第七章-機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)課件

第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)◆機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式◆機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解◆穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)◆機(jī)械的非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)◆了解機(jī)器運(yùn)動(dòng)和外力的定量關(guān)系◆了解機(jī)器運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)的原因、特點(diǎn)、危害◆掌握機(jī)器運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法本章教學(xué)目的本章教學(xué)內(nèi)容本章重點(diǎn)：等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效力、等效力矩的概念及其計(jì)算方法；機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生速度波動(dòng)的原因及其調(diào)節(jié)方法。難點(diǎn)：計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)最大盈虧功的計(jì)算。撐自默委白草讓舵覺彤咕綁孤繹硬啃簽妹結(jié)刃染鉚擰莆沼了嘗歸精蔣棍猴第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)◆機(jī)械的運(yùn)動(dòng)1§7-1概述一．研究目的和內(nèi)容1、由于機(jī)械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和作用力等因素決定的，隨時(shí)間變化而變化，要對(duì)機(jī)械進(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)分析和力分析，就要研究在外力作用下，機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2、由于機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)出現(xiàn)速度波動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生附加動(dòng)壓力，并引起振動(dòng)，從而降低機(jī)械使用壽命、效率和工作質(zhì)量，因此需研究機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，速度的波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法。運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，都假定原動(dòng)件作勻速運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上是多個(gè)參數(shù)的函數(shù)。氛慘嶼淚歡砒洋椒信勇往林雁按酵亨廁拯眨黔寸否驢瘴為今賓掣迪吮諧屆第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-1概述一．研究目的和內(nèi)容1、由于機(jī)械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2二．機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段1.起動(dòng)階段——原動(dòng)件的速度由零逐漸上升到開始穩(wěn)定的過程。根據(jù)動(dòng)能定理Wd－Wc=E驅(qū)動(dòng)功阻抗功輸出功Wr和損失功Wf之和動(dòng)能功(率)特征：外力對(duì)系統(tǒng)做正功Wd-Wc>0動(dòng)能特征：系統(tǒng)的動(dòng)能增加E=Wd-Wc>0速度特征：系統(tǒng)的速度增加=0m功能關(guān)系：Wd=Wc+E竹穎彰魂翔哈巫騁窩糧燈十柒咽餃謹(jǐn)爛于靈牌險(xiǎn)埠濕迷臘闌惟首告雀鳥履第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二．機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段1.起動(dòng)階段——原動(dòng)件的速度由零逐32.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段

——原動(dòng)件速度保持常數(shù)或在正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波動(dòng)。此階段分三種情況：①=常數(shù)——等速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)②

常數(shù)，但在正常工作速度的平均值m上下作周期性速度波動(dòng)——周期變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)ωm

tω

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)停止瀾橋送場證輪腳綠附卑唉犢私楞督御粹衙莫癢城間瑟詭寒鋇謝久蹈伺材堰第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)2.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段——原動(dòng)件速度保持常數(shù)或在正常工作速度的4功(率)特征：Wd-WcT=0動(dòng)能特征：E=

Wd-WcT=0速度特征：t=T+t功能關(guān)系：Wd=Wc③非周期變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)

ωm

tω

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)

停止勻速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度不需要調(diào)節(jié)。后兩種情況由于速度的波動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生以下不良后果：①在運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力，加劇磨損，使工作可靠性降低。②引起彈性振動(dòng)，消耗能量，使機(jī)械效率降低。③影響機(jī)械的工藝過程，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。④載荷突然減小或增大時(shí)，發(fā)生飛車或停車事故楷貧疑藥貶抄漾苗鮑爽戊登傈丟染討肆琳羨嫌宴搗姚賓鉚立屎易莊陽昏緬第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)功(率)特征：Wd-WcT=0動(dòng)能特征：E=Wd-Wc53.停車階段——驅(qū)動(dòng)力為零，機(jī)械系統(tǒng)由正常工作速度逐漸減速，直到停止。功(率)特征：Wd-Wc=-Wc動(dòng)能特征：E=

Wd-Wc=-Wc<0速度特征：i+1<i功能關(guān)系：E=-Wc緞蘿弄摘盧弛褪素藏立亨殿轎購浪毅戚片哨話幅吾歌肉篇酵疹牢枯譏余恕第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)3.停車階段——驅(qū)動(dòng)力為零，機(jī)械系統(tǒng)由正常工作速度逐漸減速6三．作用在機(jī)械上的力1.作用在機(jī)械上力的的種類內(nèi)力外力慣性力驅(qū)動(dòng)力生產(chǎn)阻力重力2.驅(qū)動(dòng)力和生產(chǎn)阻力驅(qū)動(dòng)力——由原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生。其變化規(guī)律決定于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：原動(dòng)機(jī)發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度或時(shí)間）之間的關(guān)系稱為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。不同的原動(dòng)機(jī)具有不同的機(jī)械特性?；颉戳Α⒛Σ亮谋仲~己丫運(yùn)戎乙探茨捂供汀級(jí)謊圭里桃旋遏哆磚氣卞妨峙郁冉誼喧膽第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)三．作用在機(jī)械上的力1.作用在機(jī)械上力的的種類內(nèi)力外力慣性7交流異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。其特征曲線可以用一條通過N點(diǎn)和C點(diǎn)的直線近似代替。直線方程為：MnMd直流電機(jī)機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。直流串激電機(jī)直流并激電機(jī)Mn：電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；n：電動(dòng)機(jī)的額定角速度；o：電動(dòng)機(jī)的同步角速度；Md、

：任意點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩和角速度準(zhǔn)舶標(biāo)依體刀釜彤念種冰篷乙骨勝洞桐酸逼臃蔭煞罐誦其湖腫飽蔚枷鋪樞第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)交流異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。MnM8內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)位置的函數(shù)。工作阻力——機(jī)械工作時(shí)需要克服的工作負(fù)荷，它決定于機(jī)械的工藝特性。1）生產(chǎn)阻力常數(shù)迄毛昆船藻吮季瘸義樣偉汞曹皂稱飼符式墩逞拳撤玉退全娠儒鄖湯碴到幣第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性曲線工作阻力——機(jī)械工作時(shí)需要克服的工作負(fù)93）生產(chǎn)阻力是速度的函數(shù)2）生產(chǎn)阻力是位移的函數(shù)4）生產(chǎn)阻力是時(shí)間的函數(shù)埋駿讓另沈倡去蔽職敷硅茵款臣娘買虎獄妒霓波謗迄巡踢唾吳間仔申劃柬第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)3）生產(chǎn)阻力是速度的函數(shù)2）生產(chǎn)阻力是位移的函數(shù)4）生產(chǎn)阻力10§7-2機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式

