第7章機械的運轉(zhuǎn)與調(diào)速1

第7章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)◆機械的運動方程式◆機械運動方程式的求解◆穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下機械的周期性速度波動及其調(diào)節(jié)◆機械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)◆了解機器運動和外力的定量關(guān)系◆了解機器運動速度波動的原因、特點、危害◆掌握機器運動速度波動的調(diào)節(jié)方法本章教學(xué)目的本章教學(xué)內(nèi)容本章重點：等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動慣量、等效力、等效力矩的概念及其計算方法；機械運動產(chǎn)生速度波動的原因及其調(diào)節(jié)方法。本講教學(xué)內(nèi)容◆機械運轉(zhuǎn)的三個階段◆機械運動方程的一般表達(dá)式◆機械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型◆機械運動方程式的求解◆了解機器運動和外力的定量關(guān)系◆掌握等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動慣量、等效力、等效力矩的概念及其計算方法本講教學(xué)目的本講重點：等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動慣量、等效力、等效力矩的概念及其計算方法第7章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)§7-1概述一、作用在機械上的力當(dāng)忽略機械中各構(gòu)件的重力以及運動副中的摩擦力時，作用在機械上的力可分為工作阻力和驅(qū)動力兩大類：1.工作阻力

工作阻力是指機械工作時需要克服的工作負(fù)荷，它決定于機械的工藝特性。

在機械的生產(chǎn)過程中，有些生產(chǎn)阻力為常數(shù)，有些是位置的函數(shù)，還有一些是速度的函數(shù)。一、作用在機械上的力2.驅(qū)動力驅(qū)動力是指驅(qū)使原動機運動的力，其變化規(guī)律取決于原動機的機械特性。

原動機的機械特性：指原動機發(fā)出的驅(qū)動力與運動參數(shù)之間的關(guān)系。額定轉(zhuǎn)矩：特性曲線上N點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。同步轉(zhuǎn)速：對應(yīng)于C點的轉(zhuǎn)矩。任一點的轉(zhuǎn)矩為:交流異步電動機的機械特性曲線原動件的速度從正常工作速度下降到零的階段。二、機械運轉(zhuǎn)的三個階段1.起動階段原動件的速度由零逐漸上升到開始穩(wěn)定的過程。2.穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段Wd=Wc1）周期變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)：瞬時角速度ω≠常數(shù)，但在一個運動周期的始末角速度相等，E=0。2）等速運轉(zhuǎn)：ω=常數(shù)3.停車階段

Wd=0;E=-WcWd=Wc+E§7-2機械的運動方程式曲柄滑塊機構(gòu)：一、機械運動方程的一般表達(dá)式機械系統(tǒng)的運動方程式為：dE=dW

對于由n個活動構(gòu)件組成的機構(gòu)一、機械運動方程的一般表達(dá)式若作用于構(gòu)件i上的作用力為Fi，力矩為Mi，力Fi

作用點的速度為ui

，構(gòu)件的角速度為ωi，則其瞬時功率為：運動方程的一般表達(dá)式為：二、機械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型等效轉(zhuǎn)動慣量等效力矩1、等效轉(zhuǎn)動慣量和等效力矩微分形式的運動方程式說明：

對一個單自由度的機械系統(tǒng)的運動研究可簡化為對該系統(tǒng)的一個具有等效轉(zhuǎn)動慣量Je（），在其上作用有等效力矩Me（

,,t）的假想構(gòu)件的運動的研究。具有等效轉(zhuǎn)動慣量，其上作用有等效力矩的等效構(gòu)件等效構(gòu)件原機械系統(tǒng)等效動力學(xué)模型選滑塊為曲柄滑塊機構(gòu)的等效構(gòu)件等效力：二、機械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型（續(xù)）微分形式的運動方程式等效質(zhì)量：2.等效質(zhì)量和等效力若取轉(zhuǎn)動構(gòu)件為等效構(gòu)件，有：若取移動構(gòu)件為等效構(gòu)件，有：小結(jié)：小結(jié)：等效條件：等效構(gòu)件的動能等于原機械系統(tǒng)在同一瞬時所有構(gòu)件動能之和或：等效力矩所作的功率等于原機械系統(tǒng)在同一瞬時所有外力所作的功率之和等效條件：或：三、其他形式表達(dá)的機械運動方程式1）力矩形式的機械運動方程式1.以回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時2）動能形式的機械運動方程式：三、其他形式表達(dá)的機械運動方程式2.以移動構(gòu)件為等效構(gòu)件時1）力矩形式的機械運動方程式2）動能形式的機械運動方程式：§7-3機械運動方程的求解

=（

）一、等效轉(zhuǎn)動慣量和等效力矩均為位置的函數(shù)（Md=Md(

)，Mr=Mr(

)，Me=Me(

)，Je=Je(

)）1.等效構(gòu)件的角速度一、等效轉(zhuǎn)動慣量和等效力矩均為位置的函數(shù)

=（t）

2.等效構(gòu)件的角加速度

以電動機驅(qū)動的鼓風(fēng)機，攪拌機之類機械屬于這種情況。用力矩形式的運動方程式求解比較方便。二、等效轉(zhuǎn)動慣量是常數(shù)，等效力矩是速度的函數(shù)時

=（t）

例1:如圖為一齒輪驅(qū)動的正弦機構(gòu)，已知：z1=20,轉(zhuǎn)動慣量為J1；z2=60，轉(zhuǎn)動慣量為J2，曲柄長為l，滑塊3和4的質(zhì)量分別為m3，m4

,其質(zhì)心分別在C和D點，輪1上作用有驅(qū)動力矩M1,在滑塊4上作用有阻抗力F4，取曲柄為等效構(gòu)件，求：圖示位置時的等效轉(zhuǎn)動慣量Je及等效力矩Me。解：1）求Je根據(jù)等效條件：2）求Me瞬時功率不變例題1

1）Je的前三項為常數(shù)，第四項為等效構(gòu)件的位置參數(shù)

2的函數(shù)，為變量。

2）工程上，為了簡化計算，常將等效