機(jī)械原理課件--速度調(diào)節(jié)

1、第十二章第十二章 機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 了解研究機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，了解研究機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，掌握機(jī)器的等效動(dòng)力學(xué)模型以及及其運(yùn)動(dòng)方程式掌握機(jī)器的等效動(dòng)力學(xué)模型以及及其運(yùn)動(dòng)方程式的建立及解法，熟練掌握機(jī)器周期性速度波動(dòng)的的建立及解法，熟練掌握機(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)以及飛輪設(shè)計(jì)，了解機(jī)器非調(diào)節(jié)方法和設(shè)計(jì)指標(biāo)以及飛輪設(shè)計(jì)，了解機(jī)器非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法。周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法。基本要求基本要求: 機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，有周期性波動(dòng)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，有周期性波動(dòng)和非周期性波動(dòng)。和非周期性波動(dòng)。周期

2、性速度波動(dòng)周期性速度波動(dòng):主軸在其主要工作階段作變速穩(wěn)主軸在其主要工作階段作變速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)，呈周期性變化。如圖所示定運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)，呈周期性變化。如圖所示非周期性速度波動(dòng)：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的這種波動(dòng)沒非周期性速度波動(dòng)：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的這種波動(dòng)沒有一定的周期，并且其作用不是連續(xù)的。有一定的周期，并且其作用不是連續(xù)的。周期性速度波動(dòng)的危害是周期性速度波動(dòng)的危害是：1）在機(jī)器各運(yùn)動(dòng)副中）在機(jī)器各運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力，降低機(jī)器效率和工作的可靠引起附加動(dòng)壓力，降低機(jī)器效率和工作的可靠性；性；2）可能在機(jī)器中引起彈性振動(dòng)，影響機(jī)器的）可能在機(jī)器中引起彈性振動(dòng)，影響機(jī)器的強(qiáng)度、壽命和消耗部分動(dòng)力；強(qiáng)度、壽命和消

3、耗部分動(dòng)力；3）影響機(jī)器進(jìn)行的）影響機(jī)器進(jìn)行的工藝過程，試產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此必須調(diào)節(jié)其波工藝過程，試產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此必須調(diào)節(jié)其波動(dòng)程度，使之限制在允許范圍內(nèi)，以減少上訴危動(dòng)程度，使之限制在允許范圍內(nèi)，以減少上訴危害程度。害程度。非周期性速度波動(dòng)：非周期性速度波動(dòng)：引起機(jī)器毀壞或者停車，必引起機(jī)器毀壞或者停車，必須進(jìn)行調(diào)節(jié)。須進(jìn)行調(diào)節(jié)。12.2 機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型研究機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，必須首先建立外力與研究機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，必須首先建立外力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的函數(shù)表達(dá)式，這種函數(shù)表達(dá)式稱為運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的函數(shù)表達(dá)式，這種函數(shù)表達(dá)式稱為機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式。對(duì)于單自由度的機(jī)械系機(jī)械的運(yùn)動(dòng)

4、方程式。對(duì)于單自由度的機(jī)械系統(tǒng)，只要知道其中一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其余所統(tǒng)，只要知道其中一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其余所有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就可隨之求得。因此：可把復(fù)有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就可隨之求得。因此：可把復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)構(gòu)件（稱為等效構(gòu)雜的機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)構(gòu)件（稱為等效構(gòu)件），建立最簡(jiǎn)單的等效動(dòng)力學(xué)模型，將使研究件），建立最簡(jiǎn)單的等效動(dòng)力學(xué)模型，將使研究機(jī)械真實(shí)運(yùn)動(dòng)的問題大為簡(jiǎn)化。機(jī)械真實(shí)運(yùn)動(dòng)的問題大為簡(jiǎn)化。 為了使等效構(gòu)件和機(jī)械中該構(gòu)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)一致，為了使等效構(gòu)件和機(jī)械中該構(gòu)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)一致，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理，將作用于機(jī)械系統(tǒng)上的所根據(jù)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理，將作用于機(jī)械系統(tǒng)上的所有外力和外力矩

