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1、武汉工业学院武汉工业学院机机 械械 原原 理理 教师：教师： 宋少云宋少云手机：手机： 13294152118 13294152118: songshaoyunwhpu.edu: songshaoyunwhpu.edu内容提要内容提要研讨内容： 机械的根本实际机构的构造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内容提要内容提要1 绪论2 机构的构造分析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7机械的运转及8 速度动摇的调理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
2、的构造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7 7 机械的运转及速度动摇的调理机械的运转及速度动摇的调理1 引言2 机械系统的等效动力学模型3 周期性速度动摇的调理 当当ABAB处于于4545度度时，根根据据给定定的的任任务阻阻力力和和设计的的曲曲柄柄转速速，曾曾经确确定定了了ABAB上上面面需需求求施施加加的的平平衡衡力力偶矩。偶矩。 当当ABAB发生生转动时，根根据据给定定的的任任务阻阻力力的的变化化曲曲线，可可以以推推出出平衡力偶矩的平衡力偶矩的变化曲化曲线。维持持设计的的匀匀速速转动所所需需求求的的平平衡衡力偶矩的力偶矩的变化曲化曲线动力力由由异异步步电机机提提供供，异
3、异步步电机机的的机械特性与速度相关如机械特性与速度相关如图对于于恒恒定定的的速速度度，其其可可以以提提供供的力偶矩是一个恒定的力偶矩是一个恒定值电机并不能提供所需求的平衡力偶矩机并不能提供所需求的平衡力偶矩机器运机器运转中二者做功不相等，中二者做功不相等，导致致动能改能改动，导致速度致速度动摇。速度的速度的动摇驱动力矩阻力矩盈功亏功动能的变化曲线速度的速度的动摇速度速度动摇的害的害处：不能：不能实现预期的匀速运期的匀速运动速度速度动摇的的调理：理：飞轮-一个一个转动惯量很大的量很大的圆盘如何如何设计飞轮？转动惯量？量？直径？直径？构造构造设计？如何如何设计飞轮？飞轮通常安装在某个回通常安装在某
4、个回转构件上。构件上。只需只需该构件速度构件速度变化在允化在允许范范围内即可。内即可。如何如何设计飞轮？如何保如何保证？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：7 7 机械的运转及速度动摇的调理机械的运转及速度动摇的调理1 引言2 机械系统的等效动力学模型3 周期性速度动摇的调理7.2 7.2 机械系统的等效动力学模型机械系统的等效动力学模型如何如何计算速度的算速度的动摇？传动链上的每个构件速度上的每个构件速度都在改都在改动，集中精神只，集中精神只调查其中的一个。其中的一个。把一切的相关量全部向把一切的相关量全部向该构件构件转化，得到一个看似化，得到一个看似很很简
5、单的的动力学方程力学方程运用运用动能定理的微分方式来列出此方程能定理的微分方式来列出此方程7.2 7.2 机械系统的等效动力学模型机械系统的等效动力学模型例：曲柄滑例：曲柄滑块机构，知机构，知试用用动能定理的微分方式列出能定理的微分方式列出该机构的机构的动力学方程。力学方程。解：按照解：按照动能定理的微分方式，有：能定理的微分方式，有：等效转动惯量等效能矩运动方程意意义：阐明明对一个一个单自在度机械系自在度机械系统运运动的研的研讨可以可以简化化为对该系系统中某一个构件运中某一个构件运动的研的研讨。该构件的构件的转动惯量量=整个机械系整个机械系统的等效的等效转动惯量量作用在作用在该构件上的力矩构
6、件上的力矩=整个机械系整个机械系统的等效能矩的等效能矩该构件称构件称为等效构件等效构件用之建立的用之建立的动力学模型称力学模型称为原机械系原机械系统的等效的等效动力学模型力学模型等效动力学模型等效构件可以恣意等效构件可以恣意选择，如，如选择滑滑块为等效构件。等效构件。等效量等效量仅与构件的速比有关，而与构件的真与构件的速比有关，而与构件的真实速度无关。速度无关。7 7 机械的运转及速度动摇的调理机械的运转及速度动摇的调理1 引言2 机械系统的等效动力学模型3 周期性速度动摇的调理从机械系从机械系统的某等效构件的运的某等效构件的运动学方程来学方程来调查速度的速度的动摇盈功亏功所以所以动能出能出现
7、变化，从而速度出化，从而速度出现动摇。普通而言，普通而言，假假设每每阅历一段一段时间，会出，会出现那么意味着等效构件的角速度又恢复到原始那么意味着等效构件的角速度又恢复到原始值。那么是周期性。那么是周期性动摇。思索思索动摇的最大的最大值有有忽略等效忽略等效转动惯量中的量中的变化部分，即取化部分，即取飞轮转动惯量的量的计算公式算公式阐明：明：3 3安装安装飞轮后速度后速度动摇仍旧存在，只是幅度减小而已。仍旧存在，只是幅度减小而已。1 1飞轮的的转动惯量与平均角速度的平反成反比，因此量与平均角速度的平反成反比，因此飞轮应该安装在高速安装在高速轴上，从而减小上，从而减小转动惯量，降低量，降低飞轮的尺
8、寸。的尺寸。2 2假假设一味降低速度不均匀系数，会增大一味降低速度不均匀系数，会增大飞轮的的转动惯量。量。4 4计算算飞轮的的转动惯量，关量，关键是得到最大盈是得到最大盈亏功，功，这可以用能可以用能量指示量指示图来确定。来确定。例1. 某原动机输出力矩相对主轴转角的线图如下图，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。不计其他构件的转动惯量解：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，取程度轴为3142图解得到三个面积。AREA5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。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，取程度轴为3142图解得到三个面积。AREA3做出能量指示图。4用公式得到飞轮的转动惯量。用公式得到飞轮的转动惯量。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。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。最大速度最大速度处最小速度最小速度处作作 业业课程设计的大作业谢 谢
