)計(jì)時(shí)就需要根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布等情況進(jìn)行平衡(pnghng)計(jì)算，使其在工作時(shí)的慣性力在理論上達(dá)到平

5、衡(pnghng)。至于因制造不精確和材質(zhì)不均勻等因素而導(dǎo)致的不平衡(pnghng)，則需要利用實(shí)驗(yàn)的方法加以平衡(pnghng)。 剛性轉(zhuǎn)子(zhun z)的平衡 第5頁/共42頁第五頁，共43頁。 一）一） 轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算1 1轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算 如圖所示，對(duì)于軸向尺寸如圖所示，對(duì)于軸向尺寸(ch cun)(ch cun)較小的較小的回轉(zhuǎn)構(gòu)件（回轉(zhuǎn)構(gòu)件（ ），如齒輪、帶輪、飛輪、盤），如齒輪、帶輪、飛輪、盤形凸輪等，其質(zhì)量可以近似地認(rèn)為是分布在與其形凸輪等，其質(zhì)量可以近似地認(rèn)為是分布在與其軸線垂直的同一平面內(nèi)。軸線垂直的同一平面內(nèi)。 2 . 0db 這類轉(zhuǎn)子的質(zhì)

6、心若不在其回轉(zhuǎn)軸線上，則當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生離心慣性力，產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象。但是，其慣性力在同一平面(pngmin)內(nèi)，不會(huì)形成力偶矩。對(duì)這類轉(zhuǎn)子的不平衡現(xiàn)象我們稱作靜不平衡。 剛性(n xn)轉(zhuǎn)子的平衡 第6頁/共42頁第六頁，共43頁。如圖所示，如果(rgu)某一靜不平衡轉(zhuǎn)子有偏心質(zhì)量m1、m2、m3，它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為 、 和 ，則當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度 等速回轉(zhuǎn)時(shí)，各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生(chnshng)的離心慣性力分別為： 1r2r3r1211rmp2222rmp3233rmp剛性轉(zhuǎn)子(zhun z)的平衡 第7頁/共42頁第七頁，共43頁。剛性轉(zhuǎn)子(zhun z)的平衡 第8頁/共42頁第八頁，共

7、43頁。 所以靜平衡的條件是：分布在該轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)(huzhun)平面內(nèi)的各個(gè)偏心質(zhì)量的質(zhì)徑積的矢量和為零。 剛性(n xn)轉(zhuǎn)子的平衡 根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)情況選定 值后，平衡質(zhì)量 的大小就隨之而定，其方位則由 確定。 為使轉(zhuǎn)子平衡，我們可以在平衡矢徑 方向(fngxing)添加 或在 的反方向(fngxing)處去掉相應(yīng)的一部分質(zhì)量，只要保證矢量和為零即可。 靜平衡只需要在一個(gè)平面內(nèi)增加或去處一個(gè)平衡質(zhì)量，即可使其得以靜平衡，故又稱單面平衡。 brbmbrbrbmbr第9頁/共42頁第九頁，共43頁。2 2轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡 對(duì)于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（對(duì)于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（ ），其），其偏

8、心的質(zhì)量可能分布偏心的質(zhì)量可能分布(fnb)(fnb)在幾個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平在幾個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，如圖所示凸輪軸。面內(nèi)，如圖所示凸輪軸。 2 . 0db 在這種情況下，即使(jsh)轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)軸線上，滿足了靜平衡的條件，但由于各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，因而將形成慣性力偶矩，仍會(huì)在支承中引起附加的動(dòng)載荷和造成機(jī)械振動(dòng)。這類轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)稱為動(dòng)不平衡，而對(duì)其平衡稱為動(dòng)平衡。 剛性轉(zhuǎn)子(zhun z)的平衡 第10頁/共42頁第十頁，共43頁。 如圖所示,若有一轉(zhuǎn)子(zhun z)的偏心質(zhì)量m1、m2、m3分別位于三個(gè)平行的回轉(zhuǎn)平面內(nèi),它們的矢徑分別為 、 和 。 1r

