第六章 机械系统动力学.ppt

第六章机械系统动力学
作用在机械上的力
1、工作阻力
工作阻力指的是机械工作时需要克服的工作负荷,它决
定于机械的工艺特点。
2、驱动力
驱动力指的是驱使原动件运动的力,其变化规律决定于
原动机的机械特性。
机械的运转阶段及特性
机械系统的运转从开始到停止的全过程可分为以下三个
1 作用在机械上的力及机械的运转过程
阶段(如图所示):
(1)启动阶段
原动件的速度从零逐渐上升到开始稳定的过程。
(2)稳定运转阶段
原动件速度保持常数(称匀速稳定运转)或在正常工
作速度的平均值上下周期性的速度波动(称变速稳定
运转)。
(3)停车阶段
根据能量守恒定律,用机械系统的动能方程式可表示为
式中为驱动力所作的功,即输入功; , 分别为
克服工作阻力和有害阻力(主要是摩擦力)所需的功,
两者之和为总耗功; , 分别表示机械系统在
该时间间隔开始和结束时的动能。
在启动阶段,
在稳定阶段,
在停车阶段,
研究机器运动和外力的关系时,必须研究所有运动构件的动能变化和所有外力所作的功。这样不方便。
2 机械的等效动力学模型
等效动力学模型的建立
∴整个机器的运动问题化为某一构件的运动问题。
为此,引出等效力、等效力矩、等效质量、等效转动惯量概念
某一构件的运动确定了
→整个系统的运动确定了。
单自由度的机械系统:
1、等效力和等效力矩
研究机器在已知力作用下的运动时,作用在机器某一构件上的假想F或M代替作用在机器上所有已知外力和力矩。
代替条件:机器的运动不变
等效量的计算
即:假想力F或力矩M所作的功或所产生的功率等于所有被代替的力和力矩所作的功或所产生的功率之和。
假想力F——等效力
假想力矩M——等效力矩
等效力或等效力矩作用的构件——等效构件
等效力作用的点——等效点
通常,选择根据其位置便于进行机器运动分析的构件为等效构件。
等效力或等效力矩所产生的功率
或
P=Mω
设Fi,Mi——作用在机器第i个构件上的已知力和力矩
Vi ——力Fi 作用点的速度
Wi——构件i的角速度
θi——Fi和Vi夹角
作用在机器所有构件上的已知力和力矩所产生的功率:
Mi和ωi同向取“+”,否则“-”
或
F和M可用速度多边形杠杆法求出
方法:作机构的转向速度多边形,并将等效力(或等效力矩)及被代替的力和力矩平移到其作用点的影像上,然后使两者对极点所取的力矩大小相等、方向相同,便可求出F、M,若取移动的构件为等效构件,F用公式求,VB=构件移动速度。
注意:
F和M是一个假想的力和力矩,它不是被代替的已知力和力矩的合力或合成矩。求机构各力的合力时不能用等效力和等效力矩的原理。
2、等效转动惯量和等效质量
使用等效力和等效力矩的同时,用集中在机器某一构件上选定点的一个假想质量代替整个机器所有运动构件的质量和转动惯量。
代替条件:机器的运动不变。
即假想集中质量的功能等于机器所有运动构件的功能之和。
等效质量;等效点;等效构件。
为方便,等效力和等效质量的等效点和等效构件是同一点和同一构件
等效转动惯量。(当取绕固定回转的构件为等效构件时,可用一个与它共同转动的假想物体的转动惯量来代替机器所有运动构件的质量和转动惯量。条件:假想惯动惯量的功能等于机器所有运动构件的功能之和)。