机械原理_机械运转及速度.ppt

1、第八章：机械操作和速度波动调节，机械原理，哈尔滨工业大学，9-1。首先，研究机械操作和速度波动调节的目的，(1)机械操作过程中速度波动的原因。在理想条件下(当原始运动部件以恒定速度运动时)，机械系统中的每个部件都按照理论运动规律运动。在实际情况下，负载随时间变化。引起速度波动的其他因素，a .部件的弹性变形，b .运动副的间隙，c .旋转部件的不平衡等。(2)机械运行过程中速度波动的危害，c .影响机器性能，a .引起振动和噪音，这将导致人类的多种疾病，振动将导致设备损坏，b .降低产品质量，在加工零件时，不稳定的转速将影响零件的加工精度和粗糙度，以及(3)研究速度机械运行有三个阶段。机械运行

2、通常经历三个阶段：启动阶段、稳定运行阶段和停止阶段。1.开始阶段，原始运动部件的速度从零上升到正常工作速度(平均速度)，机械系统的动能从零上升到e，驱动力的驱动功，阻力消耗的功，2。稳定运行阶段，即机器的正常工作阶段。此时，原动机的平均速度保持稳定，但瞬时速度随着外力和其他因素的变化而周期性或非周期性地波动。对于周期性波动，驱动力和生产阻力在一个周期内所做的功是相等的。所谓“机器运行时的周期性速度波动”是指机器在稳定运行阶段的速度波动。3.停车阶段，其中原动机的速度从工作速度降低到零，并且机械系统的动能也从E降低到零。在这一点上，驱动力通常已经被移除。作用在机器上的驱动力和生产阻力。原动机的驱

3、动力是运动参数(位移、速度或时间)的函数，这种函数关系称为原动机的机械特性。在机械系统中，当忽略每个部件的重力和每个运动副之间的摩擦力时，机械系统上的力只是原动机产生的驱动力和致动器承受的生产阻力。(1)原动机的驱动力和机械执行元件的生产阻力的变化规律取决于机械的不同工艺过程。某些机器(如车床)的生产阻力在一段时间内可以被认为是恒定的；其他机器的生产阻力是执行元件(如曲柄压力机)位置的函数；一些机器的生产阻力是执行部件(如鼓风机、混合器等)速度的函数。)；有一些机器，生产阻力是时间的函数(如球磨机等。)。(2)机械执行元件的生产阻力、驱动力和生产阻力的确定涉及大量的专业知识。在研究实际的机械系

4、统时，可以参考相关的手册和材料。(3)关于驱动力和生产阻力的讨论，前两台机器中提到的“驱动力”和“生产阻力”基本上是这样一个概念：原动机发出的“力”是驱动力，作用在执行部件上的力是生产阻力，但实际上驱动力和生产阻力的概念比较复杂。，1曲柄2连杆3游梁4驴头5钢丝绳6油井7活塞，游梁式抽油机，当活塞上升时，驱动力：电机输出扭矩，工作阻力：活塞重量，油重，钢丝绳重量，轴壁摩擦力，当活塞下降时，工作阻力：轴壁摩擦力，电机输入发电机所需扭矩，驱动力：活塞重量，钢丝绳重量，驱动力：作用在机械上的外力， 驱动力矩：作用在机械上的外力矩，工作阻力：作用在机械上的外力，工作阻力力矩：作用在机械上的外力矩，与作

5、用构件的角速度相反，9-2机械系统的等效动力学模型。 机械系统复杂多样。在研究动力学时，通常需要将复杂的机械系统简化为便于研究的等效动力学模型。对于单自由度机械系统，可以将其转化为等效部件，等效部件的运动与机构中相应部件的运动一致。等效变换原理：等效部件等效质量的动能等于原机械系统的总动能；作用在等效构件上的相等力或力矩产生的瞬时功率等于原始机械系统所有外力产生的瞬时功率之和。具有等效质量或等效惯性矩以及作用于其上的等效力或等效力矩的等效部件称为机械系统的等效动力学模型。对于单自由度机械系统，只要一个部件的运动被确定，其他部件的运动也将被确定。因此，通过研究等效部件的运动规律，可以确定原机械系

6、统的运动。复杂的机械系统可以简化为只有一个部件的简单等效的机械模型。第二，等效参数的确定，等效部件的动能等于原机械系统的总动能。对于具有n个运动部件的机械系统，部件I上的质量为mi，相对于质心Ci的惯性矩为JCi，质心Ci的速度为vC i，并且部件的角速度为0，则系统的动能为：1。等效质量和等效惯性矩，等效质量和等效惯性矩的等效原理：当选择角速度的旋转分量作为等效分量时，等效分量的动能为：根据等效原理，得到等效惯性矩：当选择运动速度的滑块作为等效分量时，等效分量的动能为：根据等效原理： 获得等效质量，由相等的力或力矩产生的瞬时功率等于机械系统在同一时刻的所有外力和力矩的总和。 对于具有N个可动

