机械原理,孙恒,西北工业大学版第7章调速.ppt

1、第七章 机械的运转及其速度波动的调节,7-1 概 述 1、研究的内容及目的 研究在外力作用下机械的真实运动规律 研究机械的运转速度的波动及调节方法,2、机械运转的三个阶段,1）、起动阶段：驱动功=阻抗功+积蓄的能量,2）、稳定运转阶段,3）、停车阶段,3、作用在机械上的驱动力和生产阻力（基本力）,机械特性-指力(或力矩)和运动学参数(位移、速度、时间等)之间的关系。,驱动力按机械特性来分： 驱动力为常数(如重锤作为驱动件) 驱动力是位移的函数(如弹簧作为驱动件) 驱动力是速度的函数（如交流异步电动机图7-2） 生产阻力按机械特性来分： 生产阻力为常数(如起重机、车床等) 生产阻力是执行机构位置

2、的函数(如曲柄压力机) 生产阻力是执行机构速度的函数（如鼓风机、离心泵） 生产阻力时间的函数（如揉面机、球磨机）,7-2机械的运动方程式,1、机械运动方程的一般表达式,为作用在构件i上的外力Fi与该力作用点的速度的夹角，号的选取决定于作用在构件i上的力偶矩Mi与该构件的角速度i是否相同，相同时取“+” ，反之取“” 。,在应用上式时，由于各构件的运动参量均为未知量，不便求解。为了求得简单易解的机械运动方程式，对于单自由度机械系统可以先将其简化为一等效动力学模型，然后再据以列出其运动方程式。,2、机械系统的等效动力学模型,又令：,上式中 Je -具有转动惯量的量纲，故称为等效 转动惯量。 Me-

3、具有力矩的量纲，故称之为等效力矩。,而： 都是 的函数,可能是 的函数,则写成一般表达式为：,根据Je ，Me 的表达式，式（7-7）改写成：,（2）等效构件选用移动件,令：等效质量： 等效力：,则以滑块3为等效构件时建立的运动方程式：,由此得： 如取转动构件为等效构件时：,如取移动件为等效构件时：,例题7-1,求曲柄为等效构件时，机构的等效转动惯量和等效力矩？ 解：据（7-17式），有：,因：由速度分析得,3机械运动方程式的其它表达式以转动等效构件为例,将 简写为 （7-21） 运算化简得力矩形式的运动方程式,(7-23）,对（7-21）积分，得动能形式的运动方程式,(7-24）,7-3 机

4、械运动方程式的求解（自学） 1等效转动惯量和等效力矩均为位置的函数,2等效转动惯量是常数，等效力矩为速度的函数,3等效转动惯量为位置的函数，等效力矩为位置 和速度的函数,74 稳定运转状态下机械的周期性速度波动 及其调节1产生周期性速度波动的原因在回转角时，其驱动功与阻抗功分别为:,(7-40）,2周期性速度波动的调节21 平均角速度m和速度不均匀系数,平均角速度:,机械运转速度不均匀系数,22 飞轮设计方法 1）飞轮调速的基本原理,如果忽略等效转动惯量中的变量部分，即设机械的等效转动惯量Je=常数 ，则：,由图79，b可见，b点-出现能量最小值Emin c点-出现能量最大值Emax -出现最大盈亏功,讨论： am与JF反比，为使JF尽可能小，飞轮应装在高速轴上。 b与JF成双曲线关系，所以不能过分追求小，以免 所需飞轮JF过大。 C机械中应尽可能控制。,如 并以 代入,2）飞轮尺寸确定： 求得飞轮的转动惯量JF后，确定其尺寸。飞轮常作成图711所示的形状。它由轮缘A、轮毂