第七章机械的运动及其速度波动 的调节 本章教学内容 量成 ◆机械的运动方程式 √等效质量、等效转动惯 ◆机械运动方程式的求解 量、等效力、等效力矩 ◆稳定运转状态下机械的周期性速 度 的概念及其计算方法; 波动及其调节 √机械运动产生速度波动 ◆机械的非周期性速度波动及其调 节 的原因及其调节方法。 本章教学目的 ◆了解机器运动和外力的定量关系 点 ◆了解机器运动速度波动的原因、特点、计算飞轮转动惯量时最大 ◆掌握机器运动速度波动的调节方法 盈亏功的计算
第七章 机械的运动及其速度波动 的调节 ◆ 机械的运动方程式 ◆ 机械运动方程式的求解 ◆ 稳定运转状态下机械的周期性速 度 波动及其调节 ◆ 机械的非周期性速度波动及其调 节 ◆ 了解机器运动和外力的定量关系 ◆ 了解机器运动速度波动的原因、特点、 危害 ◆ 掌握机器运动速度波动的调节方法 本章教学目的 本章教学内容 本章重点： ✓ 等效质量、等效转动惯 量、等效力、等效力矩 的概念及其计算方法； ✓ 机械运动产生速度波动 的原因及其调节方法。 难点： 计算飞轮转动惯量时最大 盈亏功的计算
§7-1概述 研究目的和内容 运动分析时,都假定原动件作匀速运动,实际上是多个参 数的函数。 1、由于机械的运动规律是由各构件的质量、转动惯量和作用 力等因素决定的,随时间变化而变化,要对机械进行精确的运 动分析和力分析,就要研究在外力作用下,机械的真实运动规 律。 由于机械在运动过程中会出现速度波动,导致运动副产生 附加动压力,并引起振动,从而降低机械使用寿命、效率和工 作质量,因此需研究机械运转过程中,速度的波动及其调节方 法
§7-1 概述 一．研究目的和内容 1、由于机械的运动规律是由各构件的质量、转动惯量和作用 力等因素决定的，随时间变化而变化，要对机械进行精确的运 动分析和力分析，就要研究在外力作用下，机械的真实运动规 律。 2、由于机械在运动过程中会出现速度波动，导致运动副产生 附加动压力，并引起振动，从而降低机械使用寿命、效率和工 作质量，因此需研究机械运转过程中，速度的波动及其调节方 法。 运动分析时，都假定原动件作匀速运动，实际上是多个参 数的函数
机械运转的三个阶段 根据动能定理 WG-W=E 驱动功阻抗功动能 输出功 W和损 失功W 起动 稳定运转 停车 之和 1.起动阶段—原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的过程。 令功(率)特征:外力对系统做正功WrW>0 令动能特征:系统的动能增加E=WW>0 令速度特征:系统的速度增加a=0→am
二．机械运转的三个阶段 1. 起动阶段——原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的过程。 ω ω 起动 稳定运转 停车 图11-1 根据动能定理 Wd－Wc =E 驱动功 阻抗功 输出功 Wr和损 失功Wf 之和 动能 ❖功(率)特征：外力对系统做正功Wd -Wc>0 ❖动能特征：系统的动能增加E=Wd -Wc >0 ❖速度特征：系统的速度增加=0→ m
2.稳定运转阶段 原动件速度保持常数或 在正常工作速度的平均 N 值上下作周期性的速度 波动。 此阶段分两种情况: 起动 稳定运转 停车 ①m≠常数,但在正常工作速度的平均值on下作周期性速度 波动—周期变速稳定运转 ②ω=常数—等速稳定运转 冷功(率特征:WW|=0 冷动能特征:E=WW|=0 令速度特征:1=+1
ω ω 起动 稳定运转 停车 图11-1 2. 稳定运转阶段 —— 原动件速度保持常数或 在正常工作速度的平均 值上下作周期性的速度 波动。 ❖功(率)特征：Wd -WcT=0 ❖动能特征：E= Wd -WcT =0 ❖速度特征：T =T+1 此阶段分两种情况： ① 常数，但在正常工作速度的平均值 m上下作周期性速度 波动——周期变速稳定运转 ② =常数——等速稳定运转