7、构件的机械系统，如果作用在构件I上的力为Fi，力矩为Mi，力的作用点处的速度为vi，构件I的角速度为0，则系统的总功率为：2，力和等效力矩相等，力和等效力矩相等的等效原理为：当选择具有角速度的旋转构件作为等效构件时， 等效构件的瞬时功率是：根据等效原理，等效力矩Me:9-3在已知力的作用下机械的真实运动。 首先，建立机械运动方程，因为等效动力学模型是单自由度机械系统的等效部件。因此，研究机械运动只需研究等效部件的运动规律。因此，可以根据动能定理建立外力与运动参数之间的运动方程。1。能量形式的运动方程，当机器运转时，所有外力所做的元功dW madE应等于机械系统在任何时间间隔dt内动能的增量dE

8、，即dW=dE。，原理：假设初始条件是：当等效构件是旋转构件时，它是等效惯性矩和一般形式的等效力矩，称为能量微分形式的运动方程，积分是：称为能量积分形式的运动方程，2。扭矩形式的运动方程，它将能量微分形式的运动方程转换为：并将其扩展为：这个公式被称为力矩形式的运动方程。当等效部件是一个运动部件时，得到它的机械运动方程，自己试一试。2.机器的真实运动规律。1.当等效力矩和等效惯性矩是等效部件位置的函数时，机械运动方程给出较早，方程的解就是机械运动定律。在这种情况下，能量形式的方程可以用来求解。如果初始条件为：0，则积分为：2.当等效惯性矩为常数，且等效力矩是等效部件速度的函数时，可用力矩形式的方

9、程来求解。在图中所示的轮系中，每个轮的齿数、每个轮的惯性矩和作用在轴上的阻力矩是已知的。当齿轮1作为等效部件时，计算机构的等效转动惯量和等效阻力矩。(1)计算机构的等效转动惯量，(2)计算机构的等效阻力矩，9-4调整机械速度的波动，和1。为了调节速度的周期性波动，当机械稳定运行时，等效驱动力矩和等效阻力矩的周期性变化会引起机械速度的周期性波动。2.平均角速度和速度不均匀系数，平均角速度，平均角速度的近似计算，角速度不均匀系数，常用机械速度不均匀系数的允许值，3。飞轮调节周期性速度波动的基本原理，机械动能的变化由等效驱动力(扭矩)和等效阻力(扭矩)决定。当作用在机器上的等效驱动力(扭矩)和等效阻

10、力(扭矩)不变时，决定速度不均匀系数的参数是什么？* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *。这个部件叫做飞轮。4.飞轮转动惯量的计算假定为机械的允许速度不均匀系数，因为人们在工程中更习惯于用(rpm)来表示机械的角速度。工程中常用的飞轮转动惯量的计算公式。飞轮安装在哪里？飞理论安装在等效部件转轴上。齿轮1是等效部件：齿轮2是等效部件：齿轮3是等效部件：安装轴的角速度越大，飞轮的转动惯量越小。5.飞轮尺寸的确定，已知车轮1是驱动轮，并且车轮1上的驱动扭矩是恒定的。例1，两个齿轮绕各自旋转

11、中心的转动惯量为，车轮1的平均角速度为，作用在车轮2上的工作阻力扭矩如图所示。机械作业的速度不均匀系数如下：1 .当构件1为等效构件时，绘制等效阻力矩图；2.计算驱动扭矩；3.计算飞轮安装在I轴上时的转动惯量，并说明飞轮是安装在I轴还是II轴上；4、寻找及其位置。1.以部件1为等效部件，绘制等效阻力矩图；2.计算驱动扭矩。驱动扭矩所做的功等于机器循环中工作阻力扭矩所做的功；3.计算飞轮安装在I轴上时的转动惯量，并解释飞轮是安装在I轴还是II轴上。如何计算最大损益功？在区间内，只要获得最大动能和最小动能，就可以计算出最大损益功。在这个区间，假设机器的动能减少，增加和减少。最大损益功是：计算等效转动惯量，计算飞轮转动时的转动惯量提问：1 .这个等效分量能产生周期性的速度波动吗？为什么？2.假设等效分量的角速度为，试着找出等效分量的角速度值，并指出它的位置