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1、第七章 机械的运转及其速度波动的调节7-1 概述7-2 机械的运动方程式7-3 机械运动方程式的求解7-4 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节7-5 机械的非周期性速度波动及其调节Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2
2、004-2011 Aspose Pty Ltd.研究机械的运动，不涉及质量和力。 如运动分析、运动综合。 研究机械（某一位置）的受力，不涉及 惯性力。如：静力分析。运动学：静力学：动力学： 研究机械的受力或运动，综合考虑外力、 构件质量和运动之间的相互作用。几个术语的含义已知运动、质量和部分外力，求未知外力， 属于动态静力分析。已知质量和外力，求运动，属于真实运动 规律分析，又叫动态仿真。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created
3、with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.7-1 概 述1本章研究的内容及目的（1）研究在外力作用下机械真实运动规律的求解机构的运动规律通常用其原动件的运动规律（即位移、速度 及加速度）描述。 而其真实运动规律是由其各构件的质量、转动 惯量和作用于其上的驱动力与阻抗力等因素决定的。上述参数往往 是随时间而变化的。要对机构进行精确的运动分析和力分析，就需要确定原动件 的真实运动规律。 这对
4、于机械设计，特别是高速、重载、高精度 和高自动化的机械是十分重要的。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（2）研究机械运转速度的波动及其调节机械在运转过程中经常会出现速度波动，
5、这种速度波动会导 致在运动副中产生附加的动压力，并引起机械的振动，从而降低 机械的寿命、效率和工作质量。为了降低机械速度波动的影响，就需要研究其波动和调节方 法，以便设法将机械运动速度波动的程度限制在许可的范围之内。（1）起始阶段机械的角速度由零渐增至m，其功能关系为 WdWcE2机械运转的三个阶段Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile
6、 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（2）稳定运转阶段周期变速稳定运转 m常数，而 作周期性变化； 在一个运动循环的周期内，WdWc。等速稳定运转 m常数， WdWc 。（3）停车阶段 由m渐减为零；EWc 。3驱动力和生产阻力（1）驱动力机械特性通常是指力（或力矩）和运动参数（位移、速度、时间 等）之间的关系。1）分类， 作用在机械上的力常按其机械特性来分类。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Sli
7、des for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.如电动机 Md Md ()常数 位移的函数 速度的函数如重锤驱动件FdC 如弹簧 FdFd(s)， 内燃机 MdMd()驱动力可分为：OMd交流异步电动机重锤OFdsCOFdsFd=Ks弹簧Evaluation only.Evaluation only
8、. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2）驱动力的表达式当用解析法研究机械在外力作用下的运动时，原动机发出 的驱动力必须以解析式表达。为了简化计算，常将原动机的机械特性用简单的多项式来 近似表示。MOABC交流异步电动机N0MnnMd设交流
9、异步电动机的额定 转矩为Mn，额定角速度为n； 同步转速为0, 此时转矩为零。 其机械特性曲线BC的部分, 又 常近似地以直线NC(或抛物线) 来代替。 其上任意一点所确定 的驱动力矩 Md 可表达为Md = Mn(0)/(0n)式中Mn、0、n可由电动机产品 目录中查出。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Cop
10、yright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.驱动力和生产阻力的确定，涉及许多专业知识，已 不属于本课程的范围。（2）工作阻力机械的执行构件所承受的生产阻力的变化规律，常取决于机 械工艺过程的特点。按其机械特性来分，生产阻力可分为：如起重机、车床等。 如曲柄压力机、活塞式压缩机等。 如鼓风机、离心泵等。 如揉面机、球磨机等。说明 另外，在本章中认为外力是已知的。常数 执行构件位置函数 执行构件速度函数 时间的函数Evaluation only.Evaluation only. Created with As
11、pose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.设 第i个构件的作用力为Fi、力矩为Mi，7-2 机械的运动方程式1机械运动方程的一般表达式研究机构的运转问题时，需建立包含作用在机械上的力、构 件的质量、转动惯量和其运动参数的机械运动方程。对于具有n个活动构件的机械，式中Mi与i同相
12、时，取“”号，反相时，取“”号。力Fi的作用点的速度为vi、构件的角速 度为i，Fi与vi间的夹角为i。 机械运动方程式的一般表达式为Si miJSiFiMivii i例 7-1 曲柄滑块机构运动方程的建立d (mivsi/2Jsii /2)(FivicosiMii)dtni=1ni=122Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2
13、.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2机械系统的等效动力学模型对于单自由度的机械，描述它的运动规律只需一个独立广义 坐标。因此在研究机械在外力作用下的运动规律时，只需确定出 该坐标随时间变化的规律即可。为了求得简单易解的机械运动方程式，对于单自由度机械 系统可以先将其简化为一等效动力学模型，然后再据此列出其运 动方程式。例 7-2 曲柄滑块机构的等效动力学模型以曲柄为等效构件时的等效动力学模型以滑块为等效构件时的等效动力学模型Evaluation only.Evaluation
14、only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（1）等效动力学模型的概念结论：对于一个单自由度机械系统的运动研究，可简化为对其一个 等效转动构件或等效移动构件的运动研究。等效转动惯量（或等效质量）是等效构件具有的假想的转动 惯量（或质量），
15、且使等效构件所具有的动能应等于原机械系统 中所有运动构件的动能之和。等效力矩（或等效力）是作用在等效构件上的一个假想力矩 （或假想力），其瞬时功率应等于作用在原机械系统各构件上的 所有外力在同一瞬时的功率之和。我们把具有等效转动惯量（或等效质量），其上作用的等效 力矩（或等效力）的等效构件称为原机械系统的等效动力学模 型。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（2）等效动力学模型的建立首先，可选取机械中待求速度的转动或移动构件为等效构件， 并以其位置参数为广义坐标。其次，确定系统广义构件的等效转动惯量Je或等效质量me 和等效力矩Me或等效力Fe。 其中Je或me的大小是根据等效构件与 原机械系统动能相等的条件来确定； 而Me或Fe
