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1、,第九章 机械运转及其速度波动的调节,编写：崔可维 主审：秦荣荣 制作：秦荣荣 吴 迪 熊 健,(Chapter 9: Operation Motion of Mechanical system and Adjustment of Speed Fluctuation),（Summarization),一、研究内容及目的,内容：,1、求解在外力作用下机械的真实运动 规律; 2、机械速度的波动及其调节。,目的：,对周期性速度波动进行调节，对非周 期性速度波动加以限制。,二、机械运转的三个阶段,- 平均角速度,根据机械动能方程：,1、起动阶段：,- 驱动功,2、稳定运转阶段：,T- 一个周期的时间
2、(也称一个运动循环),3、停车阶段：,三、作用在机械上的驱动力和阻力,1、驱动力: 是机构位置、 角速度和速度的函数。,2、阻力: 是机构位置、 速度、 时间的函数；也可 能是常数 。,本章研究时认为驱动力、阻力已知。,(Equivalent dynamical model of mechanical system),一、机械运动方程式的一般表达式,机械运动方程式的微分形式：,分析“单自由度”机械，以曲柄滑块机构为例。,已知：Js1, Js2, m2, m3,M1(驱), F3(阻)及机构尺 寸。求: 机构运 动方程式。,则曲柄滑块机构的运动方程式为：,机械运动方程式一般表达式：,(a),二、
3、机械系统的等效动力学模型:,仍以曲柄滑块机构为例:,1)求1构件上的运动，取 为独立广义 坐标 (a)式可写成:,-等效转动惯量 -等效力矩,2)求3构件上的运动，取 为独立广义 坐标 (a)式可写成:,-等效质量 -等效力,对于F=1机械系统运动的研究,可以 简化为一个具有独立广义坐标的假想构 件的运动来研究，这个假想构件称为等 效构件， 这个等效构件称为F=1的机械 系统等效动力学模型。,等效条件应为运动规律不变，即保 持等效构件具有的动能等于原机械系统 的动能；等效构件具有的功率应等于所 有外力具有的功率。,取转动构件为等效构件时，有：,取移动构件为等效构件时，有：,分析上几式：,1、
4、、 、 、 不是所有外力矩、力、 转动惯量、质量之和；是机构位置的 函数。,3、 与 ， 与 关系如下：,4、公式中的速比可在未知真实运动规律 前提下求出 ， 及 ， 。,例一、已知:图示正弦机构,AB=l 构件1绕 A点的转动惯量为J1 ,构件2,3的质量为m2、 m3, 阻力为P3=Avc3,A为常数。求:取构件1为等效构件时,等效转动惯量Je;等效力矩Me ; 等效驱动力矩Med ,等效阻力矩Mer。,解:,(B1,B2,B3),解:,(Speed fluctuation and its regulation),一. 周期性速度波动及其调节,1、周期性速度波动的原因和调节的方法,2、周期
5、性速度波动的调节,1）、平均角速度,工程上用算术平均值,(换算成n即为额定转速),2）、速度运转不均匀系数d,表示机械速度波动的程度，即角速度 波动的幅度 与平均角速度 之比。,3）、飞轮调速,（1）、飞轮调速原理,根据机械运动方程：,设 为常数，在一段时 间间隔内：,一定，则,速度波动,用飞轮调速就是加大构件的转动惯量 - 飞轮相当于能量储存器。,（2）、飞轮转动惯量的具体计算,分析上式：,3)、 永远为正值。,（3）、 的具体计算(能量指示图法),对于E的求解可用直 线代曲线，如下图示。,解：,作能量指示图,例2：电动机驱动的剪床中 变化规律如图示 为常量,n=1500rpm, 要求不超过0.05 求此时需加的飞轮转动惯量 =？并求：出现 的位置。,解：,在一个周期内,例3:有一对齿轮传动，驱动力矩 为常数， 从动轮上阻力矩 变化规律如图所示，齿轮 1, 2 的转动惯量分别为J1,J2, 且 ，齿轮 1 的转速为 。试求：当给定不均匀系数 时，装在齿轮1 轴上的,解：,取构件1为等效构件,在一个周期内,