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

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

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1、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)重點(diǎn)等效量的概念及其計(jì)算方法穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動及其調(diào)節(jié)內(nèi)容機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方程和等效量機(jī)械的周期性速度波動及其調(diào)節(jié)飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算機(jī)械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)第三章運(yùn)動分析,討論構(gòu)件間的運(yùn)動關(guān)系(假設(shè)原動件作等速運(yùn)動,忽略了力對機(jī)構(gòu)運(yùn)動影響)。實(shí)際上,機(jī)構(gòu)原動件的運(yùn)動規(guī)律由各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量和作用在機(jī)械上的力等因素決定,即原動件的運(yùn)動規(guī)律并非絕對均勻。問題:1)如何確定機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動規(guī)律?2)如何控制機(jī)械速度波動的程度?●§1.機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個階段啟動:驅(qū)動力做功等于阻

2、力的功加系統(tǒng)動能增量停車:阻力的功等于動能減量穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段:動力功Wd=阻力功Wr′研究穩(wěn)定階段的速度波動DW=Wd-Wr′=E2-E1=DE功能關(guān)系只要Wd≠Wr′,系統(tǒng)運(yùn)動就不可能勻速一、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方程(力與運(yùn)動關(guān)系的方程)dt瞬間內(nèi)系統(tǒng)總動能的增量=系統(tǒng)各外力作的元功之和或dE=Pdt=S(FiVicosai+Miwi)dt12miVSi+—12JSiwi2)2dS(—●dE=dW123ABC4M1F2F3S2(7-6)上式復(fù)雜,運(yùn)動變量較多,求解困難。對于單自由度機(jī)械系統(tǒng),可將其改造為只含一個運(yùn)動變量的運(yùn)動方程(等效運(yùn)動方程)。(7

3、-21)或§2.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方程和等效量二、等效動力學(xué)模型及四個等效量等效動力學(xué)模型(等效構(gòu)件)等效點(diǎn)模型Femev等效轉(zhuǎn)子模型MeJe?(7-17)、(7-18)(7-19)、(7-20)三.等效運(yùn)動方程的幾種形式1.微分形式Mewdt=d—12Jew2FeVdt=d—12meV2或Medf=d—12Jew2FedS=d—12meV22.能量形式∫ff0Medf=—12Jew2-—12Je0w02∫SS0FedS=—12meV2-—12me0V023.力矩形式Me=————d—12Jew2df=¨¨=Jee+———w22dJedfFe=——

4、——d—12meV2dS=¨¨=mea+———V22dmedS4.簡化形式(當(dāng)Je或me變化Me=JeeFe=mea力的形式●很小或不變時)8如果機(jī)械驅(qū)動力所作的功=阻力所作的功A驅(qū)=A阻→機(jī)械主軸勻速運(yùn)轉(zhuǎn)(風(fēng)扇)一、速度波動的原因使運(yùn)動副產(chǎn)生附加動壓力→機(jī)械振動↑、η↓、質(zhì)量↓→必須對機(jī)械速度波動進(jìn)行調(diào)節(jié)→調(diào)節(jié)到這類機(jī)械容許的范圍內(nèi)。但許多機(jī)器,等效外力是等效構(gòu)件轉(zhuǎn)角的周期性函數(shù),每一瞬間A驅(qū)≠A阻,系統(tǒng)運(yùn)動不可能勻速A驅(qū)>A阻→盈功→機(jī)械動能↑A驅(qū)<A阻→虧功→機(jī)械動能↓→機(jī)械速度的波動由功能原理,任意時間間隔內(nèi),驅(qū)動力所作的功減去阻力所

5、作的功等于這個間隔的動能的增量:A驅(qū)-A阻=E2-E1=△E§3.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動及其調(diào)節(jié)◆運(yùn)動循環(huán)(運(yùn)動周期)在周期性穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段,機(jī)器的位移、速度、加速度,由某一值,經(jīng)過最短的時間,全部回復(fù)到原來的值,這一段時間,稱為一個運(yùn)動周期?!瘛?、平均角速度wm和速度不均勻度系數(shù)dwm=wmax+wmin2d=wmax-wminwmd?[d]速度波動調(diào)節(jié):控制?wmax-wmin22=2dwm2二、周期性速度波動的調(diào)節(jié)-安裝飛輪1速度波動參數(shù)2、飛輪的簡易設(shè)計(jì)方法jwwmaxwminab∫jj0Medj=—12Jew2-—12Je

6、0w021)Je與d關(guān)系設(shè)j從ja到j(luò)b,w從wmin到wmax,此時外力功為DWmax.即:∫jbjaMedj=DWmax12Jebwmax-—12Jeawmin=—△兩點(diǎn)間(某區(qū)間)的外力功DW,稱盈虧功.DWmax稱最大盈虧功.22●6(7–24)據(jù)動能形式的機(jī)械運(yùn)動方程式一般機(jī)器的Je變化較小,為簡化分析,取Jea≈Jeb則從而令Je●或7當(dāng)d>[d]時,可增加一個轉(zhuǎn)動慣量為JF的大質(zhì)量的圓盤—飛輪.并使一般,JF》Je故.從而2)飛輪轉(zhuǎn)動慣量的近似計(jì)算●8幾個問題1)飛輪慣量與不均勻系數(shù)成反比。(不均勻系數(shù)不宜太?。?)飛輪慣量與角

7、速度平方成反比。(飛輪宜裝于高速軸)3)速度波動是不能完全消除的。?JF最大盈虧功的求取1.分析:DWmax為wmin到wmax區(qū)間的外力功.DWmax=Emax-Emin按Me=Med-Mer=JFe顯然,當(dāng)Med=Mer時,e=0此時對應(yīng)w的極值.也就是說,Emax和Emin發(fā)生在Med=Mer處,也即在Med和Mer曲線的交點(diǎn)處.jwwmaxwminab●9JF≥———DWmaxwm[d]2若給定Med(驅(qū)動力矩)、Mer(阻力矩)的變化曲線,如何確定△WmaxMed曲線與橫坐標(biāo)軸所包圍的面積應(yīng)表示驅(qū)動力矩所作的功Mer曲線與橫坐標(biāo)軸所

8、包圍的面積應(yīng)表示阻動力矩所作的功MedMer△Wmax最大盈虧功△Wmax的確定MedMer--能量指示圖∫∫∫∫例1.右圖為某內(nèi)燃機(jī)曲柄軸上的等效驅(qū)動力矩和等效阻

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