9、2r3r剛性(n xn)轉(zhuǎn)子的平衡 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的力學(xué)條件是：各偏心質(zhì)量(zhling)(zhling)所產(chǎn)生的離心慣性力之矢量和以及由這些慣性力所造成的慣性力偶矩之矢量和都為零，即： P=0M=0第11頁/共42頁第十一頁，共43頁。 當(dāng)轉(zhuǎn)子以等角速度 回轉(zhuǎn)時(shí)，這些偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力 、 、 將形成(xngchng)一個(gè)空間力系。 1P2P3P剛性(n xn)轉(zhuǎn)子的平衡 為了使該空間力系及由其各力構(gòu)成的慣性力偶矩得以平衡，我們可以根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)情況，選定兩個(gè)平衡基面和。根據(jù)理論力學(xué)中一個(gè)力可以分解為與其相平行(pngxng)的兩個(gè)分力的原理，將上述各個(gè)離心慣性力分別分解到平衡基面和上。

10、 第12頁/共42頁第十二頁，共43頁。 這樣，我們就把該空間力系的平衡問題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)平衡基面內(nèi)的匯交力系的平衡問題。然后再利用靜平衡的辦法分別(fnbi)確定出 和 的大小和方位即可。 由于動(dòng)平衡是利用兩個(gè)基面進(jìn)行平衡，所以又稱雙面平衡。結(jié)論：對(duì)于任何動(dòng)不平衡的轉(zhuǎn)子，不論在幾個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，有多少個(gè)偏心質(zhì)量，只要在選定的兩個(gè)平衡基面上，分別(fnbi)適當(dāng)?shù)卦黾踊蛉コ粋€(gè)平衡質(zhì)量，即可使轉(zhuǎn)子得到動(dòng)平衡。 bmbm剛性(n xn)轉(zhuǎn)子的平衡 第13頁/共42頁第十三頁，共43頁。機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 一、機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程 我們?cè)谇懊鎸?duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究時(shí)，都是假定運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，

11、并且假定原動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和作用在機(jī)械上的力等因素共同決定的。 在一般情況下，原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度、加速度）往往是隨時(shí)間而變化的，這時(shí)我們需要將機(jī)器作為一個(gè)整體來進(jìn)行研究的。所以，研究在外力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于設(shè)計(jì)機(jī)械，尤其是對(duì)于高速、重載、高自動(dòng)化的機(jī)械是十分(shfn)重要的。 第14頁/共42頁第十四頁，共43頁。 同時(shí)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)的速度波動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，引起機(jī)械的振動(dòng)，從而會(huì)降低機(jī)械的壽命、效率和工作質(zhì)量。所以，這就需要我們對(duì)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)及調(diào)節(jié)方法進(jìn)行研究。 為了研究這兩個(gè)(lin

12、 )問題，我們必須首先了解機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中三個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第15頁/共42頁第十五頁，共43頁。1起動(dòng)階段起動(dòng)階段 在起動(dòng)階段，原動(dòng)件在起動(dòng)階段，原動(dòng)件 由零逐漸上升，直至達(dá)到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)平均由零逐漸上升，直至達(dá)到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)平均(pngjn)角速度角速度 為止。為止。 m 這一階段，由于機(jī)械所受的驅(qū)動(dòng)力所作的驅(qū)動(dòng)功 大于為克服生產(chǎn)阻力(zl)所需的功 和克服有害阻力(zl)消耗的損耗功 ，所以系統(tǒng)內(nèi)積蓄了動(dòng)能 。該階段的功能關(guān)系為： = + + dWrWfWEdWrWfWE機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第16頁/共42頁第十六頁，共43頁。2穩(wěn)定運(yùn)行階段穩(wěn)定

