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第七章 机械动力学分析,提示：本章介绍机械运转时产生速度波动的原因 及调节的方法；机械系统的等效力学模型 的建立；飞轮的设计。,重点：机械系统的等效力学模型的建立；机械运 转时产生速度波动的原因及调节的方法。,难点：等效转动惯量、等效力的计算；最大盈亏功 的计算。,72 单自由度机械系统动力学分析,1、机械的运动方程式的一般表达式,则该机构在dt瞬间的动能增量为 ：,74 机械运转和速度波动的调节,1、机械速度波动产生原因,图示某一机械在稳定运转 过程中，等效构件在一个周期 T中所受等效驱动力矩Mer() 与等效阻抗力矩Mer()的变化 曲线。驱动功与阻抗功为：,则机械动能的增量为:,cd段：由于Med Mer， 故Wd Wr， 则称之为亏功。,在这一阶段，等效构件的角 速度由于动能减少而下降。,但在一个公共周期内，驱动 功等于阻抗功，机械动能的增量 等于零，即：,于是经过等效力矩与等效转动惯量变化的一个公共周 期，机械的动能又恢复到原来的数值，故等效构件的角速 度也将恢复到原来的数值。由此可知，等效构件的角速度 在稳定运转过程中将呈现周期性的波动。,分析：,1）当Wmax与一定时，J与n的平方值成反比，为 减小飞轮转动惯量，飞轮安装在机械的高速轴上。,2）当Wmax与n一定时，飞轮的转动惯量J与速度不 均匀系数成反比。J越大， 越小，机械越接近匀 速；但过分追求机械运转的均匀性，将会使飞轮过 于笨重。,4、飞轮尺寸的确定,由轮缘A、轮毂B和轮辐c三部 分组成。设QA为轮缘的重量，D1， D2和D分别为轮缘的外径、内径与 平均直径，则轮缘转动惯量近似为：,当飞轮的材料及比值Hb 选定后，由上式即可求得轮缘的 横剖面尺寸H和b。,机械在运转过程中，若等效力矩的变化是非周期性的， 则机械运转的速度将出现非周期性的波动，从而破坏机械 的稳定运转状态。须进行调节，以使机械恢复到稳定运转。,机械非周期性速度波动的调节，对于选用电动机作为 原动机的机械，其本身就有自调性，可使驱动力矩和工作 阻力矩协调一致。,若机械的原动机为蒸汽机、汽轮机或内燃机等时，就 必须安装一种专门
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