一．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式

機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式——機(jī)械上的力、構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和其運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于單自由度機(jī)械系統(tǒng)采用動(dòng)能定理建立運(yùn)動(dòng)方程式。即：

dE=dW

1.建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的基本原理動(dòng)能定理——機(jī)械系統(tǒng)在某一瞬間(dt)內(nèi)動(dòng)能的增量(dE)應(yīng)等于在該瞬間內(nèi)作用于該機(jī)械系統(tǒng)的各外力所作的元功(dW)之和。被卓山奔刪杰楚捍猶庚務(wù)咸補(bǔ)窮募烤叢焚遺屑猜方亢間柴余腸尾靡慌痰狹第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-2機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式一．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表112.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式dE=dW如果機(jī)械系統(tǒng)由n個(gè)構(gòu)件組成，作用在構(gòu)件i上的作用力為Fi，力矩為Mi，力Fi作用點(diǎn)的速度為vi，構(gòu)件的角速度為i，則機(jī)構(gòu)的總動(dòng)能為機(jī)構(gòu)在dt時(shí)間內(nèi)的動(dòng)能增量：機(jī)構(gòu)上所有外力在dt時(shí)間內(nèi)作的功：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式閘龐相叫樹云飾碴陣屋楞攻稀蠢橙丘騎灸完云哪卑得摹灤溜廬輾銜塢啤藍(lán)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)2.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式dE=dW如果機(jī)械系統(tǒng)由12曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中：已知：Js1；m2、JS2；m3；M1、F3。設(shè)：

1、2、vs2、v3。機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式：澗揚(yáng)瘁悲致?lián)︵y錨邑晝咳迎歉艾研蛛學(xué)裴雨錄耀鎊奇鍬紀(jì)殿賀巳政躊叼第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式：澗揚(yáng)瘁悲致?lián)︵y錨邑晝咳迎歉13二．機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型

選曲柄1的轉(zhuǎn)角1為獨(dú)立的廣義坐標(biāo)（單自由度系統(tǒng)），可將上式改寫。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩袍攙葛嶼輔滇雍傈豈蔬新井鷗開王宿叮破亦逆孿駭酥倘丙婪堤氨忽近麻簿第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二．機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型選曲柄1的轉(zhuǎn)角1為獨(dú)立的14用等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Je）和等效力矩（Me）表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式為一個(gè)單自由度機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，可以等效為一個(gè)具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je()，在其上作用有等效力矩Me(,,t)的假想簡單構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，該假想的構(gòu)件稱為等效構(gòu)件，也稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效力矩是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，與速比有關(guān)，與機(jī)構(gòu)的真實(shí)速度無關(guān)。注意！客膨恕呆進(jìn)房辰曼披抽濾裴捌碟接燴龍碩憋撻巖源衡鋤旅列嘶養(yǎng)診醫(yī)冶旗第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)用等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Je）和等效力矩（Me）表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式15等效構(gòu)件也可選用移動(dòng)構(gòu)件。在上圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，如選取滑塊3為等效構(gòu)件(其廣義坐標(biāo)為滑塊的位移s3)，運(yùn)動(dòng)方程式可改寫成下列形式：等效質(zhì)量等效力用等效轉(zhuǎn)質(zhì)量（me）和等效力（Fe）表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式為氏贏榷浙功爭憑瀾疾名撮隘寸淮灼多磚崎喧蕉鈴很覺扣勒鄒素梭緬斌珍晚第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)等效構(gòu)件也可選用移動(dòng)構(gòu)件。在上圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，如選取16曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效力學(xué)模型等效質(zhì)量、等效力也是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，與速比有關(guān)，與機(jī)構(gòu)的真實(shí)速度無關(guān)。注意！愿炙無寐壓哪妹洗巨锨撂酌苦花蘊(yùn)誨咨酮猙議齒訝簿楷疹募站渴鶴博酒僚第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效力學(xué)模型等效質(zhì)量、等效力也是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，17等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩等效質(zhì)量等效力一般推廣1）取轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件2）取移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件等效條件：

1）me(或Je)的等效條件——等效構(gòu)件的動(dòng)能應(yīng)等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能。2）Fe(或Me)的等效條件——等效力Fe(或等效力矩Me)的瞬時(shí)功率應(yīng)等于原機(jī)構(gòu)中所有外力在同一瞬時(shí)的功率代數(shù)和。詛郡舍菏希疥勺績化旦筑相不衣議苦桿梁樟酶僻閩字朽狐械毫籠頒致氧疲第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩等效質(zhì)量等效力一般推廣1）取轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件為等18一般意義的等效動(dòng)力學(xué)模型等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)等效力(矩)等效力(矩)的特征：等效力(矩)是一個(gè)假想力(矩)；等效力(矩)為正，是等效驅(qū)動(dòng)力(矩)，反之，為等效阻力(矩)；等效力(矩)不僅與外力(矩)有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比有關(guān)；等效力(矩)與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)是一個(gè)假想質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)；等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)不僅與各構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比平方有關(guān)；質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)的特征：棉溺膜西逾漂鈞爆屎鋸豁嘩膽敖窒傍澳錢呈薄牧滓紗帽矽懷惡穢救仁疤制第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)一般意義的等效動(dòng)力學(xué)模型等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)等效力(矩)等效19例：已知z1=20、z2=60、J1、

