第5章机械的动力分析
第5章 机械的动力分析
一、基本要求1、了解机械运转过程及作用在机械上的外力。2、掌握单自由度机器系统等效力学模型的建立，等效力和等效力矩、等效质量和等效转动惯量的计算。3、了解机器运动方程的建立及解法。4、了解研究机器运转及其速度波动调节的目的。掌握稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节。5、掌握飞轮转动惯量的简易计算方法。二、重点与难点单自由度机器系统等效力和等效力矩、等效质量和等效转动惯量的计算：飞轮转动惯量的简易计算
一、基本要求 二、重点与难点 单自由度机器系统等效力和等效力矩、等效质量和等效转动惯量的计算； 飞轮转动惯量的简易计算。 3、了解机器运动方程的建立及解法。 4、了解研究机器运转及其速度波动调节的目的。掌握稳定运转状态 下机械的周期性速度波动及其调节。 2、掌握单自由度机器系统等效力学模型的建立，等效力和等效力矩、 等效质量和等效转动惯量的计算。 5、掌握飞轮转动惯量的简易计算方法。 1、了解机械运转过程及作用在机械上的外力
s 5-1概述
§5-1 概述
本节基本内容1、研究的目的和内容2、机械运转的三个阶段3、转动副中的摩擦和自锁
本节基本内容 1、研究的目的和内容 2、机械运转的三个阶段 3、转动副中的摩擦和自锁
一、研究的自的和内容真实情况下，原动件的运动规律并不是匀速的，它的运动参数（位移、速度、加速度）往往是作用在机械上的外力、各构件的质量和尺寸、运动副间隙、转动惯量及原动件的位置函数。分析设计重要！高速重载运动和力分析机械系统原动件真实运动规律高精度高度自动化外力问题！寿命降低广机械效率下降原动件运动副工作质量差机械系统速度波动附加动压力机械振动增加噪声大降低速度波动
真实情况下，原动件的运动规律并不是匀速的，它的运动参数（位移、 速度、加速度）往往是作用在机械上的外力、各构件的质量和尺寸、运 动副间隙、转动惯量及原动件的位置函数。 运动和力分析 原动件真实运动规律 高速 重载 高精度 高度自动化 重要！ 机械系统 分析 设计 原动件 速度波动 运动副 附加动压力 寿命降低 机械效率下降 工作质量差 机械振动增加 噪声大 机械系统 外力 问题！ 降低速度波动 一、研究的目的和内容
二、机械运转的三个阶段机械动能的增加或减小，表现为机械运转速度的变化，可以将机械系统从开始运动到停止运转的全过程概括为三个阶段：口起动阶段口稳定运转阶段口停车阶段M启动稳定运转停车
二、机械运转的三个阶段 机械动能的增加或减小，表现为机械运转速度的变化，可以将机械 系统从开始运动到停止运转的全过程概括为三个阶段： 起动阶段 稳定运转阶段 停车阶段
二、机械运转的三个阶段依据能量守恒定理，列出机械运动的动能方程Wa -(W, +W,) = E-Eo -}≥(m,v3 +Jso)) -≥(m,vso + J s%)2i=l21=1式中：E,E：机械在所研究时间间隔终了、开始时的动能；n：机械中运动构件的数目：m：运动构件i的质量；Jsi：运动构件i绕其质心轴的转动惯量；Vsi，Vsio：运动构件i的质心在所研究时间间隔终了、开始时的速度；の;，のio：运动构件在所研究时间间隔终了、开始时的角速度
依据能量守恒定理，列出机械运动的动能方程 ( ) Wd − Wr +Wf E , E0 ： 机械在所研究时间间隔终了、开始时的动能； n ： 机械中运动构件的数目； mi ：运动构件i 的质量； Jsi ：运动构件i 绕其质心轴的转动惯量； vsi , vsio ： 运动构件i 的质心在所研究时间间隔终了、开始时的速度； ωi , ωi0 ：运动构件i在所研究时间间隔终了、开始时的角速度。 式中： = E − E0 = = + n i mi Si J Si i 1 2 2 ( ) 2 1 = − + n i mi Si J Si i 1 2 0 2 0 ( ) 2 1 二、机械运转的三个阶段
1.起动阶段原动件的速度从零逐渐增大至某正常工作速度，此后机械开始稳定运转。一赢功AW = Wa - (W, + W) = E - Eo = AE > 0△W= Wa-(W. + W)= E - Eo =AE> 0
1.起动阶段 ∆W = 𝑊𝑑 − 𝑊𝑟 + 𝑊𝑓 = 𝐸 − 𝐸0 = ∆𝐸 > 0 原动件的速度从零逐渐增大至某正常工作速度，此后机械开 始稳定运转。 赢功
2.稳定运转阶段机械原动件的速度在某平均值上下作周期性变化，对于稳定运转中的个周期T，驱动功也等于总耗功：AW = Wa - (Wr + W) = E - Eo = AE = 0在运动循环中的任一时间间隔内都有盈功或亏功出现，导致原动件速度变化：AW = Wa - (Wr + W) = E - Eo = AE ± 0停车启动稳定运转
2．稳定运转阶段 机械原动件的速度在某平均值上下作周期性变化,对于稳定运转中的一 个周期T，驱动功也等于总耗功: 在运动循环中的任一时间间隔内都有盈功或亏功出现，导致原动件速度变 化: ∆W = 𝑊𝑑 − 𝑊𝑟 + 𝑊𝑓 = 𝐸 − 𝐸0 = ∆𝐸 = 0 ∆W = 𝑊𝑑 − 𝑊𝑟 + 𝑊𝑓 = 𝐸 − 𝐸0 = ∆𝐸 ≠ 0
OW①匀速稳定运转：①=常数②周期变速稳定运转：0(t)=o(t+T,)停止W,=W,+W,启动稳定运转③非周期变速稳定运转A0AWwom0启动稳定运转停车稳定运转停止启动
图 1 8-1 t 启动 稳定运转 停车 ①匀速稳定运转：ω＝常数 ②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+Tp ) ③非周期变速稳定运转 ωm t ω 启动 稳定运转 停止 启动 ωm t ω 稳定运转 停止 Wd = Wr +Wf