5、、所有構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，有外力和外力矩、所有構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，都向等效構(gòu)件轉(zhuǎn)化。都向等效構(gòu)件轉(zhuǎn)化。 轉(zhuǎn)化的原則：轉(zhuǎn)化的原則：使該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化前后的動(dòng)力學(xué)效果保使該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化前后的動(dòng)力學(xué)效果保持不變。持不變。 即：即： a. 等效構(gòu)件的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能，等效構(gòu)件的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能，應(yīng)等于整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)能；應(yīng)等于整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)能； b. 等效構(gòu)件上的等效力、等效力矩所做的功或等效構(gòu)件上的等效力、等效力矩所做的功或所產(chǎn)生的功率，應(yīng)等于整個(gè)系統(tǒng)的所有力、所有所產(chǎn)生的功率，應(yīng)等于整個(gè)系統(tǒng)的所有力、所有力矩所做功或所產(chǎn)生的功率之和。力矩所做功或所產(chǎn)生的功率之和。 滿足這兩個(gè)條件，就可

6、將等效構(gòu)件作為該系統(tǒng)滿足這兩個(gè)條件，就可將等效構(gòu)件作為該系統(tǒng)的的等效動(dòng)力學(xué)模型等效動(dòng)力學(xué)模型。 1等效力和等效力矩等效力和等效力矩 如圖，為了便于計(jì)算，通常將繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或作直如圖，為了便于計(jì)算，通常將繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或作直線移動(dòng)的構(gòu)件取為等效構(gòu)件。等效力或等效力矩線移動(dòng)的構(gòu)件取為等效構(gòu)件。等效力或等效力矩所產(chǎn)生的功率為所產(chǎn)生的功率為BPFPM111coskkkiiiiiiiiiPFM若等效構(gòu)件為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，其上作用有假若等效構(gòu)件為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，其上作用有假想的等效力矩想的等效力矩M ，等效構(gòu)件的角速度為，等效構(gòu)件的角速度為，則根據(jù)，則根據(jù)等效構(gòu)件上作用的等效力矩所產(chǎn)生的功率應(yīng)等于等效構(gòu)件上

7、作用的等效力矩所產(chǎn)生的功率應(yīng)等于整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中所有外力、外力矩所產(chǎn)生的功率整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中所有外力、外力矩所產(chǎn)生的功率之和，可得之和，可得 同理，當(dāng)?shù)刃?gòu)件為移動(dòng)件、其速度為同理，當(dāng)?shù)刃?gòu)件為移動(dòng)件、其速度為v時(shí)，仿時(shí)，仿照上述推導(dǎo)過程，可得作用于其上的等效力為照上述推導(dǎo)過程，可得作用于其上的等效力為 結(jié)論：結(jié)論：1）對(duì)已知的各力和力矩，等效力）對(duì)已知的各力和力矩，等效力F和等效力矩和等效力矩M只與各速度比有關(guān)，是機(jī)構(gòu)的位置函數(shù)；只與各速度比有關(guān)，是機(jī)構(gòu)的位置函數(shù)；2）各個(gè)速度比可用任意比例尺所畫的速度多邊形）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，不需要知道各速度真中的

8、相當(dāng)線段之比來表示，不需要知道各速度真實(shí)值；即在不知道機(jī)器真實(shí)運(yùn)動(dòng)的情況下求出等實(shí)值；即在不知道機(jī)器真實(shí)運(yùn)動(dòng)的情況下求出等效力和等效力矩。等效驅(qū)動(dòng)力效力和等效力矩。等效驅(qū)動(dòng)力Fd(或等效驅(qū)動(dòng)力或等效驅(qū)動(dòng)力矩矩Md)，等效阻力，等效阻力Fr(或等效阻力矩或等效阻力矩Mr)。3）如果旋繞固定構(gòu)件作為等效）如果旋繞固定構(gòu)件作為等效構(gòu)件，構(gòu)件，P=M=FvB=FlAB 注意：等效力和等效力矩是一假注意：等效力和等效力矩是一假想的離或力矩，不是機(jī)構(gòu)各力的想的離或力矩，不是機(jī)構(gòu)各力的合力和合力矩合力和合力矩2等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 在使用等效力和等效力矩的同時(shí)，可在某一構(gòu)件在使用等效