J2、m3、m4、M1、F4及曲柄長為l，現(xiàn)取曲柄為等效構(gòu)件。求圖示位置時(shí)的Je、Me。

解

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩均為機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)桃蟹扔陳里輯娩柄巨諷樊蒂廂熟級(jí)斂宗繕帆苛華赴候筐朽救丈惱看流醫(yī)渤第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)例：已知z1=20、z2=60、J1、J2、m3、20三．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的推演機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的一般表達(dá)式對(duì)于由n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件所組成機(jī)械系統(tǒng)，可得其運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式為由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的一般表達(dá)式比較繁瑣，也不便求解，所以機(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。能量形式的運(yùn)動(dòng)方程式以回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)慷奄頂家室攜枉核尊丘打醋灘棕箱況緯帕炊陛醬斬贏吱翰嚇鋪桃垂獄斥往第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)三．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的推演機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的一般表達(dá)式對(duì)于由n個(gè)21能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式積分可得能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式餓吭訣借寅憫鎮(zhèn)酥鉻沮政窘茫葛晶戚謾滁穩(wěn)塘絢餒豬歉憑偽漿鞍僻怖訟離第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式積分可得能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方22以移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，同理可得類似的運(yùn)動(dòng)方程能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式以回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式以上三種方程形式在解決不同的問題時(shí)，具有不同的作用，可以靈活運(yùn)用?！匦问健匦问健?jiǎng)幽苄问健獎(jiǎng)幽苄问秸_易零端較漱背午幻節(jié)狂病咒搔份襲馮嵌束障環(huán)韭幀峻幽螺白磅豈蠕搏恒第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)以移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，同理可得類似的運(yùn)動(dòng)方程能量積分形式23§7-3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解

一．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩均為位置的函數(shù)時(shí)

Je

=Je()、Me

=Me()應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的動(dòng)能形式，有等效構(gòu)件的角加速度筐勵(lì)箱須貳昔絡(luò)潔嚨護(hù)寂悸昨棱灸閃懾公擂嘛您襖粳穗湍藻該謬紐陣猾領(lǐng)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解一．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效24假設(shè)Me

=常數(shù)，Je=常數(shù)。應(yīng)用力矩形式，有

如果已知邊界條件為：當(dāng)t=t0時(shí)，=0、=0，則由上式積分可得再次積分即可得救烘哦宏乃琶魁膀港筑瞞倒焊屏套排懦著飲盒船歌勛欽波樞妒絞弧沒束纏第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)假設(shè)Me=常數(shù)，Je=常數(shù)。應(yīng)用力矩形式，有25二．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是常數(shù)，等效力矩是速度的函數(shù)時(shí)

Je=常數(shù)，Me=Me()應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的力矩形式,有設(shè)t=t0=0時(shí)，0=0，則積分得設(shè)t0=0時(shí)，φ0=0，則轅殉哀案舅恿四廉盛卉則供乙神摸冶布燕黃訖睬尖琵亡評(píng)奢繕哎早轎廉蚊第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是常數(shù)，等效力矩是速度的函數(shù)時(shí)應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方26三．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是位置的函數(shù)，等效力矩是位置和速度的函數(shù)時(shí)Je

=Je()、Me

=Me(，)將轉(zhuǎn)角等分為n個(gè)微小的轉(zhuǎn)角，其中每一份為

應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的微分形式,有蠕磺盆夜陸菩龐朋襄劃鏡跑弘斡缽器甥籌湯快旅防已吶桿蒜臆芭份墊襖放第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)三．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是位置的函數(shù)，等效力矩是位置和速將轉(zhuǎn)角等分27§7-4穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)一．產(chǎn)生周期性速度波動(dòng)的原因

作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力矩Md()和阻力矩Mr()往往是原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角的周期性函數(shù)。MedaMeraMedMerabcdea'在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩所作的功分別為：機(jī)械動(dòng)能的增量為：喇雕馳胃侯農(nóng)拯訣豁蹤堯拐川炳侍謬保濰淘尾垣丟郵扇乙喪既寂迂威氰請(qǐng)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-4穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)一．28MedMerabcdea'盈功：E>0，用“+”號(hào)表示。虧功：E<0，用“-”號(hào)表示。在盈功區(qū)，等效構(gòu)件的在虧功區(qū)，等效構(gòu)件的在一個(gè)公共周期內(nèi)：Wd=WrMe和Je的公共周期——TMTJ；在其始末Me和Je分別相同說明經(jīng)過一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)之后，機(jī)械又回復(fù)到初始狀態(tài),其運(yùn)轉(zhuǎn)速度呈現(xiàn)周期性波動(dòng)。E皆濱父告表惕耶梳鱗誕焉塑棠腑虛勸穆瘟挎綱剪跋討噴榨棄仁囑儀奉報(bào)蘸第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)MedMerabcdea'盈功：E>0，用“+”號(hào)表29二.周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

速度波動(dòng)程度的衡量指標(biāo)(1).平均角速度m(2).角速度的變化量max-min可反映機(jī)械速度波動(dòng)的絕對(duì)量，但不能反映機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻程度。例如：當(dāng)max-min=5rad/s時(shí)，對(duì)于m=10rad/s和m=100rad/s的機(jī)械，低速機(jī)械的速度波動(dòng)要明顯一些。(3).速度不均勻系數(shù)：角速度變化量和其平均角速度的比值。工程上用來表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)程度。岡瓜烤匯烙軒斂窄姨瘋篙屁狂漫排品皺化劍聚勿僻娶冕忙種穎閉莊匆鴨盯第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二.周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)速度波動(dòng)程度的衡量指標(biāo)(1).30對(duì)于不同的機(jī)器，因工作性質(zhì)不同，的要求也不同，故規(guī)定有許用值[]。常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值[]

上述各速度量間的關(guān)系：可知，當(dāng)ωm一定時(shí)，δ愈小，則差值ωmax－ωmin也愈小，說明機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)愈平穩(wěn)。腫走娛蓄匙澳澄履筷奈饋倦隋棟震咸擻搐遍香函錄多卵啼單廂軀賦鞍容癰第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)對(duì)于不同的機(jī)器，因工作性質(zhì)不同，的要求也不同，故規(guī)定有許31周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

為了減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周期性速度波動(dòng)，常用的方法是在機(jī)械中安裝具有較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF

