机械系统动力学.ppt

机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节◆◆了解机器运动和外力的定量关系了解机器运动和外力的定量关系◆◆了解了解机器运动速度波动的原因、特点、危害机器运动速度波动的原因、特点、危害◆◆掌握掌握机器运动速度波动的调节方法机器运动速度波动的调节方法教学目的教学目的本章重点:本章重点:??等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的概念及其计算方法;矩的概念及其计算方法;??机械运动产生速度波动的原因及其调节方法。机械运动产生速度波动的原因及其调节方法。第六章第六章机械系统动力学机械系统动力学概概述述机械系统动力学模型机械系统动力学模型机械系统运动方程及其求解机械系统运动方程及其求解周期性速度波动及其调节周期性速度波动及其调节非周期性速度波动的调节非周期性速度波动的调节§§6-1 6-1 概概述述一、机械速度波动产生的原因一、机械速度波动产生的原因机械在机械在外力外力((驱动力和阻力驱动力和阻力))作用下运转。在运转过作用下运转。在运转过程中,程中,WW驱驱>W>W阻阻((输入功输入功>>阻力功阻力功)),出现,出现盈功盈功,机械,机械动动能增加能增加;;WW驱驱<W<W阻阻,出现,出现亏功亏功,机械,机械动能减小动能减小。机械。机械动能的增减形成机械运转动能的增减形成机械运转速度的波动速度的波动。。机械速度波动产生的影响机械速度波动产生的影响??使运动副中产生附加的作用力;使运动副中产生附加的作用力;??降低机械效率和工作可靠性;降低机械效率和工作可靠性;??引起机械振动,影响零件的强度和寿命;引起机械振动,影响零件的强度和寿命;??降低机械精度和工艺性能,使产品质量下降等。降低机械精度和工艺性能,使产品质量下降等。调节速度波动的目的调节速度波动的目的:将波动限定在允许的范围内。:将波动限定在允许的范围内。二、机械运转的三个阶段二、机械运转的三个阶段1. 1. 起动阶段起动阶段WWdd==WWrr++EE E E >0>0外力对系统做正功外力对系统做正功((WWdd--WWrr>>0)0),系统的动能增加,系统的动能增加((EE==WWdd--WWrr)),机械的运转速度上升,并达到原动件,机械的运转速度上升,并达到原动件的速度由零逐渐上升到工作运转速度。的速度由零逐渐上升到工作运转速度。起动、稳定运转和停车阶段起动、稳定运转和停车阶段通常此时驱动力为零,机械系统由正常工作速度逐渐通常此时驱动力为零,机械系统由正常工作速度逐渐减速到零,直到停止。减速到零,直到停止。2. 2. 稳定运转阶段稳定运转阶段WWdd==WWrrEE=0=0由于外力的变化,机械的运转速度产生波动,但其由于外力的变化,机械的运转速度产生波动,但其平均速度保持稳定。因此,系统的动能保持稳定。外平均速度保持稳定。因此,系统的动能保持稳定。外力对系统做功在一个波动周期内为零力对系统做功在一个波动周期内为零((WWdd--WWrr==0)0)。。2)2)等速运转:等速运转:ωω==常数的稳定运转。常数的稳定运转。3. 3. 停车阶段停车阶段WWdd=0; =0; E E=-=-WWrr1)1)周期变速稳定运转:角速度周期变速稳定运转:角速度ωω??常数,但在一个运动常数,但在一个运动循环的始末相等的稳定运转。循环的始末相等的稳定运转。三、作用在机械上的力三、作用在机械上的力当忽略机械中各构件的重力以及运动副中的摩当忽略机械中各构件的重力以及运动副中的摩擦力时,作用在机械上的力可分为擦力时,作用在机械上的力可分为工作阻力工作阻力和和驱驱动力动力两大类:两大类:1. 1. 工作阻力工作阻力工作阻力是指机械工作时需要克服的工作负荷,工作阻力是指机械工作时需要克服的工作负荷,它决定于机械的工艺特性。它决定于机械的工艺特性。??在机械的生产过程中,有些生产阻力为常数在机械的生产过程中,有些生产阻力为常数((如如::车床的生产阻力车床的生产阻力); ); 有些是位置的函数有些是位置的函数((如如: : 曲柄压力曲柄压力机的生产阻力是位移的函数机的生产阻力是位移的函数); ); 还有一些是速度的函还有一些是速度的函数数((如如: : 鼓风机、离心机的生产阻力鼓风机、离心机的生产阻力) ) 。。2. 2. 驱动力驱动力驱动力是指驱使原动机运动的力,其变化规律取决驱动力是指驱使原动机运动的力,其变化规律取决于原动机的机械特性。于原动机的机械特性。??原动机的机械特性:原动机的机械特性:指原动机发出的驱动力与机械指原动机发出的驱动力与机械运动参数运动参数((位移、速度或时间位移、速度或时间))之间的关系之间的关系((如三相异步电如三相异步电动机的驱动力便是其转动速度的动机的驱动力便是