机械的运转及速度波动的调节

1、第八章 机械的运转及速度波动的调节§8-1概述在进行运动分析或力分析时，假定原动件运动已知或匀速。实际驱动力、阻力、质量、转动惯量（V变）产生的惯性力、矩等在变化,V在变要求或目的曲线或高速、重载、高精度高自动化的要求。调节V的方法周期性与非周期性运动如插齿、推土与不推土。一、 机器运转三个阶段1起动，-驱动功, -阻抗功，-动能2稳定运转，, 周期变化，动能无变化分两种情况：周期变速稳定运转，等速稳定运转3,仃车，起仃过渡阶段二、驱动力与生产阻力，分别研究各部分Wd、Wr、E驱动力位置函数（蒸气机、内燃机）速度函数（电机、三种）阻力位置函数（空气压缩机）速度函数（风扇） 时间函数（

2、搅拌）本书求函数，故外力已知，求运动。§8-2机械的运动方程式一、一般运动方程表达式只研究单自由度系统除五杆机构，差动轮系外，最简单，单质点的直线运动：；刚体定点转动：若J为常数，M为常数，若J为C, MC, ；; ; ; 一般多构件, 如图驱动力M1及阻力P3，同时做功（阻力做负动）更一般情况,n个活动构件Ei第I个构件动能Pi第I个构件作用力Mi第I个构件作用力矩vi第I个构件作用力作用点速度第I个构件角速度vci第I个构件质心速度Jci对质心转动惯量, 可写为夹角，±号取法相同取正，否则取负。实际上应取二、等效动力学模型机器的运动方程形式复杂，宜化为简单形式，以四杆机

3、构为例，单自由度，只有一个广义坐标，只有一个自变量。设自变量为，则，v,M等与有关，改写为Je等效转动惯量量纲为JMe等效力矩量纲为MJe中Je为的函数，含有各结构尺寸为时时变化的。Me同样为的函数，为变化的。也可以为时间函数：。整个机器的运动等效于一个构件，称为等效构件。也可选择移动构件为等效构件，把整个机构等效为一个移动构件，如滑块。me-等效质量, Pe-等效力为了简便，等效转动惯量，等效力矩等下标动去掉。等效构件转动等效构件移动例：7-1已知：求：解：； ；三、运动方程的推演能量微分形式的运动方程式能量积分形式的运动方程式初始力矩形式的运动方程式把原式微分： 消移至左边§8-

4、3机械运动方程式的求解M为位置、速度、时间的函数。讨论较简单的情况，与速度时间无关的情况。一、等效转动惯量和等效力矩为位置函数时，由初始条件， 由此可得于是可得的关系二、当M,J为常数时，用力矩式得等效转动惯量且,齿轮、轮系机构，； 电机、鼓风机，例：直流并激电机,求：运动规律解：设或当时，三、等效，数值求解，无解析解由,注：用做好，因可直接得自,若想求, 例 把分为24份，求出24个,逐个周期求，最后求出入、出相等，则稳定运转得到，最大，最小，周期，§8-4稳定运转状态下机器的周期性速度波动及调节一、原因：在稳定运转阶段Md、Mr周期性变化, 周期2n若一个6，一个4（如发动机四冲

5、程，4一个循环），则T=12，即转6圈后一个循环, 在T中,已知与曲线动能增量动能为力矩积分，故为下面的面积盈功, 当Md>Mr, E亏功, 当Md<Mr, E首尾E应相同（稳定运转,或周期变速稳定运转）即速度与E的关系：假设J不变，则，实际J是变化的，所以不一定是这样，但若加飞轮后，J增加，J可以近似看作是常数。二、周期性速度波动的调节1平均角速度，速度不均匀系数平均角速度的公式，或定义,即周期转角除时间近似公式, 表示速度波动绝对值，非相对值故, 表示相对值或速度不均匀系数工程上规定了许用值见P459于是增大J即加一个飞轮使变小表11-2P459下面面积相同盈亏功相加02飞轮的设计(1) 原理、最大、小、动能之差为最大盈亏功飞轮JF总和J+JF假定J=常数可以提出来飞轮调速实质：盈功时储存能量，使增幅减小，反之放出能量(2)当, 笨重 宜安在高速轴上三、飞轮尺寸的确定m轮缘（质量）D1D2轮缘外内径只考虑轮缘转动惯量（外边，主要质量）mD2称飞轮矩§8-5非周期性速度波动及其调节若在较长时间内，大于零或小于零则机器将会出现非周期性速度波动。“飞车”