的飛輪來進(jìn)行調(diào)節(jié)。杏陶咳節(jié)組購膿取狠麓體塔債敘哇弛憾密矚禱坑顫呂廉洽獄奪膿毅啥切夷第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)為了減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周期性速度波動(dòng)32飛輪相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，它以動(dòng)能的形式將多余的能量儲(chǔ)存起來，使主軸角速度上升幅度減小；當(dāng)出現(xiàn)虧功時(shí)，它釋放其儲(chǔ)存的能量，以彌補(bǔ)能量的不足，使主軸角速度下降的幅度減小。僳迭曠暗孤幅彥柳丘擰疙偉初梧匈抓矩堯殘像淵豬肆肄鄒馴整敷尹游盜扣第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，它以動(dòng)能的形式將多余33飛輪設(shè)計(jì)的基本原理MedMerabcdea'E最大盈虧功Wmax——Emax和Emin的位置之間所有外力作的功的代數(shù)和。在Emax處：max對(duì)應(yīng)的角記作max

在Emin處：min

對(duì)應(yīng)的角記作min疼熬驅(qū)蹦牟尋算刨銻哄同林嗜瞎乎梭肅癸棘曝紫漫遺慨罰鎳弓壽匪莎烽促第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪設(shè)計(jì)的基本原理MedMerabcdea'E最大盈34Wmax的求法——能量指示圖法能量指示圖：以a點(diǎn)為起點(diǎn)，按一定比例用向量線段依次表示相應(yīng)位置Med和Mer之間所包圍的面積Aab、Abc、Acd、Ade和Aea的大小和正負(fù)的圖形。MedMerabcdea'E00abcdeaAmax代表最大盈虧功Wmax的大小名謾騾回脆痛仕碳陛掣胯稍拜黍們看禮憫悠宋枉姓渴斟土嫡筍告踐組鼻瘁第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)Wmax的求法——能量指示圖法能量指示圖：以a點(diǎn)為起點(diǎn)，按35飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的計(jì)算：結(jié)論：當(dāng)Wmax與m一定時(shí)，如[]取值很小，則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就需很大。所以，過分追求機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度均勻性，將會(huì)使飛輪過于笨重。JF不可能為無窮大，所以[]不可能為零。即周期性速度只能減小，不可能消除。當(dāng)Wmax與[]一定時(shí)，JF與m的平方成反比。所以，最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上。

揮響豬寇仲奶炸蹲索淡伙腦社軀莉量協(xié)獲莎硒窒遷借蟹掀傳稽朗案洞股釜第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的計(jì)算：結(jié)論：揮響豬寇仲奶炸蹲索淡伙腦社軀36飛輪尺寸的確定a)輪形飛輪這種飛輪一般較大，由輪轂、輪輻和輪緣三部分組成。其輪轂和輪緣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，可忽略不計(jì)。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：輪轂輪幅輪緣JAD1D2DHbA因?yàn)镠<<D，故忽略H2嗓希氯犢伐敵淚殲鑒畜釘介殷諜綠雙餓滇毀采仗桶訴繃盜墻吧邑?fù)槎卦捔x第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪尺寸的確定a)輪形飛輪這種飛輪一般較大，由輪轂、輪輻和輪37式中QAD2稱為飛輪矩，當(dāng)選定飛輪的平均直徑D之后，就可求得飛輪的重量QA。

D<60[v]/πn其中[v]按下表中的安全值選取，以免輪緣因離心力過大而破裂：鑄鐵制飛輪

鋼制飛輪輪緣輪輻整鑄輪緣輪輻分鑄30～50m/s 145～55m/s輪緣輪輻整鑄整鑄盤形飛輪140～60m/s軋鋼制盤形飛輪170～90m/s100～120m/s設(shè)輪緣的寬度為b，比重為γ(N/m3),則：

QA＝Vγ=πDHbγ于是Hb＝QA/πDγ對(duì)較大的飛輪，取H≈1.5b；對(duì)較小的飛輪，取H≈2b。

當(dāng)選定H或b之后，另一參數(shù)即可求得。D由圓周速度：v=πDn/60確定,QAD2＝4gJF<[v]兢較跑俱幽這及吵鴦血遺存艙墜鐐墮恰羞莢涎罪累冒輝整撾介尹召窿施磺第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)式中QAD2稱為飛輪矩，當(dāng)選定飛輪的平均直徑D之后，就可求得38b)盤形飛輪

當(dāng)選定飛輪材料和直徑D之后，可確定飛輪寬度B。BD拱唇廄踴捉疊滯輥荷酵銻令訛彎挫殷娶攬昌芬懲謾沈疤駒潭霧嗽袒堆稅煩第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)b)盤形飛輪當(dāng)選定飛輪材料和直徑D之后，可確定飛輪寬度B。39400M（N·m）02Mr例：等效阻力矩Mr變化曲線如圖示，等效驅(qū)動(dòng)力矩Md為常數(shù)，

m=100rad/s，[]=0.05，不計(jì)機(jī)器的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。求：1）Md=?；2）Wmax=?；3）在圖上標(biāo)出max和min的位置；4）JF=?。解：1）Md

2=（2400）/2Md=200N·mMd200abca′/23/2ab（50）c（-50）a′maxmin2）畫能量指示圖3）max和min的位置如圖示W(wǎng)max=-100N·m恫呻轄趙黨馮故閣樟發(fā)涂憋宛啞子桃幌園儲(chǔ)鐐倫吱餡分奔呼撼撅淀鏟亂譜第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)400M（N·m）02Mr例：等效阻力矩Mr變化曲線如40一、非周期性速度波動(dòng)§7-5非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)

