NO.9-2 机械原理ppt第七章机械的运转及其速度波动 (1)

1、机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节第第7 7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节 7-1 概述概述7-2 机械的运动方程及其求解方法机械的运动方程及其求解方法7-3 7-3 机械的周期性速度波动的原因及调节方法机械的周期性速度波动的原因及调节方法7-47-4 机械的非周期性速度波动及其调节机械的非周期性速度波动及其调节机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节2、机械的运转阶段及特征、机械的运转阶段及特征（1 1）启动阶段：）启动阶段：（2 2）稳定运转阶段：）稳定运转阶段：

2、7-1 7-1 概述概述 1、本章研究的内容及目的、本章研究的内容及目的 （1 1）研究机械在外力作用下的真实运动规律）研究机械在外力作用下的真实运动规律 （2 2）研究机械运转速度的波动及其调节的方法）研究机械运转速度的波动及其调节的方法(3) (3) 停车阶段：停车阶段：Wd=0，E=-Wr（工作阻力所做的功也为零，（工作阻力所做的功也为零， WrWr为摩擦阻力所做的功）为摩擦阻力所做的功）w:0w:0w wm，WdWr，Wd=Wr+Ew wm=c，在一个周期在一个周期T内：内：而而 作周期性变化；作周期性变化；WdWrw: w: w wm 0 0，机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及

3、其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节7-2 7-2 机械的运动方程及其求解方法机械的运动方程及其求解方法1 1、机械运动方程式的一般表达式、机械运动方程式的一般表达式机械运动方程式：机械运动方程式：研究机械的真实运动规律所必须建立的外力与运动参数间的函数表达式。研究机械的真实运动规律所必须建立的外力与运动参数间的函数表达式。dtvFMvmJvmJdss)()21212121(3311233222222211 w ww ww w根根据据动动能能定定理理：例例 7-17-1 曲柄滑块机构的运动方程的建立曲柄滑块机构的运动方程的建立机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械

4、的运转及其速度波动的调节曲柄滑块机构的运动方程（微分表达式）：曲柄滑块机构的运动方程（微分表达式）：推广到推广到n n个活动构件的机械系统：个活动构件的机械系统： 设第设第i i个构件的动能为个构件的动能为E Ei i，作用在其上的力，作用在其上的力F Fi i、力矩、力矩MMi i、力的、力的作用点的速度作用点的速度v vi i、构件的角速度、构件的角速度w wi i、 F Fi i与与vivi的夹角的夹角 i i： )2121(2211isisiininiiJvmEEw w dtMvFJvmdiiiiniiisisiini )cos()2121(1221w w w wdtvFMvmJvmJ

5、dss)()21212121(3311233222222211 w ww ww w整个机械的瞬时功率：整个机械的瞬时功率：此即为机械运动方程式的一般表达式。此即为机械运动方程式的一般表达式。则整个机械的动能：则整个机械的动能：机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节2 2、机械系统的等效动力学模型、机械系统的等效动力学模型选原动件选原动件1 1的转角的转角j j1 1为广义坐标为广义坐标, ,其运动方程式：其运动方程式：dtvFMvmJvmJdss)()21212121(3311233222222211 w ww ww wdtvFMvmJvmJdss

6、 133112133212221221212w ww ww ww ww ww ww w对此方程式进行调整：对此方程式进行调整：如何建立等效动力学模型如何建立等效动力学模型? ?（以曲柄滑块机构为例）（以曲柄滑块机构为例）等等效效动动力力学学模模型型、等等效效力力矩矩、等等效效转转动动惯惯量量dttMJdtMvFMMJvmJvmJJeeeeeSse11121111133112133212221221)()(21)()()()()()(w ww wj jw wj jw wj jw wj jw ww ww ww w 机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节

7、 若取转动件为等效构件，等效构件具有的转动惯量叫若取转动件为等效构件，等效构件具有的转动惯量叫等效等效转动惯量转动惯量(equivalent moment of inertia)(equivalent moment of inertia)，其上作用的力矩，其上作用的力矩叫叫等效力矩等效力矩(equivalent moment)(equivalent moment) 。niiiiiieniisisiieeeMvFMJvmJdtMJd11222)()(cos)()()21(wwwwwwww 对于一个单自由度系统，可将其简化为一个等效动力学模型，对于一个单自由度系统，可将其简化为一个等效动力学模型，

8、此模型为一个假想的构件叫此模型为一个假想的构件叫等效构件（等效构件（equivalent link)equivalent link)。机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节 若取移动件若取移动件为为等效构件，等效构件具有的质量叫等效构件，等效构件具有的质量叫等效质量等效质量(equivalent mass)(equivalent mass)，其上作用的力叫其上作用的力叫等效力等效力(equivalent force)(equivalent force)。niiiiiieniisisiieeevMvvFFvJvvmmvdtFvmd11222)()(c

9、os)()()21(ww机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节等效动力学模型等效动力学模型(equivalent dynamics model)(equivalent dynamics model)：把具有等：把具有等 效转动惯量（或等效质量），其上作用有等效力矩（或等效效转动惯量（或等效质量），其上作用有等效力矩（或等效力）的等效构件叫原机械系统的等效动力学模型。力）的等效构件叫原机械系统的等效动力学模型。等效条件：等效条件： （1）动能相等：）动能相等：等效构件（等效构件（Je、me）的动能等于原机械系统）的动能等于原机械系统的动能；的动能；

10、（2)功率（或功）相等：功率（或功）相等：作用于等效构件上的等效力矩作用于等效构件上的等效力矩 Me (或等效力或等效力Fe ）的瞬时功率等于作用在原机械系统上的所有外力）的瞬时功率等于作用在原机械系统上的所有外力在同一瞬时的功率和。在同一瞬时的功率和。机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节3、运动方程式的推演、运动方程式的推演(1) (1) 能量微分形式的运动方程式：能量微分形式的运动方程式：vdtFvmddtMJdeeee )21()21(22w ww wj jw wj jw wj jw wj jj jj jdMJJee）、t(21)()(21

11、02002 eeeMddJdtdJ j jw ww w221(2) (2) 能量积分形式的运动方程式（以等效构件为转动构件为例）：能量积分形式的运动方程式（以等效构件为转动构件为例）：(3) (3) 力矩形式的运动方程式：力矩形式的运动方程式：机械原理机械原理第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节4、 机械运动方程式的求解机械运动方程式的求解 建立了机械系统的等效动力学模型及建立了机械系统的等效动力学模型及机械系统的运动方程式后，对机械系统的分机械系统的运动方程式后，对机械系统的分析就转化为对等效动力学模型的分析，要想析就转化为对等效动力学模型的分析，要想知道机械系统在外力作用下的真实运动规律，知道机械系统在外力作用下的真实运动规律，需要求解机械系