13、運(yùn)行階段 起動(dòng)階段完成之后起動(dòng)階段完成之后,機(jī)械進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。此時(shí)機(jī)械進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。此時(shí),機(jī)械原動(dòng)件以平均角速度機(jī)械原動(dòng)件以平均角速度 作穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)作穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí) =0，故有：，故有： = + 一般情況下，在該階段機(jī)械原動(dòng)件的角速度一般情況下，在該階段機(jī)械原動(dòng)件的角速度 會(huì)出現(xiàn)不大的周期性波動(dòng)，即會(huì)出現(xiàn)不大的周期性波動(dòng)，即在一個(gè)周期在一個(gè)周期T內(nèi)，各個(gè)瞬時(shí)內(nèi)，各個(gè)瞬時(shí)(shn sh) 略有升降，但在同一個(gè)周期內(nèi)的始末略有升降，但在同一個(gè)周期內(nèi)的始末 相等，機(jī)械動(dòng)能也相等（即相等，機(jī)械動(dòng)能也相等（即 =0），也就是機(jī)械的總驅(qū)動(dòng)功與總阻抗功相等。），也就是機(jī)械的總驅(qū)動(dòng)功與總阻抗功相等

14、。 mEdWrWfWE機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第17頁/共42頁第十七頁，共43頁。3停止（停車）階段停止（停車）階段這一階段這一階段 =0， =0（有用功），故有：（有用功），故有： + =0 起動(dòng)和停車階段，我們統(tǒng)稱為機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過渡階段。起動(dòng)和停車階段，我們統(tǒng)稱為機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過渡階段。 多數(shù)機(jī)械都是在穩(wěn)定階段進(jìn)行多數(shù)機(jī)械都是在穩(wěn)定階段進(jìn)行(jnxng)工作的，但也有在過渡階工作的，但也有在過渡階段工作的，如起重機(jī)等。就象在一般的情況下，我們要減小摩擦，有段工作的，如起重機(jī)等。就象在一般的情況下，我們要減小摩擦，有時(shí)又需要利用摩擦完成一定的工作一樣。時(shí)又需要利用摩擦完成一定的工作一樣。

15、 dWrWfWE機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 第18頁/共42頁第十八頁，共43頁。二、機(jī)械系統(tǒng)的速度二、機(jī)械系統(tǒng)的速度(sd)波動(dòng)波動(dòng) 為了(wi le)對(duì)機(jī)械穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的周期性速度波動(dòng)進(jìn)行分析，首先我們要了解衡量速度波動(dòng)程度的幾個(gè)參數(shù)。 如圖所示為在一個(gè)周期內(nèi)等效(dn xio)構(gòu)件角速度的變化曲線。其平均角速度 為： mTmTd0機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第19頁/共42頁第十九頁，共43頁。 在工程的實(shí)際應(yīng)用中， 我們常近似地采用算術(shù)平均值來表示： 可查機(jī)械銘牌上的n(r/min)進(jìn)行換算。 機(jī)械速度波動(dòng)的程度不能僅用速度變化的幅度（ ）來表示。因?yàn)楫?dāng)（ ）一定時(shí)，對(duì)低速

16、機(jī)械速度波動(dòng)就顯得十分明顯（嚴(yán)重），而對(duì)高速機(jī)械就顯得不十分明顯。因此(ync)，平均角速度 也是一個(gè)重要指標(biāo)。 m2minmaxmmminmaxminmaxm機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 第20頁/共42頁第二十頁，共43頁。 綜合(zngh)考慮這兩方面的因素，我們用速度不均勻系數(shù) 來表示機(jī)械速度波動(dòng)的程度，其定義為：角速度波動(dòng)的幅度（ ）與平均角速度之比，即： 不同類型的機(jī)械,對(duì)速度不均勻系數(shù)的要求是不同的。在教材和有關(guān)手冊(cè)上都給出了一些常用機(jī)械參考的速度不均勻系數(shù)的 。在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)滿足： minmaxmminmax機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第21頁/共42頁第二十一頁，

17、共43頁。 為了調(diào)節(jié)周期性波動(dòng),可以在機(jī)械中安裝一個(gè)(y )轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)構(gòu)件飛輪，來調(diào)節(jié)周期性速度的波動(dòng)。根據(jù)等效構(gòu)件的方法原理和力學(xué)定律，我們可以得到式：eeeMddJdtdJ22 可知，在 一定的條件下，加大 可以(ky)使等效構(gòu)件的角加速度 減小，從而使機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)。 eMeJdtd機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) 三、機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)三、機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 1、周期速度性波動(dòng)調(diào)節(jié)第22頁/共42頁第二十二頁，共43頁。產(chǎn)生(chnshng)周期性速度波動(dòng)的原因 作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力矩和阻抗力矩往往(wngwng)是原動(dòng)件轉(zhuǎn)角 的周期性函數(shù)。其等效力矩Me與 必然是等

