机械原理(第七版)优秀课件—第七章__机械的运转及其速.ppt

1、第七章机械操作和速度波动的调整7.1概述1。本部分的研究内容和目标1)研究机械操作的目的和内容，研究机械系统在外力作用下的真实运动规律。通过建立动力学模型，建立力和运动参数之间的运动方程，掌握研究真实运动规律的方法。2)研究速度波动调节的目的和内容，驱动功率阻抗周期性或非周期性的速度波动，研究机械运行速度波动的原因及其调节方法，2)机械运行过程的三个阶段，1)启动阶段：WdWr，V2V1，E2E1，Wd=Wr E(动能增量)。2)稳定运行阶段：恒速型：Wd=Wr，E2=E1，Jd=c周期波动型：Wdp=Wrp。机械运行的三个阶段：启动、稳定运行和停机。3)停车阶段：Wd=0，Wr=E，V2V1

2、，E2E1。作用在机械上的驱动力和生产阻力的驱动力是由原动机产生的，它通常是机械运动参数(位移、速度或时间)的函数，被称为原动机的机械特性。不同的原动机有不同的机械特性。例如，三相异步电动机的驱动力是其转速的函数。如图所示。生产阻力与运动参数的关系取决于不同的机械过程，如车床的生产阻力是常数，鼓风机和离心机的生产阻力是速度的函数，曲柄压力机的生产阻力是位移的函数。图示的特性曲线可近似由通过点n和c的直线代替。线性方程为：Md=Mn(0-)/(0-n)，7.2机器1的运动方程。为了研究机器的真实运动规律和速度波动的调节，有必要建立一个描述系统运动规律的函数公式，即运动参数与外力之间的关系。根据质

3、点系的动能定理，将机械系统视为一个整体，作用在系统上的所有外力、力矩、质量和惯性矩都转化为选定的分量。转换的原则是转换前后系统的动态效果不变。1)质量m和转动惯量j的转换原理是恒定动能；2)力P和力矩M的转换原理是瞬时功率不变或外力做功不变。我，2。等效质量和等效惯性矩的计算整个机器的动能实际上表示为：所以它组织为：以部件1为转换部件，E可以写成：这表明：1)me和Je由速比的平方决定，每个部件的M和J都是固定值，所以me和Je总是正值(注意当量值和初始值之间的定量关系)；对于速度比只随机构位置变化的单自由度机器，me和Je只是机构位置的函数。如果速比是固定值，me和Je是常数。2)速度比可以

4、用任意比例绘制的速度多边形中相应线段的比例来表示，所以me和Je可以在不知道机器实际运动的情况下计算出来。3)如果选择绕固定轴旋转的部件作为等效部件，那么：我和Je将知道它们中的一个，然后将注意到另一个：3。等效力和等效扭矩的计算作用在机器所有部件上的给定力和扭矩所产生的功率为：如果部件1作为转换部件，那么N可以写成：因此它可以分类为：其中：I和I取同一个方向。从这两个公式可以看出：1)Fe和Me只与速比有关(注意当量值与初始值之间的定量关系)。对于速度比只随机构位置变化的单自由度机器，Fe和Me只是机构位置的函数。如果速度比是一个固定值，那么铁和我是常数。2)在不知道机器实际运动的情况下，可

5、以计算“我”和“我”。3)如果选择绕固定轴旋转的部件作为等效部件，这是由于：n=me=FEV=fel me=fel 4) Fe: FED，fer me: med，Mer注：示例1:已知：图示传动系统，i13，获得：Je，Me解决方案：从公式中获得：4。机器的运动方程可以写成能量或扭矩的形式。1)能量形式的运动方程根据能量守恒原理，外力所做的总功等于机械系统动能的增量。以旋转转换构件为例：积分给出了能量积分形式的运动方程：外力做功=MD系统动能增量=d(J2/2)，则能量微分形式的运动方程为：当上述方程中J=c时，可简化为：改写为：2)力矩形式的运动方程：5.运动方程的解1)等效惯性矩和等效力矩

6、都是常数。一般来说，固定传动比的恒速稳定运行是指：J=c，M=c，可以直接使用，两边可以综合得到：例如，当机器运行稳定时，主轴的角速度为120弧度/秒，以主轴为等效部件，机器的等效转动惯量为j=1 kg.m2。机器主轴上装有制动器。解：2)等效转动惯量和等效力矩都是等效部件位置的函数。例如，当J=J()，M=M()可以解析表示时，用运动积分方程表示更方便。如果机械系统启动，那么0=0，E0=0和E=W，因此上述方程可以写成，3)当等效力矩是等效部件速度的函数时，对于诸如鼓风机和由电动机驱动的混合器之类的机器来说，方便的是具有可用力矩形式的运动方程，其可以通过将两侧积分来获得，即， 如果等效惯性

7、矩是机构位置的函数，而等效力矩是等效部件速度的函数，则运动方程将是非线性微分方程，需要通过数值求解。 其中：7.3机器的稳定运行及其条件1。恒速稳定运行机器当机器以恒速稳定运行时，主轴=c d/dt=0。从力矩形式的运动方程来看，如果这个方程成立，j必须是=c(即固定传动比机构)dJ/d=0，m=MD-Mr=0，MD=0。2)等效驱动扭矩=等效阻力扭矩。2.周期性变速和稳定运行1)周期性速度波动的原因是处于机械稳定运行阶段。当Md和Mr是机床主轴转角的函数时，等效驱动力矩和等效阻力力矩会周期性变化，同时引起机械速度的周期性波动。在机械运行周期的某一时刻：(1) MdMr，WdWr，剩余功E (2) MdMr，WdWr，不足功E，周期变速稳定运行的条件：在等效转矩m和等效转动惯量j变化的公共周期中，驱动功应等于阻抗功(或剩余功等于不足功)。2)周期性速度波动的调整(1)机器运转不均匀系数，表7-2机器运转不均匀系数的允许值，(2)飞轮的调速功能飞轮安装在机械系统中，主要用于调速、储能和降低电机功率。(3)飞轮转动惯量的计算可以从公式中看出：1)当Wmax和2m不变时，小j将变大，飞轮将变大，=0，j将趋于无穷大，飞轮也将是无穷大；wmax与确定时间j和2m的关系。如果是安装在低速轴上，选择d:安装空