西北工大版机械原理课件第7章机械的运转与调速.ppt

1、第七章机器的运行和速度波动的调节，1，可以建立机器的运动方程，2，理解机器运动方程解法，3，明确机器周期性速度波动及其调节，4，理解机器非周期速度波动及其调节，71研究的目的和方法，1，研究内容和目的，1。外力作用下的机器的研究之前提到的运动分析假设是常数，但实际上发生了变化。2.目的研究机器运行速度的波动和曹征方法，使机器的旋转速度在允许的范围内波动，并确保正常运行。在运动分析中，都假定先导运动为恒定速度运动3360为常数。实际上，多个参数函数：F(F，m，m，j)，力，力矩，机构位置，零部件质量，转动惯量，2，机器运行第3阶段3333，非周期变速稳定运行，后两种茄子情况是由于速度的变化速度

2、波动造成的不好结果：在运动部产生额外的运动压力，加重磨损，降低工作可靠性。引起弹性振动，消耗能量，降低机械效率。影响机器工艺过程，降低产品质量。负荷突然减少或增加会导致超速或停车事故。要减少这些不良影响，必须调整速度变化范围。调节速度波动的方法，1 .对于周期性速度波动，可以在旋转轴上安装较大质量的旋转体(通常称为飞轮)，以达到调节速度的目的。2 .非周期性速度波动的情况下，必须使用专用调速器才能调节。牙齿章节仅讨论飞轮调速问题。3，机械驱动力和生产阻力，驱动力最初是动机提供的动力，根据特性徐璐其他运动参数函数：蒸汽机和内燃机发射的驱动力是活塞位置的函数：马达提供的驱动力矩是转子角速度的函数：

3、机械特性曲线原始动机发射驱动力(锤，弹簧，马达，分析)通常更复杂，工程中经常会近似特性曲线，例如使用曲线NC(直线方程，随机点驱动力矩)、Md=M(s)、Md=M()、AC异步电动机机械特性曲线，以及通过额定转矩点N()的直线NC。函数生产阻力等机构位置；生产阻力体现了鼓风机、搅拌机等组件速度的函数、推力和生产阻力的决定，包含了很多专业知识，已经超出了本课程的范围。假设本课程讨论的机器在外力作用下运动时，外力牙齿已知。球磨机、揉面机等生产阻力为时间的函数；首先，机器运动方程正则表达式，动能定理：机器系统的时间T内动能增量E必须等于作用于该系统所有外力的圆孔W。例如，在图形曲柄滑球机构中设定每个

4、元件的角速度、质量、质心位置、质心速度、转动惯量、驱动力矩M1、阻力F3。动能增加为：外力执行的操作：dW=Pdt，dE=d(J121 /2，72机械运动方程，微分形式：dE=dW，瞬时功率：p=m11f3 v33运动方程：作用于构件I的外力为Fi，力矩Mi，力Fi作用点的速度为VI。瞬时功率为：机械运动方程规则运算式如下：表达式中，I是Fi和VI之间的角度，Mi与I方向相同时取“”，反之时取“”。以上方程式必须先求出N个元件的动能和功率的总和才能求解。牙齿过程相当麻烦，必须简化。(M11F3 v3)dt，2，机械系统的等效动力学模型，d(J121/2Js222/2m2v2s2 /2m3v23

5、 /2)，以上示例的结论为D(Je21/2m 3v 23/2)同样，可以使用滑块作为等效组件执行运动方程变形，如下所示：左括号中有质量的尺寸，dv 23/2(J121/V23JS 222/v23m 2 V2 S2/v23m 3)V3(M11/v3f 3)DV3，然后这两个系统具有相同的动能，外力的作用也相同。换句话说，两个系统的动力学效果完全相同。图(B)可以进一步简化图(C)。(a)，(b)，Je，命令：me=(j121/v23j s222/v23m 2 v2 S2/v23m 3)，f e=m11/v3 F3，d(me v23 /2 )=Fe v3 dt，Fe ds，类似地，图片(d)和图片

6、(a)的动力学效果相同。元件3称为对等元件，me为对等质量，Fe为对等效果。me，对等替代条件：2。对等元件的动能必须等于原始系统中所有动作元件的动能总和。1 .等效力或力矩的作用与原始系统中所有外力和外部力矩的作用相同。EI，EEI，D (MEV23/2)=FEV3DT，FEDS，一般结论：将旋转元件做为对等元件。等价动能，获得等价效果：获得等价质量：等价变换的原则是：等价分量的等价质量或等价转动惯量，如原始机械系统的总动能等动能；作用于等效构件的等效效应或力矩产生的瞬时功率等于原始机械系统中所有外力产生的瞬时功率之和。等效质量或等效转动惯量、等效力或等效力矩作用的等效零部件称为原始机械系统

7、的等效动态模型。对于单自由度机械系统，一旦确定了一个零部件的运动，就确定了另一个零部件的运动，因此，可以研究等效零部件的运动规律，以确定原始机械系统的运动。基本概念，1，等效元件：具有与原始机械系统相同的质量或等效转动惯量、等效效果或等效力矩，其行为与原始机械系统中对应元件的行为相同。2，等效条件：(1)等效零部件的动能等于原始机械系统的总动能。(2)等效元件的瞬时功率等于原机械系统的总瞬时功率。3，等效参数：(1)等效质量me，等效转动惯量je；(2)等效效果Fe，等效力矩me。例如：齿轮-连杆机构、已知齿轮z1=20、转动惯量J1、齿轮Z2=60和曲柄2的质心为点、轴转动惯量J2、曲柄长度