9、力和等效力矩的同時(shí)，可在某一構(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)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)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，滿足代替條件。假想動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，滿足代替條件。假想質(zhì)量為等效質(zhì)量，等效質(zhì)量集中點(diǎn)為等效點(diǎn)，等質(zhì)量為等效質(zhì)量，等效質(zhì)量集中點(diǎn)為等效點(diǎn)，等效點(diǎn)所在構(gòu)件為等效構(gòu)件。效點(diǎn)所在構(gòu)件為等效構(gòu)件。若等效構(gòu)件為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的若等效構(gòu)件為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，其角速度為構(gòu)件，其角速度為，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸假想的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為軸假想的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J ，根據(jù)等效構(gòu)件所具有的動(dòng)能根據(jù)等效構(gòu)件所具有的動(dòng)能應(yīng)等于機(jī)械系統(tǒng)中各構(gòu)件所應(yīng)等于機(jī)械系統(tǒng)中各構(gòu)件所具有的動(dòng)能之和，得具有的

10、動(dòng)能之和，得mi(i=1,2,m):各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量;vsi:質(zhì)心質(zhì)心Si的速度；的速度；Jsi (J=1,2,m) :各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件對(duì)其質(zhì)心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件對(duì)其質(zhì)心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量量;J: :角速度為角速度為: :等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度；等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度；v: :等效構(gòu)件為移等效構(gòu)件為移動(dòng)時(shí)的速度動(dòng)時(shí)的速度等效量不僅與作用于機(jī)械系統(tǒng)中的力、力矩以及等效量不僅與作用于機(jī)械系統(tǒng)中的力、力矩以及各活動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而且和各構(gòu)各活動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而且和各構(gòu)件與等效構(gòu)件的速比有關(guān)，但與系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)件與等效構(gòu)件的速比有關(guān)，但與系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。因此，

11、可在機(jī)械真實(shí)運(yùn)動(dòng)未知的情況下計(jì)無(wú)關(guān)。因此，可在機(jī)械真實(shí)運(yùn)動(dòng)未知的情況下計(jì)算各等效量。算各等效量。注意：等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一假想的質(zhì)量注意：等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一假想的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，不是機(jī)構(gòu)各質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的合成或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，不是機(jī)構(gòu)各質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的合成總和。不能用等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來確定總總和。不能用等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來確定總慣性力或總慣性力偶矩。慣性力或總慣性力偶矩。如果選繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件為等如果選繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件為等效構(gòu)件，效構(gòu)件，E=1/2J2=1/2mvB2 = 1/2ml2AB2 J=ml2AB例例1如圖曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，構(gòu)件如圖曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，構(gòu)件1、2 的長(zhǎng)度為

12、的長(zhǎng)度為r、l，構(gòu)件，構(gòu)件1上上力矩為力矩為M1，滑塊，滑塊3上力上力F3，求，求1）以曲柄為等效構(gòu)件）以曲柄為等效構(gòu)件M1， F3的等效力矩；的等效力矩；2）以滑塊為等效構(gòu)件）以滑塊為等效構(gòu)件M1， F3的等效力。的等效力。解：滑塊解：滑塊3的位移：的位移：2223sincosrlrS222133sin22sinsinrlrrdtdSv22213sin22sinsinrlrrv速比取決于曲柄速比取決于曲柄轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角1）曲柄為等效構(gòu)件曲柄為等效構(gòu)件1111333cosMvFM12223sin22sinsinMrlrrFM3：力：力F3與速度與速度v3夾角，由圖知二者異向，夾角，由圖知二者異向，1