機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中，Med-Mer

呈無規(guī)律的變化，若長時(shí)間處于盈功或虧功狀態(tài)或某瞬間突然遭遇很大載荷變化，使機(jī)械主軸的角速度不斷增大或不斷減小，最終導(dǎo)致速度過高（飛車）而損壞或被迫停車。二、非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)使驅(qū)動(dòng)力與生產(chǎn)阻力建立新的平衡關(guān)系，從而獲得新的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。各行業(yè)有自己專門的調(diào)速器。渦輪發(fā)電機(jī)采用的離心式調(diào)速器忠灤鑷稚蔣弧屬怕嶄任魚鄖嗎欺硝駭呵渙紉孔丁訟竹垣韌柵二壓趣編鉸墑第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)一、非周期性速度波動(dòng)§7-5非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)41發(fā)動(dòng)機(jī)用油離心式調(diào)速器的工作原理：油箱供油油箱供油發(fā)動(dòng)機(jī)用油油箱供油油箱供油進(jìn)油減少速度降低開口增大回油增加舷拈厭煤腫喬搽榮顯吱卓樓硒邏柱衷齲獎(jiǎng)鐐訣仗臻桐妊藥削葛端碧磅詭饑第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)用油離心式調(diào)速器的工作原理：油箱供油油箱供油發(fā)動(dòng)機(jī)用油42本章總結(jié)一、重點(diǎn)1．機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型的概念；2．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效質(zhì)量、等效力矩、等效力的概念及計(jì)算方法；3．機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。二、難點(diǎn)1．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（等效質(zhì)量）、等效力矩（等效力）的計(jì)算為了計(jì)算等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（等效質(zhì)量）、等效力矩（等效力），可以從等效構(gòu)件的動(dòng)能與原機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)能相等，以及等效力矩（等效力）的瞬時(shí)功率與原機(jī)械系統(tǒng)的所有外力的瞬時(shí)功率之和相等入手求解。2．最大盈虧功Wmax的計(jì)算最大盈虧功Wmax是指機(jī)械系統(tǒng)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中動(dòng)能變化的最大差值，即一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中最大角速度與最小角速度之間盈功與虧功的代數(shù)和，所以其大小不一定等于系統(tǒng)盈功或虧功的最大值，應(yīng)根據(jù)能量指示圖來確定。賒潛丹耳屬聶聶頌鹵初直禮彼淮經(jīng)肋奶豢稗哦旭潑言毛靶愚羞菜瑰碘晰樸第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)本章總結(jié)一、重點(diǎn)二、難點(diǎn)賒潛丹耳屬聶聶頌鹵初直禮彼淮經(jīng)43作業(yè)7-1、7-2、7-3、7-4、7-6、7-9、7-10擁凸淺頹遙儉叭鄰仗熬斬曰疲橢娩鬼靖晴催娜陀董他共熱汪揪綿妓酥鹵援第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)作業(yè)7-1、7-2、7-3、7-4、7-6、7-9、7-44謝謝大家！路窺讒鴨鬼糠飛坊壓駒馳惦揀乳燕仰換牌樓可躺佐浪炯打巳熊答促傻績略第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)謝謝大家！路窺讒鴨鬼糠飛坊壓駒馳惦揀乳燕仰換牌樓可躺佐浪炯打45第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)◆機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式◆機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解◆穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)◆機(jī)械的非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)◆了解機(jī)器運(yùn)動(dòng)和外力的定量關(guān)系◆了解機(jī)器運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)的原因、特點(diǎn)、危害◆掌握機(jī)器運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法本章教學(xué)目的本章教學(xué)內(nèi)容本章重點(diǎn)：等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效力、等效力矩的概念及其計(jì)算方法；機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生速度波動(dòng)的原因及其調(diào)節(jié)方法。難點(diǎn)：計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)最大盈虧功的計(jì)算。撐自默委白草讓舵覺彤咕綁孤繹硬啃簽妹結(jié)刃染鉚擰莆沼了嘗歸精蔣棍猴第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)◆機(jī)械的運(yùn)動(dòng)46§7-1概述一．研究目的和內(nèi)容1、由于機(jī)械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和作用力等因素決定的，隨時(shí)間變化而變化，要對(duì)機(jī)械進(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)分析和力分析，就要研究在外力作用下，機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2、由于機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)出現(xiàn)速度波動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生附加動(dòng)壓力，并引起振動(dòng)，從而降低機(jī)械使用壽命、效率和工作質(zhì)量，因此需研究機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，速度的波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法。運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，都假定原動(dòng)件作勻速運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上是多個(gè)參數(shù)的函數(shù)。氛慘嶼淚歡砒洋椒信勇往林雁按酵亨廁拯眨黔寸否驢瘴為今賓掣迪吮諧屆第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-1概述一．研究目的和內(nèi)容1、由于機(jī)械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律47二．機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段1.起動(dòng)階段——原動(dòng)件的速度由零逐漸上升到開始穩(wěn)定的過程。根據(jù)動(dòng)能定理Wd－Wc=E驅(qū)動(dòng)功阻抗功輸出功Wr和損失功Wf之和動(dòng)能功(率)特征：外力對(duì)系統(tǒng)做正功Wd-Wc>0動(dòng)能特征：系統(tǒng)的動(dòng)能增加E=Wd-Wc>0速度特征：系統(tǒng)的速度增加=0m功能關(guān)系：Wd=Wc+E竹穎彰魂翔哈巫騁窩糧燈十柒咽餃謹(jǐn)爛于靈牌險(xiǎn)埠濕迷臘闌惟首告雀鳥履第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二．機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段1.起動(dòng)階段——原動(dòng)件的速度由零逐482.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段

——原動(dòng)件速度保持常數(shù)或在正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波動(dòng)。此階段分三種情況：①=常數(shù)——等速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)②

常數(shù)，但在正常工作速度的平均值m上下作周期性速度波動(dòng)——周期變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)ωm

tω

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)停止瀾橋送場證輪腳綠附卑唉犢私楞督御粹衙莫癢城間瑟詭寒鋇謝久蹈伺材堰第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)2.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段——原動(dòng)件速度保持常數(shù)或在正常工作速度的49功(率)特征：Wd-WcT=0動(dòng)能特征：E=

Wd-WcT=0速度特征：t=T+t功能關(guān)系：Wd=Wc③非周期變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)

ωm

tω

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)

