机械系统动力学 2

10机械系统动力学,研究机械的运动，不涉及质量和力。如运动分析、运动综合。,研究机械（某一位置）的受力，不涉及惯性力。如：静力分析。,研究机械的受力或运动，综合考虑外力、构件质量和运动之间的相互作用。,几个术语的含义(不是定义),已知运动、质量和部分外力，求未知外力，属于动态静力分析。,已知质量和外力，求运动，属于真实运动规律分析，又叫动态仿真。,10.1作用在机械上的力及机械的运转过程,10.1.1作用在机械上的力,1.工作阻力,2.驱动力,10.2机械的运转过程,t,O,E0,E=0(T内),E0,W=Wd-Wc,E=E2-E1,W=E,本章研究机器的真实运动规律,为运动分析作准备。,求出并调节机械运转速度的波动，确保机械正常工作。,运动分析时假定原动件:=const,实际情况：,研究真实运动规律目的,10.2机械的等效力学模型,10.2.1等效力学模型的建立,建立系统运动方程,建立依据：,重写：,等效动力学模型,1为等效构件,Je为等效转动惯量,Me为等效力矩,关于等效构件：,是系统中的一个构件；,具有真实角速度(速度)；,具有假想的Je（me）；,作用有假想的Me(Fe)；,具有与真实系统相同的动能和外力功。,只求单自由度系统的一个构件的真实规律。,10.2.2等效量的计算,Je(me)计算原则：动能相等。,Me(Fe)计算原则：功率相等；,等效力(矩)的功率=系统中所有外力(矩)的功率,等效构件的动能系统动能,【教师例10-1】图示轮系各构件的质心均在其转轴上，3轮有3个，轮1上作用有驱动力矩M1，轮4上作用有阻力矩M4，又知各构件的齿数和转动惯量，以构件1为等效构件，求Je及Me。,【解】,1.求Je,2.求Me：,低速级构件的J(或m)在Je中的比重很小，有时可以忽略之；,3.讨论,高速级构件的J(或m)在Je中的比重大；,系统中定比传动部分的Je为常数;,系统中执行机构的Je可能随机构的位置变化，经常被忽略；,系统中所有驱动力(矩)的等效值定义为等效驱动力(矩)Med；系统中所有阻力(矩)的等效值定义为等效阻力(矩)Mer；Me=Med-Mer,10.4机械系统的周期性速度波动的及其调节方法,10.4.1周期性速度波动产生的原因,原因：(Md-Mr)以及J的周期变化,术语,盈功,亏功,剩余功,WE,最大盈亏功,一个T内：WE0,以Md与Mr的交叉点为度量结点,以任何时段为度量结点,10.4.2速度波动程度的衡量指标,设计时要求：,1.飞轮调节原理,10.4.3周期性速度波动的调节,加飞轮以增加系统的J。,2.飞轮转动惯量的计算,3.W的确定方法能量指示图,A,Amax,Amin,Md,Mr,能量指示图,【例教师10-2】牛头刨床：切削行程H=0.5m，切削力F=4000N，切削行程对应的曲柄转角1=1.2(K=1.5)，曲柄角速度=8.38，若飞轮装在曲柄上，电机的等效力矩为常数，求JF。,T内:Med的功=Mer的功,【解】切削功=Mer的功,f,f,总结,任何情况下:Me的功=所有外力功=剩余功=E。,T内:Med的功=Mer的功。,盈(亏)功是指Med曲线与Mer曲线所夹的面积。,最大盈亏功是剩余功曲线最大值与最小值的差:W=Amax-Amin。,飞轮计算的3个简化:,忽略系统Je中的变