13、80M1，1同向同向已知即可求出已知即可求出M， M為正，說明與為正，說明與1 1同向。同向。2）滑塊為等效構(gòu)件）滑塊為等效構(gòu)件3113333cosvMvvFF22213sin22sinsinrlrrMFF例例2：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知曲柄繞：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知曲柄繞A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1，連桿，連桿和滑塊的質(zhì)量和滑塊的質(zhì)量m2，m3，連桿繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，連桿繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js2，求以，求以曲柄為等效構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。曲柄為等效構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：根據(jù)公式解：根據(jù)公式212221112132122scsJJvmvmJ速度多邊形速度多邊形22123222pbbclrJJpbpcrm

14、pbpsrmJs是機(jī)構(gòu)在圖示是機(jī)構(gòu)在圖示位置結(jié)果，隨位置結(jié)果，隨曲柄轉(zhuǎn)角變化曲柄轉(zhuǎn)角變化lbclvrpbrvbcvpbvpsvpcvvCBvBvCBvBvsvc2122,12.3機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立及解法機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立及解法 當(dāng)建立及其等效動(dòng)力學(xué)模型后，單自由度機(jī)器當(dāng)建立及其等效動(dòng)力學(xué)模型后，單自由度機(jī)器在已知力作用下的真實(shí)運(yùn)動(dòng)便可通過及其運(yùn)動(dòng)方在已知力作用下的真實(shí)運(yùn)動(dòng)便可通過及其運(yùn)動(dòng)方程式得到解決。程式得到解決。 12.3.1 機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程的建立機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程的建立機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)可通過建立等效構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)可通過建立等效構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方程式求解，常用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式有以下兩種形式

15、。式求解，常用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式有以下兩種形式。1動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式022022FdFrmmWW022022MdMrJJWW或或2力和力矩形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式力和力矩形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式22tdmFmads22dJMJd或或通過等效動(dòng)力學(xué)模型的建立可知，對(duì)于單自由度通過等效動(dòng)力學(xué)模型的建立可知，對(duì)于單自由度的機(jī)械系統(tǒng)，無(wú)論它如何復(fù)雜，均可將其簡(jiǎn)化為的機(jī)械系統(tǒng)，無(wú)論它如何復(fù)雜，均可將其簡(jiǎn)化為只含有一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的等效動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)動(dòng)只含有一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的等效動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)動(dòng)能定理，可建立兩種形式的等效動(dòng)力學(xué)模型的運(yùn)能定理，可建立兩種形式的等效動(dòng)力學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)方程，由這些

16、運(yùn)動(dòng)方程可描述機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方程，由這些運(yùn)動(dòng)方程可描述機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并解出所需要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。規(guī)律，并解出所需要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。12.3.2機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程的解法機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程的解法 建立及其運(yùn)動(dòng)方程后，便可求出在已知力作用建立及其運(yùn)動(dòng)方程后，便可求出在已知力作用下機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。下機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。1.解析法解析法（1）求等效構(gòu)件角速度）求等效構(gòu)件角速度022000022JWJMdJJJ（2）求等效構(gòu)件的角加速度）求等效構(gòu)件的角加速度dd（3）求機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間）求機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間001ttd2.圖解法圖解法 在大多數(shù)工程問題中，因外力的變化比較復(fù)雜，在大多數(shù)工程問題中，因外力的變化比較復(fù)雜，且等效力

17、矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等的關(guān)系是通過線圖且等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等的關(guān)系是通過線圖或表格的形式給出，此時(shí)用圖解法求解也很方便，或表格的形式給出，此時(shí)用圖解法求解也很方便，但精度較差。但精度較差。（1）求曲線）求曲線 ( ) JEMdJ220由公式由公式知，當(dāng)從機(jī)器起動(dòng)開始算起，等效構(gòu)件的角速度知，當(dāng)從機(jī)器起動(dòng)開始算起，等效構(gòu)件的角速度只與動(dòng)能只與動(dòng)能E和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J有關(guān)，可通過有關(guān)，可通過)(EE和和)(JJ 確定確定)(等效驅(qū)動(dòng)力矩曲線等效驅(qū)動(dòng)力矩曲線等效阻力矩曲線等效阻力矩曲線驅(qū)動(dòng)力矩與阻力矩驅(qū)動(dòng)力矩與阻力矩相減相減將將M曲線積分或用曲線積分或用圖解法、面積儀直圖解法、面積儀直接測(cè)量在接

