機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)

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1、第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)§7－1概述§7－2機(jī)械的運(yùn)動方程式§7－3機(jī)械周期性速度波動及其調(diào)節(jié)§7－4機(jī)械非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)內(nèi)容提要1§7－1概述一、研究內(nèi)容1.研究在外力作用下機(jī)械的真實運(yùn)動規(guī)律，目的是為運(yùn)動分析作準(zhǔn)備。2.研究機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動及其調(diào)節(jié)方法，目的是使機(jī)械的轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動，而保證正常工作。前面在運(yùn)動分析及力分析時，都假定原動件作勻速運(yùn)動:ω＝const實際上是多個參數(shù)的函數(shù)：ω＝f(F、M、φ、m、J)一般是隨時間變化的。2二、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程三個階段：啟動、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、停車。穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動tω停止W

2、d―Wr―Wf=E－0>0輸入功大于有效功(阻抗功）與損失功之和。a)啟動階段速度0→ω,動能0→E3ωmtω穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動b)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段在一個循環(huán)內(nèi)有：Wd―Wr―Wf=E－E0＝0②等速穩(wěn)定階段ω＝常數(shù)，任意時刻都有：①周期變速穩(wěn)定階段ω在ωm上下周期波動,ω(t)=ω(t+Tp)△E=0→Wd=Wr+WfWd―Wr―Wf=E－E0＝0→Wd=Wr＋Wfc)停車階段ω→0Wd―Wr―Wf±WG=E－E0<0停止輸入功小于有效功與損失功之和。輸入功總是等于有效功與損失功之和。4速度波動產(chǎn)生的不良后果：①在運(yùn)動副中引起附加動壓力，加劇

3、磨損，使工作可靠性降低。②引起彈性振動，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，發(fā)生飛車或停車事故。為了減小這些不良影響，就必須對速度波動范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。5三、調(diào)節(jié)速度波動的方法機(jī)械出現(xiàn)盈功時，飛輪以動能的形式存儲能量；機(jī)械出現(xiàn)虧功時，飛輪釋放其存儲的能量。1.對周期性速度波動，可在轉(zhuǎn)動軸上安裝一個質(zhì)量較大的回轉(zhuǎn)體（飛輪）達(dá)到調(diào)速的目的。6發(fā)動機(jī)用油油箱供油油箱供油發(fā)動機(jī)用油離心式調(diào)速器的工作原理油箱供油進(jìn)油減少轉(zhuǎn)速降低開口增大回油增加2.對非周期性速度波動，需采用專門的調(diào)速器。78xy1

4、23s2OABφ1一、機(jī)械運(yùn)動方程的一般表達(dá)式定理：機(jī)械系統(tǒng)在時間△t內(nèi)的總動能增量△E應(yīng)等于作用于該系統(tǒng)所有各外力的元功之和△W。舉例：圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件角速度、質(zhì)量、質(zhì)心位置、質(zhì)心速度、轉(zhuǎn)動慣量,驅(qū)動力矩M1，阻力F3，并設(shè)質(zhì)心S1在O點。則：§7－2機(jī)械的運(yùn)動方程式寫成微分形式：dE=dWω2M1ω1vs2F3v391.動能增量：2.外力所作的功：dW=PdtdE=d(J1ω21/23.瞬時功率：P=M1ω1+F3v3cosα3=M1ω1－F3v3＋Js2ω22/2＋m2v2s2/2＋m3v23/2)=(M1ω1+

5、F3v3cosα3)dtxy123s2OABφ1ω2M1ω1vs2F3v3104.運(yùn)動方程為:（機(jī)械上的力、構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量與其運(yùn)動參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系）d(J1ω21/2＋Js2ω22/2＋m2v2s2/2＋m3v23/2)推廣到一般，設(shè)有n個活動構(gòu)件，用Ei表示其動能。則有：＝(M1ω1－F3v3)dt(7-6)11設(shè)作用在構(gòu)件i上的外力為Fi，力矩Mi為，力Fi作用點的速度為vi。則瞬時功率為：機(jī)器運(yùn)動方程的一般表達(dá)式為：式中αi為Fi與vi之間的夾角，Mi與ωi方向相同時取“＋”，相反時取“－”。(7-6)P12二、機(jī)械系統(tǒng)

6、的等效動力學(xué)模型d(J1ω21/2＋JS2ω22/2＋m2v2S2/2＋m3v23/2)上例有結(jié)論：(曲柄滑塊機(jī)構(gòu))重寫為：左邊小括號內(nèi)的各項具有轉(zhuǎn)動慣量的量綱，d[ω21/2(J1＋JS2ω22/ω21＋m2v2S2/ω21＋m3v23/ω21)]則有：d(Jeω21/2)=Meω1dt令：Je=(J1＋JS2ω22/ω21……)(7-8)＝(M1ω1－F3v3)dt＝ω1(M1－F3v3/ω1)dt(7-7)Me=M1－F3v3/ω1(7-9)=Medφ(7-12)右邊小括號內(nèi)的各項具有力矩的量綱。1.等效動力學(xué)模型的建立（過程）

7、(7-5)13稱圖(c)為原系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型，而把假想構(gòu)件1稱為等效構(gòu)件，Je為等效轉(zhuǎn)動慣量，Me為等效力矩。(a)(b)Jexy123s2OABφ1ω2M1ω1vs2F3v3OABMeω1Me(c)JeOAω114同理，可把運(yùn)動方程重寫為：左邊括號內(nèi)具有質(zhì)量的量綱d[v23/2(J1ω21/v23＋JS2ω22/v23＋m2v2S2/v23＋m3)]＝v3(M1ω1/v3－F3)dt（7-13）令me=(J1ω21/v23＋JS2ω22/v23＋m2v2S2/v23＋m3)（7-14）Fe=M1ω1/v3－F3（7-15），右邊

8、括號內(nèi)具有力的量綱。則有：d(mev23/2)=Fev3dt＝Feds（7-16）15(a)xy123s2OABφ1ω2M1ω1vs2F3v3(b)OA同樣可知，圖(d)與圖(a)的動力學(xué)效果等效。稱構(gòu)件3為等效構(gòu)件，m