18、效構(gòu)件轉(zhuǎn)角 的周期性函數(shù)。 rM如圖所示為某一機(jī)構(gòu)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中其等效構(gòu)件（一般取原動(dòng)件）在一個(gè)(y )周期轉(zhuǎn)角 中所受等效驅(qū)動(dòng)力矩Md與等效阻抗力矩 的變化曲線。 TrM機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第23頁/共42頁第二十三頁，共43頁。 在等效構(gòu)件任意回轉(zhuǎn)角 的位置，其驅(qū)動(dòng)功與阻抗(zkng)功分別為： aadMWdMWrrdd)()()()( 也就是(jish)等效構(gòu)件從起始位置 轉(zhuǎn)過角 時(shí)，等效力矩Me所作的功為： adMMdMWrdeaa)()( 稱為(chn wi)盈虧功。當(dāng) 0時(shí)，稱為(chn wi)盈功；當(dāng) 0時(shí)，稱為(chn wi)虧功。 是Md、 、 和 的函數(shù)。 WWWWr

19、Ma機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第24頁/共42頁第二十四頁，共43頁。機(jī)械(jxi)動(dòng)能的增量為： 2221)(21aeaeJJWE由此可得到機(jī)械能 的變化(binhu)曲線如圖b。 )(E機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 第25頁/共42頁第二十五頁，共43頁。 在盈功階段，等效構(gòu)件的角速度由于動(dòng)能的增加而上升；反之(fnzh)，虧功階段，等效構(gòu)件的角速度由于動(dòng)能減少而下降。 在等效力矩Me和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的公共變化周期內(nèi)，即圖中 到 的一段中，驅(qū)動(dòng)功等于阻抗功，機(jī)械能的增量為零，即： eJaa0)()(21)()(21)(22aaaardJJdMMaa 于是，經(jīng)過(jnggu)一個(gè)公共周期

20、，機(jī)械的動(dòng)能又恢復(fù)到原來的值，因而等效構(gòu)件的角速度又恢復(fù)到原來的值。 機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 第26頁/共42頁第二十六頁，共43頁。 機(jī)械系統(tǒng)在外力（驅(qū)動(dòng)力和各種阻力）的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果每一瞬時(shí)都保證所作的驅(qū)動(dòng)功與各種阻抗功相等，機(jī)械系統(tǒng)就能保持勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，多數(shù)機(jī)械系統(tǒng)在工作時(shí)并不能保證這一點(diǎn)，從而會(huì)導(dǎo)致機(jī)械在驅(qū)動(dòng)功大于或小于 阻 抗 功 的 情 況 工 作 ， 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 速 就 會(huì) 升 高 或 降 低(jingd)，出現(xiàn)波動(dòng)。 周期性速度波動(dòng)是由于機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)能(dngnng)增減呈周期性變化，造成主軸角速度隨之作周期性波動(dòng)，如圖所示。 機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié)

21、 第27頁/共42頁第二十七頁，共43頁。 由圖可見，在b點(diǎn)處出現(xiàn)能量最小值 ，而在點(diǎn)c處出現(xiàn)能量最大值 。如果機(jī)械(jxi)的等效慣量 =常數(shù)，則當(dāng) 時(shí)， ；當(dāng) 時(shí)， ，而在 和 之間出現(xiàn)最大盈虧功 ，minEmaxEeJbminCmaxbc可由下式計(jì)算(j sun)：機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) maxAmaxmaxmincbdrAEEMMd第28頁/共42頁第二十八頁，共43頁。 為了調(diào)節(jié)機(jī)械(jxi)的周期性速度波動(dòng)，可在機(jī)械(jxi)上安裝飛輪?，F(xiàn)設(shè)機(jī)械(jxi)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 ，飛輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 ，則由上式得： =所以，有： eJFJ22maxmaxmin1()()2eFA

