机械的运转过程

《机械的运转过程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械的运转过程（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、重 点 等效量的概念及其计算方法 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节内 容 机械的运转过程 机械系统运动方程和等效量 机械的周期性速度波动及其调节 飞轮转动惯量的计算 机械的非周期性速度波动及其调节第三章 运动分析,讨论构件间的运动关系（假设原动件作 等速运动，忽略了力对机构运动影响）。实际上，机构原动件的运动规律由各构件的质量、转动惯 量和作用在机械上的力等因素决定，即原动件的运动规律并非 绝对均匀。问题：1）如何确定机械的真实运动规律？2）如何控制机械速度波动的程度？1 1.机械的运转过程机械运转的三个阶段启动：驱动力做功等于阻力的功加系统动能增量 停车：阻力的功等于动能减量稳定运

2、转期： 动力功Wd =阻力功Wc研究稳定期的速度波动W = Wd - Wc = E2- E1 =E功能关系只要 Wd Wc ,系统运动就不可能匀速一、机械系统运动方程 (力与运动关系的方程)dt 瞬间内系统总动能的增量 = 系统各外力作的元功之和或 dE = Pdt= S(FiVicosai + Mii )dt1 2miVSi + 1 2JSi i2）2dS(2dE = dW12 3ABC4M1F2F3S2（7-6）上式复杂，运动变量较多，求解困难。当F=1时，可将其 改造为只含一个运动变量的运动方程（等效运动方程）。（7-21）或2.机械系统运动方程和等效量二、等效动力学模型及四个等效量等效

3、动力学模型（等效构件）等效点模型 Fe me v等效转子模型 Me Je （7-17） 、（7-18）（7-19） 、（7-20）三.等效运动方程的几种形式1. 微分形式Medt = d 1 2Je2FeVdt = d 1 2meV2或Medf = d 1 2Je2FedS = d 1 2meV22. 能量形式f f0Medf = 1 2Je2- 1 2Je002 S S0FedS = 1 2meV2- 1 2me0V023. 力矩形式 Me = d 1 2Je2df= = Jee + 22dJe dfFe = d 1 2me2dS= = mea + V22dme dS4. 简化形式 ( 当

4、Je 或 me 变化Me = JeeFe = mea力的形式很小或不变时)8一、稳定运转阶段的速度波动二、运动循环 (运动周期)在周期性稳定运转阶段, 机器 的位移、速度、加速度，由某一 值，经过最短的时间，全部回复 到原来的值，这一段时间, 称为 一个运动周期。周期性、非周期性三、平均角速度m和速度不均匀度系数m =max + min 2 =max - min m （见 P175 表 7 2）速度波动调节：控制max- min2 2= 2m23.稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节四、飞轮的简易设计计方法fmaxminabf f0Medf = 1 2Je2- 1 2Je0021. Je

5、 与 关系设 f 从 fa 到 fb , 从 min 到 max ,此时外力功为 Wmax .即:fb faMedf = Wmax1 2Jebmax- 1 2Jeamin= 两点间 (某区间) 的外力功 W , 称盈亏功. Wmax 称最大盈亏功.226（P165 724）据一般机器的 Je 变化较小,为简化分析,取 Jea Jeb则从而令 Je 或7当 时, 可增加一个转动惯量为 JF 的大质量的圆盘 飞轮.并使一般, JF Je 故. 从而2.飞轮转动惯量的近似计算8几个问题 1） 与Wmax成正比(适当选择原动机)2）飞轮惯量与不均匀系数成反比。（不均匀系数不宜太小）3）飞轮惯量与角速度

6、平方成反比。（飞轮宜装于高速轴）4）飞轮不一定是专门构件。 5）速度波动是不能完全消除的。JF最大盈亏功的求取1. 分析: Wmax 为 min 到 max 区间的外力功.Wmax = Emax - Emin按 Me = Med - Mec = Jee + w2 dJF2 dt JFe显然, 当 Med = Mec 时, e = 0 .此时对应 的极值.也就是说, Emax 和 Emin 发生在 Med = Mec 处,也即在 Med 和 Mec 曲线的交点处.fmaxminabJF = 常9JFWmax m 2例1. 由电动机驱动的某机械系统,已知电动机的转速为 n=1440 r/min ,

7、转化到电动机轴上的等效阻抗力矩 Mec 的变化情况如图所示.Med2pp3p2p 20fMV (N/m)设等效力矩 Med 为常数,各构件的 转动惯量略去不计. 机械系统运转 的许用不均匀系数 =0.05 . 试确定安装在电动机轴上的飞轮的转动动惯量 JF .解:1. Mec 所作的功:Wc =2p 0MecdfMec1800200= =1000p (N/m) .2. Med 因 Med 为常数, 且其所作的功 Wd= Wc . Med2p = Wc = 1000p .从而得: Med= 500 (N/m) .500123. Wmax 的求取 求 Med 与 Mec 间包含的面积. 画能量指示

8、图 求 WmaxabcdWabWbcWcdWba= = 150p (N/m)Wcb= = -457p (N/m)Wdc= = 307p (N/m)a150pb-457pc307pd 由能量指示图可得：Wmax= Wbc = -Wcb = 457p (N/m) 4. 求 JFJF=900Wmax p2n2=900457p p2 14402 0.05= 1.263 (kgm3)13Med2pp3p2p 20fMV (N/m)Mec1800200500例 2. 右图为某内燃机曲柄轴上的等 效驱动力矩和等效阻抗力矩, 在一个工作循环的变化曲线. 对应 MVd 与 MVr 间所包含的面 积 (盈亏功)

9、如图所示.解: 1. 某区间(如 bc)的盈亏功: 设曲柄的 nm = 120 r/min , 机器的 = 0.06 . 试求安装在曲柄上的 JF .Wbc=fc fbMeddf -fc fbMecdf因为fc fbMeddf 为 Med 线与 f 线fc fbMecdf为 Mec 线与 f 线之间, 在 bc区间所围面积;MedMec所以, Wbc 为 Med 线与 Mec 线之间, 在 bc区间所围面积.M (Nm)fMVdMVrM (Nm)fa b c d e f g h 之间, 在 bc区间所围面积;10a b c d e f g h -50-100 +125-500+25-50+55

10、000ab-50c2. 用能量指示图求 Wmax+550-100d+125e-500f+25ghWmax由能量指示图:Wmax = Web= Wcb + Wdc + Wed = 550 + (-100) + 125= 575 (Nm)3. JF = Wmax m2=Wmax( 2pnm 60=900 Wmax p2 nm2=900575 0.06p21202= 60.159453 60.5 (kgm2)( 1N = 1kgm/s2 )M (Nm)fMedMera b c d e f g h -50-100 +125-500+25-50+55011-50 )2燃气、蒸汽机械式调速器4. 机械的非周期性速度波动及其调节