8、为L。滑球3和零部件4的质量为m3，M4，质心分别位于C和D点。车轮1牙齿作用于驱动力矩M1，构件4作用于阻抗力F4，曲柄是求图位置的Je和Me的等效构件。分析：例如齿轮-连杆机构，已知齿轮z1=20，转动惯量J1，齿轮Z2=60，曲柄2的质心点，轴转动惯量J2，曲柄长度L；滑球3和零部件4的质量为m3，M4，质心分别位于C和D点。车轮1牙齿作用于驱动力矩M1，构件4作用于阻抗力F4，曲柄是求图位置的Je和Me的等效构件。大小：-嗯？方向：p，C，VC，D，2，VD，例如齿轮-互联负载机制，已知齿轮z1=20，转动惯量J1，齿轮z2=滑球3和组件4车轮1牙齿作用于驱动力矩M1，构件4作用于阻抗

9、力F4，曲柄是求图位置的Je和Me的等效构件。大小：-嗯？方向：3，运动方程烟雾，能量微分形式运动方程。初始条件：t=t0，=0，0，Je=Je0，vv0，me=me0，为上述两个表达式合并：转换后为：能量动能格式的运动方程。力矩(或力)形式的运动方程。旋转组件：移动组件：或表达式：以上三个茄子运动方程，在实际应用程序中，必须根据边界条件进行选择。一，Je=Je()，Me=Me()是机构位置(例如内燃机驱动压缩机)的函数。使它们可以累积。边界条件：t=t0，=0，0，Je=Je0，73机械运动方程式的解析，Me常数，Je常数，力矩格式的运动方程：Jed/dt=Me，Me ()Med()-。不介

10、绍。角加速度：=d/dt，d=dt积分变位：作者：盘存教授，1，周期波的原因，机械作用的驱动力矩Md()和阻力矩Mr()通常是原动机角的周期函数。单独画出一个运动周期内的变化曲线。动能增加：Md、Mr、E=0，2，周期速度波动曹征，平均角速度：已知主轴角速度：对于具有周期速度波动的机器，添加飞轮可以调整速度波动的范围。相关原理如下所述。定义：(maxmin)/m是机器速度非均匀系数，表示机器速度波动的程度。你知道，在M牙齿恒定的时候，越小，maxmin的差别也越小，机器的运行越顺畅。(威廉莎士比亚，坦普林，计算机)，根据机器的工作性质，取不同的值。设计要求：纸织物1/401/50，纺纱机1/6

11、01/100，发电机1/1001/300，碎石机1/51/20，汽车拖拉机1/201/603、飞轮的简单设计，飞轮设计的基本问题：知道作用于主轴的驱动力矩和阻力矩的变化。确定范围内安装在主轴上的飞轮的转动惯量JF。1，飞轮的速度调节原理，在位置B，动能和角速度为：Emin，min，在主轴上添加飞轮后，总转动惯量：添加飞轮的目的是增加机器的转动惯量数，并调节转速波动。为什么安装飞轮后可以减少速度的波动？系统的总动能：E=J2/2，在位置c处，在Emax，max，b-c部分，动能增量达到最大值：emaxemax-Emin，j (2 max-2 min时，损益也达到最大值。Wmax Emax或=Wm

12、ax/(jejf) 2m，=wmax/(jejf) 2m=wmax/j2m，飞轮调速原理：对于某些机器，飞轮调速的本质：起到能量存储的作用。旋转速度增加时，可以存储比将能量转换为飞轮更多的动能，从而限制增长速度。旋转速度下降时释放能量，防止速度减慢。锻压机械：在运动周期中，工作时间短，但载荷牙齿最大。利用非工作时间内存储的能量，克服最高负载，选择低功耗圆动机降低成本。应用：玩具汽车、锻压机、缝纫机、缝纫机等机器利用飞轮顺利地越过了四点位置。玩具汽车提供了使用飞轮前进的力量。2，飞轮转动惯量JF的近似计算：设计的飞轮的JF必须满足：即，Je通常是Je JF，因此Je可以忽略，因此：JFWmax/

13、2m，用转速N表示：JF 900 WMAX/，获得：JFWmax/，很小的时候，JF，2) JF和M牙齿日程时，Wmax-成比例。也就是说，Wmax越大，机器操作速度越不均匀。4)JF与M的平方成反比。也就是说，平均旋转速度越高，所需飞轮的转动惯量大小越小。一般来说，飞轮应该安装在高速轴上。过分追求机器运行速度的平滑会使飞轮变得太重。3)由于JF，Wmax和M是有限值，因此不能牙齿为“0”。即使安装飞轮，机器也总是有波动。分析：JFWmax/2m，3，Wmax确定方法，交点位置的动能增量E是阴影区域代数的总和，表示从起点A开始交点间隔内的每个损益。WmaxEmaxEmin Emax、Emax、Emin牙