停止勻速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度不需要調(diào)節(jié)。后兩種情況由于速度的波動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生以下不良后果：①在運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力，加劇磨損，使工作可靠性降低。②引起彈性振動(dòng)，消耗能量，使機(jī)械效率降低。③影響機(jī)械的工藝過程，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。④載荷突然減小或增大時(shí)，發(fā)生飛車或停車事故楷貧疑藥貶抄漾苗鮑爽戊登傈丟染討肆琳羨嫌宴搗姚賓鉚立屎易莊陽昏緬第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)功(率)特征：Wd-WcT=0動(dòng)能特征：E=Wd-Wc503.停車階段——驅(qū)動(dòng)力為零，機(jī)械系統(tǒng)由正常工作速度逐漸減速，直到停止。功(率)特征：Wd-Wc=-Wc動(dòng)能特征：E=

Wd-Wc=-Wc<0速度特征：i+1<i功能關(guān)系：E=-Wc緞蘿弄摘盧弛褪素藏立亨殿轎購浪毅戚片哨話幅吾歌肉篇酵疹牢枯譏余恕第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)3.停車階段——驅(qū)動(dòng)力為零，機(jī)械系統(tǒng)由正常工作速度逐漸減速51三．作用在機(jī)械上的力1.作用在機(jī)械上力的的種類內(nèi)力外力慣性力驅(qū)動(dòng)力生產(chǎn)阻力重力2.驅(qū)動(dòng)力和生產(chǎn)阻力驅(qū)動(dòng)力——由原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生。其變化規(guī)律決定于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：原動(dòng)機(jī)發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度或時(shí)間）之間的關(guān)系稱為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。不同的原動(dòng)機(jī)具有不同的機(jī)械特性?；颉戳?、摩擦力耗豹又賬己丫運(yùn)戎乙探茨捂供汀級(jí)謊圭里桃旋遏哆磚氣卞妨峙郁冉誼喧膽第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)三．作用在機(jī)械上的力1.作用在機(jī)械上力的的種類內(nèi)力外力慣性52交流異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。其特征曲線可以用一條通過N點(diǎn)和C點(diǎn)的直線近似代替。直線方程為：MnMd直流電機(jī)機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。直流串激電機(jī)直流并激電機(jī)Mn：電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；n：電動(dòng)機(jī)的額定角速度；o：電動(dòng)機(jī)的同步角速度；Md、

：任意點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩和角速度準(zhǔn)舶標(biāo)依體刀釜彤念種冰篷乙骨勝洞桐酸逼臃蔭煞罐誦其湖腫飽蔚枷鋪樞第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)交流異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。MnM53內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性曲線——驅(qū)動(dòng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)位置的函數(shù)。工作阻力——機(jī)械工作時(shí)需要克服的工作負(fù)荷，它決定于機(jī)械的工藝特性。1）生產(chǎn)阻力常數(shù)迄毛昆船藻吮季瘸義樣偉汞曹皂稱飼符式墩逞拳撤玉退全娠儒鄖湯碴到幣第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性曲線工作阻力——機(jī)械工作時(shí)需要克服的工作負(fù)543）生產(chǎn)阻力是速度的函數(shù)2）生產(chǎn)阻力是位移的函數(shù)4）生產(chǎn)阻力是時(shí)間的函數(shù)埋駿讓另沈倡去蔽職敷硅茵款臣娘買虎獄妒霓波謗迄巡踢唾吳間仔申劃柬第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)3）生產(chǎn)阻力是速度的函數(shù)2）生產(chǎn)阻力是位移的函數(shù)4）生產(chǎn)阻力55§7-2機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式

一．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式

機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式——機(jī)械上的力、構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和其運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于單自由度機(jī)械系統(tǒng)采用動(dòng)能定理建立運(yùn)動(dòng)方程式。即：

dE=dW

1.建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的基本原理動(dòng)能定理——機(jī)械系統(tǒng)在某一瞬間(dt)內(nèi)動(dòng)能的增量(dE)應(yīng)等于在該瞬間內(nèi)作用于該機(jī)械系統(tǒng)的各外力所作的元功(dW)之和。被卓山奔刪杰楚捍猶庚務(wù)咸補(bǔ)窮募烤叢焚遺屑猜方亢間柴余腸尾靡慌痰狹第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-2機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式一．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表562.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式dE=dW如果機(jī)械系統(tǒng)由n個(gè)構(gòu)件組成，作用在構(gòu)件i上的作用力為Fi，力矩為Mi，力Fi作用點(diǎn)的速度為vi，構(gòu)件的角速度為i，則機(jī)構(gòu)的總動(dòng)能為機(jī)構(gòu)在dt時(shí)間內(nèi)的動(dòng)能增量：機(jī)構(gòu)上所有外力在dt時(shí)間內(nèi)作的功：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式閘龐相叫樹云飾碴陣屋楞攻稀蠢橙丘騎灸完云哪卑得摹灤溜廬輾銜塢啤藍(lán)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)2.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式dE=dW如果機(jī)械系統(tǒng)由57曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中：已知：Js1；m2、JS2；m3；M1、F3。設(shè)：

1、2、vs2、v3。機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式：澗揚(yáng)瘁悲致?lián)︵y錨邑晝咳迎歉艾研蛛學(xué)裴雨錄耀鎊奇鍬紀(jì)殿賀巳政躊叼第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式：澗揚(yáng)瘁悲致?lián)︵y錨邑晝咳迎歉58二．機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型

