機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動的調(diào)節(jié)

機(jī)械原理

教師：宋少云手機(jī)：E-mail:

1內(nèi)容提要研究內(nèi)容：機(jī)械的基本理論機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析機(jī)器動力學(xué)機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)機(jī)器2內(nèi)容提要1緒論2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析4平面機(jī)構(gòu)的力分析5機(jī)械的效率和自鎖6機(jī)械的平衡機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動的調(diào)節(jié)8平面連桿機(jī)構(gòu)9凸輪機(jī)構(gòu)10齒輪機(jī)構(gòu)11輪系12其它常用機(jī)構(gòu)13工業(yè)機(jī)器人14機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析機(jī)器動力學(xué)37機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動的調(diào)節(jié)1引言2機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型3周期性速度波動的調(diào)節(jié)4當(dāng)AB處于45度時(shí)，根據(jù)給定的工作阻力和設(shè)計(jì)的曲柄轉(zhuǎn)速，已經(jīng)確定了AB上面需要施加的平衡力偶矩。當(dāng)AB發(fā)生轉(zhuǎn)動時(shí)，根據(jù)給定的工作阻力的變化曲線，可以推出平衡力偶矩的變化曲線。5維持設(shè)計(jì)的勻速轉(zhuǎn)動所需要的平衡力偶矩的變化曲線動力由異步電機(jī)提供，異步電機(jī)的機(jī)械特性（與速度相關(guān)）如圖對于恒定的速度，其能夠提供的力偶矩是一個(gè)恒定值電機(jī)并不能提供所需要的平衡力偶矩機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中二者做功不相等，導(dǎo)致動能改變，導(dǎo)致速度波動。6速度的波動驅(qū)動力矩阻力矩盈功虧功動能的變化曲線7速度的波動速度波動的壞處：不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的勻速運(yùn)動速度波動的調(diào)節(jié)：飛輪--一個(gè)轉(zhuǎn)動慣量很大的圓盤8如何設(shè)計(jì)飛輪？轉(zhuǎn)動慣量？直徑？結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？9如何設(shè)計(jì)飛輪？飛輪通常安裝在某個(gè)回轉(zhuǎn)構(gòu)件上。只要該構(gòu)件速度變化在允許范圍內(nèi)即可。10如何設(shè)計(jì)飛輪？如何保證？飛輪的轉(zhuǎn)動慣量最大盈虧功許用速度不均勻系數(shù)安裝飛輪構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速結(jié)論：117機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動的調(diào)節(jié)1引言2機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型3周期性速度波動的調(diào)節(jié)127.2機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型如何計(jì)算速度的波動？傳動鏈上的每個(gè)構(gòu)件速度都在改變，集中精力只考察其中的一個(gè)。把所有的相關(guān)量全部向該構(gòu)件轉(zhuǎn)化，得到一個(gè)看似很簡單的動力學(xué)方程使用動能定理的微分形式來列出此方程137.2機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型例：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知試用動能定理的微分形式列出該機(jī)構(gòu)的動力學(xué)方程。14解：按照動能定理的微分形式，有：15等效轉(zhuǎn)動慣量等效力矩運(yùn)動方程16意義：表明對一個(gè)單自由度機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動的研究可以簡化為對該系統(tǒng)中某一個(gè)構(gòu)件運(yùn)動的研究。該構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量=整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量作用在該構(gòu)件上的力矩=整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的等效力矩該構(gòu)件稱為等效構(gòu)件用之建立的動力學(xué)模型稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型等效動力學(xué)模型17等效構(gòu)件可以任意選擇，如選擇滑塊為等效構(gòu)件。等效量僅與構(gòu)件的速比有關(guān)，而與構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。187機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動的調(diào)節(jié)1引言2機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型3周期性速度波動的調(diào)節(jié)19從機(jī)械系統(tǒng)的某等效構(gòu)件的運(yùn)動學(xué)方程來考察速度的波動盈功虧功20所以動能出現(xiàn)變化，從而速度出現(xiàn)波動。一般而言，如果每經(jīng)歷一段時(shí)間，會出現(xiàn)則意味著等效構(gòu)件的角速度又恢復(fù)到原始值。則是周期性波動。21考慮波動的最大值有忽略等效轉(zhuǎn)動慣量中的變化部分，即取2223飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算公式說明：（3）安裝飛輪后速度波動仍舊存在，只是幅度減小而已。（1）飛輪的轉(zhuǎn)動慣量與平均角速度的平反成反比，因此飛輪應(yīng)該安裝在高速軸上，從而減小轉(zhuǎn)動慣量，降低飛輪的尺寸。（2）若一味降低速度不均勻系數(shù)，會增大飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。（4）計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，關(guān)鍵是得到最大盈虧功，這可以用能量指示圖來確定。24例1.某原動機(jī)輸出力矩相對主軸轉(zhuǎn)角的線圖如圖所示，其循環(huán)周期為半轉(zhuǎn)。主軸平均轉(zhuǎn)速為620r/min,當(dāng)用該機(jī)驅(qū)動一等效阻力矩為常數(shù)的機(jī)器時(shí)，如要求速度不均勻系數(shù)為0.01.試求：（1）主軸的最大，最小轉(zhuǎn)速及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)角。（2）在主軸上應(yīng)該安裝的飛輪轉(zhuǎn)動慣量。（不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量）25解：（1）首先由周期內(nèi)驅(qū)動力矩做功=阻力矩做功得到阻力矩。AUTOCAD圖解面積，取水平軸為314）（2）圖解得到三個(gè)面積。（AREA）（5）計(jì)算最大，最小速度。大小由速度不均勻系數(shù)和平均速度給出；位置由圖解得到。（3）做出能量指示圖。（4）用公式得到飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。26（1）首先由周期內(nèi)驅(qū)動力矩做功=阻力矩做功得到阻力矩。（AUTOCAD圖解面積，取水平軸為314）27（2）圖解得到三個(gè)面積。（AREA）28（3）做出能量指示圖。29（4）用公式得到飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。30（5）計(jì)算最大，最小速度