18、測(cè)量在0至至曲曲線線M與橫坐標(biāo)所包與橫坐標(biāo)所包含的正、負(fù)面積代含的正、負(fù)面積代數(shù)和的絕對(duì)值數(shù)和的絕對(duì)值A(chǔ)（mm2）。橫坐標(biāo)）。橫坐標(biāo)以上為正，以下為以上為正，以下為負(fù)。負(fù)。因?yàn)槠饎?dòng)前和停車后機(jī)器的動(dòng)能均為零，所以在因?yàn)槠饎?dòng)前和停車后機(jī)器的動(dòng)能均為零，所以在機(jī)器的整個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)力矩所做功與阻力機(jī)器的整個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)力矩所做功與阻力矩需所做功相等，即圖中正面積之和應(yīng)等于負(fù)面矩需所做功相等，即圖中正面積之和應(yīng)等于負(fù)面積之和。同樣在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)開始時(shí)積之和。同樣在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)開始時(shí)和終了時(shí)，機(jī)器的動(dòng)能相等，所以在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循和終了時(shí)，機(jī)器的動(dòng)能相等，所以在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中驅(qū)動(dòng)

19、力矩所做的功與阻力矩所做的功相等，環(huán)中驅(qū)動(dòng)力矩所做的功與阻力矩所做的功相等，即圖中該區(qū)間的正面積之和應(yīng)等于負(fù)面積之和。即圖中該區(qū)間的正面積之和應(yīng)等于負(fù)面積之和。JEMdJ220將相對(duì)應(yīng)的將相對(duì)應(yīng)的E和和J值代人上式即可值代人上式即可求得等效構(gòu)件的求得等效構(gòu)件的角速度角速度，在作，在作出出（）曲線書）曲線書上圖上圖12-8，可看，可看出，每經(jīng)過一個(gè)出，每經(jīng)過一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)運(yùn)動(dòng)循環(huán),重復(fù)重復(fù)變化一次變化一次等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量曲線等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量曲線（2）求角加速度曲線）求角加速度曲線)(將將圖解微分一次即得曲線圖解微分一次即得曲線)(dddd（3）求曲線求曲線)(tt )(tt dtt010由公式由公式求得。

20、求得。12.4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)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)一、一、調(diào)節(jié)方法：飛輪調(diào)速調(diào)節(jié)方法：飛輪調(diào)速原理原理：實(shí)質(zhì)上是增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。裝上飛輪：實(shí)質(zhì)上是增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。裝上飛輪后，在一個(gè)周期的某一時(shí)間間隔內(nèi)，當(dāng)輸入功大后，在一個(gè)周期的某一時(shí)間間隔內(nèi)，當(dāng)輸入功大于輸出功時(shí)，多余的功一部分使系統(tǒng)加速，另一于輸出功時(shí)，多余的功一部分使系統(tǒng)加速，另一部分被飛輪吸收以動(dòng)能形式儲(chǔ)存起來。反之，當(dāng)部分被飛輪吸收以動(dòng)能形式儲(chǔ)存起來。反之，當(dāng)輸入功小于輸出功時(shí)，機(jī)械減速，飛輪釋放儲(chǔ)存輸入功小于輸出功時(shí)，機(jī)械減速，飛輪釋放儲(chǔ)存的動(dòng)能以補(bǔ)充系統(tǒng)的動(dòng)力。加大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只能的動(dòng)

