機械原理第七版第七章

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1、第七章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)§7-1概述§7-2機械的運動方程式§7-3機械運動方程式的求解§7-4穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下機械的周期性速度波動及其調(diào)節(jié)§7-5機械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)§7-6考慮構(gòu)件彈性時的機械動力學(xué)簡介返回§7-1概述1．本章研究的內(nèi)容及目的（1）研究在外力作用下機械真實運動規(guī)律的求解機構(gòu)的運動規(guī)律通常用其原動件的運動規(guī)律（即位移、速度及加速度）描述。而其真實運動規(guī)律是由其各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量和作用于其上的驅(qū)動力與阻抗力等因素而決定的。上述參數(shù)往往是隨時間而變化的。要對機構(gòu)進行精確的運動分析和力分析，就需要

2、確定原動件的真實運動規(guī)律。這對于機械設(shè)計，特別是高速、重載、高精度和高自動化的機械是十分重要的。（2）研究機械運轉(zhuǎn)速度的波動及其調(diào)節(jié)機械在運轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)速度波動，這種速度波動會導(dǎo)致在運動副中產(chǎn)生附加的動壓力，并引起機械的振動，從而降低機械的壽命、效率和工作質(zhì)量。為了降低機械速度波動的影響，就需要研究其波動和調(diào)節(jié)方法，以便設(shè)法將機械運動速度波動的程度限制在許可的范圍之內(nèi)。（1）起始階段機械的角速度ω由零漸增至ωm，其功能關(guān)系為Wd＝Wc＋E概述(2/6)2．機械運轉(zhuǎn)的三個階段（2）穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段周期變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)ωm＝常數(shù)，而ω作

3、周期性變化；在一個運動循環(huán)的周期內(nèi)，Wd＝Wc。等速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)ω＝ωm＝常數(shù)，Wd≡Wc。（3）停車階段ω由ωm漸減為零；E＝－Wc。3．驅(qū)動力和生產(chǎn)阻力（1）驅(qū)動力所謂機械特性通常是指力（或力矩）和運動參數(shù)（位移、速度、時間等）之間的關(guān)系。1）分類，作用在機械上的力常按其機械特性來分類。概述(3/6)如電動機Md＝Md(ω)OMdω直流并激電動機OMdω直流并激電動機OMdω交流異步電動機常數(shù)位移的函數(shù)速度的函數(shù)如重錘驅(qū)動件Fd＝COFds重錘COFdsFd=Ks彈簧OMdφ內(nèi)燃機如彈簧Fd＝Fd(s)，內(nèi)燃機Md＝Md(φ)驅(qū)動

4、力可分為：概述(4/6)MOωABC交流異步電動機2）驅(qū)動力的表達式當(dāng)用解析法研究機械在外力作用下的運動時，原動機發(fā)出的驅(qū)動力必須以解析式表達。為了簡化計算，常將原動機的機械特性用簡單的多項式來近似表示。Nω0MnωnMdω設(shè)交流異步電動機的額定轉(zhuǎn)矩為Mn，額定角速度為ωn；同步轉(zhuǎn)速為ω0,此時轉(zhuǎn)矩為零。其機械特性曲線BC的部分,又常近似地以直線NC(或拋物線)來代替。其上任意一點所確定的驅(qū)動力矩Md可表達為Md=Mn(ω0－ω)/(ω0－ωn)式中Mn、ω0、ωn可由電動機產(chǎn)品目錄中查出。概述(5/6)驅(qū)動力和生產(chǎn)阻力的確定，涉

5、及到許多專業(yè)知識，已不屬于本課程的范圍。（2）工作阻力機械的執(zhí)行構(gòu)件所承受的生產(chǎn)阻力的變化規(guī)律，常取決于機械工藝過程的特點。按其機械特性來分，生產(chǎn)阻力可分為：如起重機、車床等。如曲柄壓力機、活塞式壓縮機等。如鼓風(fēng)機、離心泵等。如揉面機、球磨機等。說明另外，在本章中認(rèn)為外力是已知的。常數(shù)執(zhí)行構(gòu)件的函數(shù)執(zhí)行構(gòu)件速度的函數(shù)時間的函數(shù)概述(6/6)設(shè)第i個構(gòu)件的作用力為Fi、力矩為Mi，§7-2機械的運動方程式1．機械運動方程的一般表達式研究機構(gòu)的運轉(zhuǎn)問題時，需建立包含作用在機械上的力、構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量和其運動參數(shù)的機械運動方程。對于

6、具有n個活動構(gòu)件的機械，式中Mi與ωi同相時，取“＋”號，反相時，取“－”號。力Fi的作用點的速度為vi、構(gòu)件的角速度為ωi，F(xiàn)i與vi間的夾角為αi。機械運動方程式的一般表達式為SimiJSiFiMiviωiαid[∑(mivsi/2＋Jsiωi/2)]＝[∑(Fivicosαi±Miωi)]dtni=1ni=122例曲柄滑塊機構(gòu)的運動方程的建立2．機械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型對于單自由度的機械，描述它的運動規(guī)律只需一個獨立廣義坐標(biāo)。因此對求解機械在外力作用下的運動規(guī)律時，只要求得該廣義坐標(biāo)隨時間變化的規(guī)律即可。為了求得簡單易解的機

7、械運動方程式，對于單自由度機械系統(tǒng)可先將其簡化為一等效動力學(xué)模型，然后再據(jù)此列出其運動方程式。例曲柄滑塊機構(gòu)的等效動力學(xué)模型機械的運動方程式(2/5)以曲柄為等效構(gòu)件時的等效動力學(xué)模型以滑塊為等效構(gòu)件時的等效動力學(xué)模型（1）等效動力學(xué)模型的概念：結(jié)論：對于一個單自由度機械系統(tǒng)的運動的研究，可簡化為對其一個等效轉(zhuǎn)動構(gòu)件或等效移動構(gòu)件的運動的研究。等效轉(zhuǎn)動慣量（或等效質(zhì)量）是等效構(gòu)件具有的假想的轉(zhuǎn)動慣量（或質(zhì)量），且使等效構(gòu)件所具有的動能應(yīng)等于原機械系統(tǒng)中所有運動構(gòu)件的動能之和。等效力矩（或等效力）是作用在等效構(gòu)件上的一個假想力矩（或

8、假想力），其瞬時功率應(yīng)等于作用在原機械系統(tǒng)各構(gòu)件上的所有外力在同一瞬時的功率之和。我們把具有等效轉(zhuǎn)動慣量（或等效質(zhì)量），其上作用的等效力矩（或等效力）的等效構(gòu)件就稱為原機械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型。機械的運動方程式(3/5)（2）等效動力學(xué)模型的建立首