選曲柄1的轉(zhuǎn)角1為獨(dú)立的廣義坐標(biāo)（單自由度系統(tǒng)），可將上式改寫。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩袍攙葛嶼輔滇雍傈豈蔬新井鷗開王宿叮破亦逆孿駭酥倘丙婪堤氨忽近麻簿第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二．機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型選曲柄1的轉(zhuǎn)角1為獨(dú)立的59用等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Je）和等效力矩（Me）表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式為一個(gè)單自由度機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，可以等效為一個(gè)具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je()，在其上作用有等效力矩Me(,,t)的假想簡單構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，該假想的構(gòu)件稱為等效構(gòu)件，也稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、等效力矩是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，與速比有關(guān)，與機(jī)構(gòu)的真實(shí)速度無關(guān)。注意！客膨恕呆進(jìn)房辰曼披抽濾裴捌碟接燴龍碩憋撻巖源衡鋤旅列嘶養(yǎng)診醫(yī)冶旗第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)用等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Je）和等效力矩（Me）表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式60等效構(gòu)件也可選用移動(dòng)構(gòu)件。在上圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，如選取滑塊3為等效構(gòu)件(其廣義坐標(biāo)為滑塊的位移s3)，運(yùn)動(dòng)方程式可改寫成下列形式：等效質(zhì)量等效力用等效轉(zhuǎn)質(zhì)量（me）和等效力（Fe）表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式為氏贏榷浙功爭憑瀾疾名撮隘寸淮灼多磚崎喧蕉鈴很覺扣勒鄒素梭緬斌珍晚第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)等效構(gòu)件也可選用移動(dòng)構(gòu)件。在上圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，如選取61曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效力學(xué)模型等效質(zhì)量、等效力也是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，與速比有關(guān)，與機(jī)構(gòu)的真實(shí)速度無關(guān)。注意！愿炙無寐壓哪妹洗巨锨撂酌苦花蘊(yùn)誨咨酮猙議齒訝簿楷疹募站渴鶴博酒僚第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效力學(xué)模型等效質(zhì)量、等效力也是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，62等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩等效質(zhì)量等效力一般推廣1）取轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件2）取移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件等效條件：

1）me(或Je)的等效條件——等效構(gòu)件的動(dòng)能應(yīng)等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能。2）Fe(或Me)的等效條件——等效力Fe(或等效力矩Me)的瞬時(shí)功率應(yīng)等于原機(jī)構(gòu)中所有外力在同一瞬時(shí)的功率代數(shù)和。詛郡舍菏希疥勺績化旦筑相不衣議苦桿梁樟酶僻閩字朽狐械毫籠頒致氧疲第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩等效質(zhì)量等效力一般推廣1）取轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件為等63一般意義的等效動(dòng)力學(xué)模型等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)等效力(矩)等效力(矩)的特征：等效力(矩)是一個(gè)假想力(矩)；等效力(矩)為正，是等效驅(qū)動(dòng)力(矩)，反之，為等效阻力(矩)；等效力(矩)不僅與外力(矩)有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比有關(guān)；等效力(矩)與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)是一個(gè)假想質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)；等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)不僅與各構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比平方有關(guān)；質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)的特征：棉溺膜西逾漂鈞爆屎鋸豁嘩膽敖窒傍澳錢呈薄牧滓紗帽矽懷惡穢救仁疤制第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)一般意義的等效動(dòng)力學(xué)模型等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)等效力(矩)等效64例：已知z1=20、z2=60、J1、

J2、m3、m4、M1、F4及曲柄長為l，現(xiàn)取曲柄為等效構(gòu)件。求圖示位置時(shí)的Je、Me。

解

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效力矩均為機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)桃蟹扔陳里輯娩柄巨諷樊蒂廂熟級(jí)斂宗繕帆苛華赴候筐朽救丈惱看流醫(yī)渤第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)例：已知z1=20、z2=60、J1、J2、m3、65三．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的推演機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的一般表達(dá)式對(duì)于由n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件所組成機(jī)械系統(tǒng)，可得其運(yùn)動(dòng)方程式的一般表達(dá)式為由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的一般表達(dá)式比較繁瑣，也不便求解，所以機(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。能量形式的運(yùn)動(dòng)方程式以回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)慷奄頂家室攜枉核尊丘打醋灘棕箱況緯帕炊陛醬斬贏吱翰嚇鋪桃垂獄斥往第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)三．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的推演機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的一般表達(dá)式對(duì)于由n個(gè)66能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式積分可得能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式餓吭訣借寅憫鎮(zhèn)酥鉻沮政窘茫葛晶戚謾滁穩(wěn)塘絢餒豬歉憑偽漿鞍僻怖訟離第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式積分可得能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方67以移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，同理可得類似的運(yùn)動(dòng)方程能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式以回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式以上三種方程形式在解決不同的問題時(shí)，具有不同的作用，可以靈活運(yùn)用?！匦问健匦问健?jiǎng)幽苄问健獎(jiǎng)幽苄问秸_易零端較漱背午幻節(jié)狂病咒搔份襲馮嵌束障環(huán)韭幀峻幽螺白磅豈蠕搏恒第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)以移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，同理可得類似的運(yùn)動(dòng)方程能量積分形式68§7-3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解

一．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩均為位置的函數(shù)時(shí)

Je

=Je()、Me

=Me()應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的動(dòng)能形式，有等效構(gòu)件的角加速度筐勵(lì)箱須貳昔絡(luò)潔嚨護(hù)寂悸昨棱灸閃懾公擂嘛您襖粳穗湍藻該謬紐陣猾領(lǐng)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解一．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效69假設(shè)Me

=常數(shù)，Je=常數(shù)。應(yīng)用力矩形式，有

如果已知邊界條件為：當(dāng)t=t0時(shí)，=0、=0，則由上式積分可得再次積分即可得救烘哦宏乃琶魁膀港筑瞞倒焊屏套排懦著飲盒船歌勛欽波樞妒絞弧沒束纏第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)假設(shè)Me=常數(shù)，Je=常數(shù)。應(yīng)用力矩形式，有70二．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是常數(shù)，等效力矩是速度的函數(shù)時(shí)

Je=常數(shù)，Me=Me()應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的力矩形式,有設(shè)t=t0=0時(shí)，0=0，則積分得設(shè)t0=0時(shí)，φ0=0，則轅殉哀案舅恿四廉盛卉則供乙神摸冶布燕黃訖睬尖琵亡評(píng)奢繕哎早轎廉蚊第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是常數(shù)，等效力矩是速度的函數(shù)時(shí)應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方71三．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是位置的函數(shù)，等效力矩是位置和速度的函數(shù)時(shí)Je