21、能以補(bǔ)充系統(tǒng)的動(dòng)力。加大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只能使系統(tǒng)增速和減速的幅度減小，降低周期性速度使系統(tǒng)增速和減速的幅度減小，降低周期性速度波動(dòng)的程度，但不能保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度絕對(duì)不變，波動(dòng)的程度，但不能保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度絕對(duì)不變，不能調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)。不能調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)。二、設(shè)計(jì)指標(biāo)二、設(shè)計(jì)指標(biāo)平均角速度平均角速度01pmpd 由于實(shí)際平均角速度很難求，工程中常用算術(shù)平由于實(shí)際平均角速度很難求，工程中常用算術(shù)平均角速度來近似地代替實(shí)際的平均角速度均角速度來近似地代替實(shí)際的平均角速度maxmin2m一般原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的一般原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的名牌上標(biāo)注的就是，即名牌上標(biāo)注的就是，即“名義速度名義速度”。當(dāng)角速

22、。當(dāng)角速度變化不大時(shí)可以代替度變化不大時(shí)可以代替實(shí)際平均角速度，其誤實(shí)際平均角速度，其誤差很小。差很小。絕對(duì)不均勻度：絕對(duì)不均勻度：機(jī)器主軸的最大角速度與最小角機(jī)器主軸的最大角速度與最小角速度之差，其值表示機(jī)器主軸速度波動(dòng)的大小。速度之差，其值表示機(jī)器主軸速度波動(dòng)的大小。運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)：運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的絕對(duì)不均勻度對(duì)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的絕對(duì)不均勻度對(duì)機(jī)器的平均角速度之比，其值衡量機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均機(jī)器的平均角速度之比，其值衡量機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻程度。勻程度。maxminm若已知若已知m和和和可得和可得max12mmin12m222maxmin2mm和和表達(dá)了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的好壞，是設(shè)計(jì)飛輪時(shí)的設(shè)表達(dá)

23、了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的好壞，是設(shè)計(jì)飛輪時(shí)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。書計(jì)指標(biāo)。書p443給出幾種機(jī)器的給出幾種機(jī)器的值。值。12.5飛輪設(shè)計(jì)飛輪設(shè)計(jì)一、基本問題一、基本問題飛輪設(shè)計(jì)的基本問題是根據(jù)機(jī)器實(shí)際所需的平均飛輪設(shè)計(jì)的基本問題是根據(jù)機(jī)器實(shí)際所需的平均速度和許可的不均勻系數(shù)來確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量速度和許可的不均勻系數(shù)來確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 設(shè)計(jì)飛輪時(shí)研究的范圍是在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)期的任一設(shè)計(jì)飛輪時(shí)研究的范圍是在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)期的任一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，對(duì)于在等效構(gòu)件上安裝了飛輪的個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，對(duì)于在等效構(gòu)件上安裝了飛輪的機(jī)器，其等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為機(jī)器，其等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為FCVFRJJJJJJ此時(shí)機(jī)器的總動(dòng)能為此時(shí)機(jī)器的總動(dòng)能為2211

24、22FRFREJJEE221122FFbREJEEJ221122FFbREJEEJ公式表達(dá)了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角公式表達(dá)了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度的關(guān)系，速度的關(guān)系，E如圖，是如圖，是由等效力矩曲線求出剩余由等效力矩曲線求出剩余功得到。因此，求飛輪轉(zhuǎn)功得到。因此，求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法也是根據(jù)驅(qū)動(dòng)慣量的方法也是根據(jù)驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩隨不同參動(dòng)力矩和阻力矩隨不同參數(shù)變化而異的。數(shù)變化而異的。二、力是機(jī)構(gòu)位置函數(shù)時(shí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算法二、力是機(jī)構(gòu)位置函數(shù)時(shí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算法1. 1. 簡(jiǎn)易法簡(jiǎn)易法 略去比較小的略去比較小的VJ2.精確法精確法22290090MMFAAJnn 21max12bREEEJ22min12bREEEJ2maxmax12FFEJ221max2min(max)(min)(max)max(min)min22111()()2FRRmmJEEEEJJ222290090EEEFmgfgfgfJnn飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算 若若 JJF ，則，則 J 通常可忽略不計(jì)，公式可近似寫為通常可忽略不計(jì)，公式可近似寫為 若將上式中平均角速度用平均轉(zhuǎn)速若將上式中平均角速度用平均轉(zhuǎn)速 n (r/min) 取代，取代，則有則有 顯然，忽略顯然，忽略 J 后