22、JJ2)(mFeJJ max2()meFAJJ機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 如果 ，則機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度會(huì)不斷升高，從而導(dǎo)致產(chǎn)生所謂的“飛車”現(xiàn)象，使機(jī)械破壞。反之，若出現(xiàn) ，則機(jī)械會(huì)逐漸停止(tngzh)運(yùn)轉(zhuǎn)。為了避免上述兩種情況的發(fā)生，必須對(duì)非周期性的速度波動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使機(jī)械保持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。 eMdMrMdMrMrMdM機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 1、非周期速度(sd)性波動(dòng)調(diào)節(jié)第33頁/共42頁第三十三頁，共43頁。 對(duì)于用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械，可以利用電動(dòng)機(jī)本身所具有的“自調(diào)性”來保證機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 但是，對(duì)于用內(nèi)燃機(jī)、氣輪機(jī)等，我們就必須采用一種專門的調(diào)節(jié)(tioji)

23、裝置調(diào)速器來進(jìn)行調(diào)節(jié)(tioji)，如圖所示。機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)(bdng)及調(diào)節(jié) 第34頁/共42頁第三十四頁，共43頁。 圖中離心球2的支架1與發(fā)動(dòng)機(jī)軸相連，離心球鉸接在支架1上，并通過連桿3與活塞桿4相連。在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)(zhungti)下，發(fā)動(dòng)機(jī)軸的平均角速度保持不變。由油箱供給的油，通過增壓泵7增壓后，一部分輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)中去，另一部分則經(jīng)過油路a及活塞4回油孔間的通道進(jìn)入調(diào)節(jié)油缸6 ，再經(jīng)油路b回到油泵進(jìn)口處。 機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第35頁/共42頁第三十五頁，共43頁。 當(dāng)由于外界工作條件變化而引起工作阻力矩減小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將增高，這時(shí)離心(lxn)球2將由于離心

24、(lxn)力的增大而向外擺動(dòng)，于是通過連桿3而推動(dòng)活塞4向右移動(dòng)，從而使活塞4部分封閉的回油孔與活塞4之間的通道增大，因而使回油量增大，輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)的油量減小，故發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩下降，使發(fā)動(dòng)機(jī)重新歸于穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)械系統(tǒng)速度(sd)波動(dòng)及調(diào)節(jié) 第36頁/共42頁第三十六頁，共43頁。一、機(jī)械效率一、機(jī)械效率(jxi xiol)的概念的概念 討論(toln)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)期： frdWWW11dfdfddrWWWWWWW定義(dngy)：dfWW機(jī)械損失率 機(jī)器的機(jī)械效率，效率 1機(jī)械效率和自鎖 第37頁/共42頁第三十七頁，共43頁。 在一般情況下，機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)力和阻力為常數(shù)，有必要研究效率能否用力

25、(yng l)（力矩）表示。 rrrdddPFVPF V設(shè)該裝置內(nèi)不存在有害阻力(zl)的理想機(jī)器 F0對(duì)應(yīng)(duyng)于Fr的理想驅(qū)動(dòng)力； 00drrrddddddF vFPFVPF VF vF理想驅(qū)動(dòng)力實(shí)際驅(qū)動(dòng)力0rddMPPM理想驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)際驅(qū)動(dòng)力矩機(jī)械效率和自鎖 機(jī)械效率的驅(qū)動(dòng)力矩表達(dá)式 二、機(jī)械效率的計(jì)算二、機(jī)械效率的計(jì)算 第38頁/共42頁第三十八頁，共43頁。三、機(jī)械系統(tǒng)的效率三、機(jī)械系統(tǒng)的效率(xio l) 機(jī)械系統(tǒng)有三種組合形式(xngsh)：串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)。 1、串聯(lián)(chunlin) 串聯(lián)系統(tǒng)的總效率為n12n12ndd1n-1=PPPPPPPP 結(jié)論：串聯(lián)機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械系統(tǒng)的總效率等于組