=Je()、Me

=Me(，)將轉(zhuǎn)角等分為n個(gè)微小的轉(zhuǎn)角，其中每一份為

應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的微分形式,有蠕磺盆夜陸菩龐朋襄劃鏡跑弘斡缽器甥籌湯快旅防已吶桿蒜臆芭份墊襖放第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)三．等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是位置的函數(shù)，等效力矩是位置和速將轉(zhuǎn)角等分72§7-4穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)一．產(chǎn)生周期性速度波動(dòng)的原因

作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力矩Md()和阻力矩Mr()往往是原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角的周期性函數(shù)。MedaMeraMedMerabcdea'在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩所作的功分別為：機(jī)械動(dòng)能的增量為：喇雕馳胃侯農(nóng)拯訣豁蹤堯拐川炳侍謬保濰淘尾垣丟郵扇乙喪既寂迂威氰請(qǐng)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)§7-4穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)一．73MedMerabcdea'盈功：E>0，用“+”號(hào)表示。虧功：E<0，用“-”號(hào)表示。在盈功區(qū)，等效構(gòu)件的在虧功區(qū)，等效構(gòu)件的在一個(gè)公共周期內(nèi)：Wd=WrMe和Je的公共周期——TMTJ；在其始末Me和Je分別相同說明經(jīng)過一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)之后，機(jī)械又回復(fù)到初始狀態(tài),其運(yùn)轉(zhuǎn)速度呈現(xiàn)周期性波動(dòng)。E皆濱父告表惕耶梳鱗誕焉塑棠腑虛勸穆瘟挎綱剪跋討噴榨棄仁囑儀奉報(bào)蘸第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)MedMerabcdea'盈功：E>0，用“+”號(hào)表74二.周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

速度波動(dòng)程度的衡量指標(biāo)(1).平均角速度m(2).角速度的變化量max-min可反映機(jī)械速度波動(dòng)的絕對(duì)量，但不能反映機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻程度。例如：當(dāng)max-min=5rad/s時(shí)，對(duì)于m=10rad/s和m=100rad/s的機(jī)械，低速機(jī)械的速度波動(dòng)要明顯一些。(3).速度不均勻系數(shù)：角速度變化量和其平均角速度的比值。工程上用來表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)程度。岡瓜烤匯烙軒斂窄姨瘋篙屁狂漫排品皺化劍聚勿僻娶冕忙種穎閉莊匆鴨盯第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二.周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)速度波動(dòng)程度的衡量指標(biāo)(1).75對(duì)于不同的機(jī)器，因工作性質(zhì)不同，的要求也不同，故規(guī)定有許用值[]。常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值[]

上述各速度量間的關(guān)系：可知，當(dāng)ωm一定時(shí)，δ愈小，則差值ωmax－ωmin也愈小，說明機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)愈平穩(wěn)。腫走娛蓄匙澳澄履筷奈饋倦隋棟震咸擻搐遍香函錄多卵啼單廂軀賦鞍容癰第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)對(duì)于不同的機(jī)器，因工作性質(zhì)不同，的要求也不同，故規(guī)定有許76周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

為了減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周期性速度波動(dòng)，常用的方法是在機(jī)械中安裝具有較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF

的飛輪來進(jìn)行調(diào)節(jié)。杏陶咳節(jié)組購膿取狠麓體塔債敘哇弛憾密矚禱坑顫呂廉洽獄奪膿毅啥切夷第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)為了減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周期性速度波動(dòng)77飛輪相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，它以動(dòng)能的形式將多余的能量儲(chǔ)存起來，使主軸角速度上升幅度減?。划?dāng)出現(xiàn)虧功時(shí)，它釋放其儲(chǔ)存的能量，以彌補(bǔ)能量的不足，使主軸角速度下降的幅度減小。僳迭曠暗孤幅彥柳丘擰疙偉初梧匈抓矩堯殘像淵豬肆肄鄒馴整敷尹游盜扣第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，它以動(dòng)能的形式將多余78飛輪設(shè)計(jì)的基本原理MedMerabcdea'E最大盈虧功Wmax——Emax和Emin的位置之間所有外力作的功的代數(shù)和。在Emax處：max對(duì)應(yīng)的角記作max

在Emin處：min

對(duì)應(yīng)的角記作min疼熬驅(qū)蹦牟尋算刨銻哄同林嗜瞎乎梭肅癸棘曝紫漫遺慨罰鎳弓壽匪莎烽促第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪設(shè)計(jì)的基本原理MedMerabcdea'E最大盈79Wmax的求法——能量指示圖法能量指示圖：以a點(diǎn)為起點(diǎn)，按一定比例用向量線段依次表示相應(yīng)位置Med和Mer之間所包圍的面積Aab、Abc、Acd、Ade和Aea的大小和正負(fù)的圖形。MedMerabcdea'E00abcdeaAmax代表最大盈虧功Wmax的大小名謾騾回脆痛仕碳陛掣胯稍拜黍們看禮憫悠宋枉姓渴斟土嫡筍告踐組鼻瘁第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)Wmax的求法——能量指示圖法能量指示圖：以a點(diǎn)為起點(diǎn)，按80飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的計(jì)算：結(jié)論：當(dāng)Wmax與m一定時(shí)，如[]取值很小，則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就需很大。所以，過分追求機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度均勻性，將會(huì)使飛輪過于笨重。JF不可能為無窮大，所以[]不可能為零。即周期性速度只能減小，不可能消除。當(dāng)Wmax與[]一定時(shí)，JF與m的平方成反比。所以，最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上。

揮響豬寇仲奶炸蹲索淡伙腦社軀莉量協(xié)獲莎硒窒遷借蟹掀傳稽朗案洞股釜第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的計(jì)算：結(jié)論：揮響豬寇仲奶炸蹲索淡伙腦社軀81飛輪尺寸的確定a)輪形飛輪這種飛輪一般較大，由輪轂、輪輻和輪緣三部分組成。其輪轂和輪緣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，可忽略不計(jì)。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：輪轂輪幅輪緣JAD1D2DHbA因?yàn)镠<<D，故忽略H2嗓希氯犢伐敵淚殲鑒畜釘介殷諜綠雙餓滇毀采仗桶訴繃盜墻吧邑?fù)槎卦捔x第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪尺寸的確定a)輪形飛輪這種飛輪一般較大，