3.停车阶段 驱动力为零,机械 系统由正常工作速 度逐渐减速,直到 停止。 起动 稳定运转 停车 令功(率)特征:WW=-W 令动能特征:E=WW=-W<0 ☆速度特征:
ω ω 起动 稳定运转 停车 图11-1 3. 停车阶段—— 驱动力为零，机械 系统由正常工作速 度逐渐减速，直到 停止。 ❖功(率)特征：Wd -Wc= -Wc ❖动能特征：E= Wd -Wc = -Wc<0 ❖速度特征：i+1< i
作用在机械上的力内力—反力、摩擦力 驱动力 1作用在机械上力的的种类外力生产阻力 重力 2.驱动力和生产阻力 惯性力 驱动力—由原动机产生。其变化规律决定于原动机的 机械特性。 原动机的机械特性:原动机发出的驱动力与运动参数(位移、 速度或时间)之间的关系称为原动机的机械特性。 F=f(v)或M=∫(a) 不同的原动机具有不同的机械特性
三．作用在机械上的力 1. 作用在机械上力的的种类 内 力 外 力 惯性力 驱动力 生产阻力 重 力 2. 驱动力和生产阻力 ➢驱动力——由原动机产生。其变化规律决定于原动机的 机械特性。 原动机的机械特性：原动机发出的驱动力与运动参数（位移、 速度或时间）之间的关系称为原动机的机械特性。 不同的原动机具有不同的机械特性。 F = f (v) 或 M = f () ——反力、摩擦力
■交流异步电动机机械特性 M B 曲线—驱动力是转动速度 的函数。 其特征曲线可以用一条通过N点和 C点的直线近似代替。直线方程为: Ma=Mn(00-0)(∞0-an) ■直流电机机械特性曲线 驱动力是转动速度的函数 Mn电动机的额定转矩 n电动机的额定角速度; O:电动机的同步角速度; 直流并 M4、a:任意点的驱动力矩和角速度 直流串 激电机 激电机
▪交流异步电动机机械特性 曲线——驱动力是转动速度 的函数。 其特征曲线可以用一条通过N点和 C点的直线近似代替。直线方程为： ( ) ( ) Md = Mn 0 − 0 − n / M 0 n A C B N O ▪直流电机机械特性曲线 ——驱动力是转动速度的函数。 M O 直流串 激电机 直流并 激电机 Mn： 电动机的额定转矩； n：电动机的额定角速度； o：电动机的同步角速度； Md、 ：任意点的驱动力矩和角速度
内燃机的机械特性曲线 —驱动力是转动位置的函数。M 工作阻力—机械工作时需要克服的工作负荷, 它决定于机械的工艺特性 1)生产阻力常数 B
▪内燃机的机械特性曲线 ——驱动力是转动位置的函数。 M ➢工作阻力——机械工作时需要克服的工作负荷， 它决定于机械的工艺特性。 1）生产阻力常数
2)生产阻力是位移的函数3)生产阻力是速度的函数 翼板 翼板式油泵 4)生产阻力是时间的函数 B
2）生产阻力是位移的函数 3）生产阻力是速度的函数 4）生产阻力是时间的函数
§7-2机械的运动方程式 机械运动方程式的一般表达式 机械运动方程式机械上的力、构件的质量、转动惯量和 其运动参数之间的函数关系。 建立机械运动方程式的基本原理 对于单自由度机械系统采用动能定理建立运动方程式 动能定理—机械系统在某一瞬间(dt)内动能的增量(dE) 应等于在该瞬间内作用于该机械系统的各外 力所作的元功(dW之和。 de= dw
§7-2 机械的运动方程式 一．机械运动方程式的一般表达式 机械运动方程式——机械上的力、构件的质量、转动惯量和 其运动参数之间的函数关系。 对于单自由度机械系统采用动能定理建立运动方程式。 即： dE = dW 1. 建立机械运动方程式的基本原理 动能定理——机械系统在某一瞬间(dt)内动能的增量(dE) 应等于在该瞬间内作用于该机械系统的各外 力所作的元功(dW)之和