机械的运转及速度波动的调节

机械原理

教师：宋少云手机：E-mail:

1内容提要研究内容：机械的基本理论机构的结构分析机构的设计机构的力学分析机器动力学机器执行机构设计机构机器2内容提要1绪论2机构的结构分析3平面机构的运动分析4平面机构的力分析5机械的效率和自锁6机械的平衡机械的运转及速度波动的调节8平面连杆机构9凸轮机构10齿轮机构11轮系12其它常用机构13工业机器人14机械传动系统的方案设计机构的结构分析机构的设计机器执行机构设计机构的力学分析机器动力学37机械的运转及速度波动的调节1引言2机械系统的等效动力学模型3周期性速度波动的调节4当AB处于45度时，根据给定的工作阻力和设计的曲柄转速，已经确定了AB上面需要施加的平衡力偶矩。当AB发生转动时，根据给定的工作阻力的变化曲线，可以推出平衡力偶矩的变化曲线。5维持设计的匀速转动所需要的平衡力偶矩的变化曲线动力由异步电机提供，异步电机的机械特性（与速度相关）如图对于恒定的速度，其能够提供的力偶矩是一个恒定值电机并不能提供所需要的平衡力偶矩机器运转中二者做功不相等，导致动能改变，导致速度波动。6速度的波动驱动力矩阻力矩盈功亏功动能的变化曲线7速度的波动速度波动的坏处：不能实现预期的匀速运动速度波动的调节：飞轮--一个转动惯量很大的圆盘8如何设计飞轮？转动惯量？直径？结构设计？9如何设计飞轮？飞轮通常安装在某个回转构件上。只要该构件速度变化在允许范围内即可。10如何设计飞轮？如何保证？飞轮的转动惯量最大盈亏功许用速度不均匀系数安装飞轮构件的平均转速结论：117机械的运转及速度波动的调节1引言2机械系统的等效动力学模型3周期性速度波动的调节127.2机械系统的等效动力学模型如何计算速度的波动？传动链上的每个构件速度都在改变，集中精力只考察其中的一个。把所有的相关量全部向该构件转化，得到一个看似很简单的动力学方程使用动能定理的微分形式来列出此方程137.2机械系统的等效动力学模型例：曲柄滑块机构，已知试用动能定理的微分形式列出该机构的动力学方程。14解：按照动能定理的微分形式，有：15等效转动惯量等效力矩运动方程16意义：表明对一个单自由度机械系统运动的研究可以简化为对该系统中某一个构件运动的研究。该构件的转动惯量=整个机械系统的等效转动惯量作用在该构件上的力矩=整个机械系统的等效力矩该构件称为等效构件用之建立的动力学模型称为原机械系统的等效动力学模型等效动力学模型17等效构件可以任意选择，如选择滑块为等效构件。等效量仅与构件的速比有关，而与构件的真实速度无关。187机械的运转及速度波动的调节1引言2机械系统的等效动力学模型3周期性速度波动的调节19从机械系统的某等效构件的运动学方程来考察速度的波动盈功亏功20所以动能出现变化，从而速度出现波动。一般而言，如果每经历一段时间，会出现则意味着等效构件的角速度又恢复到原始值。则是周期性波动。21考虑波动的最大值有忽略等效转动惯量中的变化部分，即取2223飞轮转动惯量的计算公式说明：（3）安装飞轮后速度波动仍旧存在，只是幅度减小而已。（1）飞轮的转动惯量与平均角速度的平反成反比，因此飞轮应该安装在高速轴上，从而减小转动惯量，降低飞轮的尺寸。（2）若一味降低速度不均匀系数，会增大飞轮的转动惯量。（4）计算飞轮的转动惯量，关键是得到最大盈亏功，这可以用能量指示图来确定。24例1.某原动机输出力矩相对主轴转角的线图如图所示，其循环周期为半转。主轴平均转速为620r/min,当用该机驱动一等效阻力矩为常数的机器时，如要求速度不均匀系数为0.01.试求：（1）主轴的最大，最小转速及其对应的转角。（2）在主轴上应该安装的飞轮转动惯量。（不计其余构件的转动惯量）25解：（1）首先由周期内驱动力矩做功=阻力矩做功得到阻力矩。AUTOCAD图解面积，取水平轴为314）（2）图解得到三个面积。（AREA）（5）计算最大，最小速度。大小由速度不均匀系数和平均速度给出；位置由图解得到。（3）做出能量指示图。（4）用公式得到飞轮的转动惯量。26（1）首先由周期内驱动力矩做功=阻力矩做功得到阻力矩。（AUTOCAD图解面积，取水平轴为314）27（2）图解得到三个面积。（AREA）28（3）做出能量指示图。29（4）用公式得到飞轮的转动惯量。30（5）计算最大，最小速度