本章內(nèi)容：1、等效力矩、等效轉(zhuǎn)動慣量。2、系統(tǒng)運動方程，速度波動的調(diào)節(jié)。3、飛輪的設(shè)計。4、非周期速度波動的調(diào)節(jié)。第十二章：機器的運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)本章內(nèi)容：1、等效力矩、等效轉(zhuǎn)動慣量。第十二章：機器的運轉(zhuǎn)及§12-1:研究機器運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)的目的1、只有在確定了機器中有關(guān)機構(gòu)原動件的真實運動規(guī)律后，才能求出其它運動構(gòu)件相應(yīng)的運動參數(shù)。所以要研究機器的運轉(zhuǎn)。2、周期性速度波動：機器運轉(zhuǎn)按照一定的周期有規(guī)律地變化。周期性速度波動的危害：1）機器各運動副只引起附加動壓力，降低機器效率和工作的可靠性；2）引起彈性振動，影響機器的強度、壽命和消耗部分動力；3）引起機器的工藝過程，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此必須調(diào)節(jié)其波動程度。3、非周期性速度波動：機器運轉(zhuǎn)速度沒有任何規(guī)律地變化。非周期性速度波動的危害：引起機器的損壞或者停車。防止其發(fā)生乃是另一目的?！?2-1:研究機器運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)的目的12-2：機器等效力學(xué)模型將機器的運動問題化作某一構(gòu)件的運動問題來研究。一、等效力矩和等效力在該機器可能位移下，假想的力矩M或力F所作的功或功率應(yīng)等于作用在該機器上所有外力或外力矩所作功或功率之和。M叫等效力矩，F(xiàn)叫等效力，該構(gòu)件叫等效構(gòu)件，等效力作用的點叫等效點。根據(jù)定義有：12-2：機器等效力學(xué)模型將機器的運動問題化作某一構(gòu)件的運動由以上可知：等效力F和等效力矩M只與各速度比有關(guān)，而后者又隨機構(gòu)的位置而異。因此F和M是機構(gòu)位置的函數(shù)?？稍诓恢罊C器真實運動的情況下求出等效力F或等效力矩M。當(dāng)已知等效力和等效力矩兩者之一，另一個便可求出。二、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量1、運動構(gòu)件的動能：ωi、Vsi為構(gòu)件角速度幾質(zhì)心速度；mi、Jsi為構(gòu)件質(zhì)量和對質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量。作平面運動的構(gòu)件的動能：由以上可知：二、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量定軸轉(zhuǎn)動構(gòu)件的動能：移到構(gòu)件的動能：定軸轉(zhuǎn)動構(gòu)件的動能：移到構(gòu)件的動能：二、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量在機器某一構(gòu)件上選定點的一個假想質(zhì)量(選取與等效構(gòu)件共同回轉(zhuǎn)的假想物體的轉(zhuǎn)動慣量)來代替整個機器所有運動構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量,其代替的條件也是必須使機器的運動不因這種代替而改變,所以該假想的集中質(zhì)量的動能應(yīng)等于機器所以運動構(gòu)件動能之和,凡能滿足這種條件的假想質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）稱為等效質(zhì)量（等效轉(zhuǎn)動慣量）。根據(jù)定義有:或于是或二、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量在機器某一構(gòu)件上選幾點結(jié)論:等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量是依速度比的平方而定,所以它們總是正的,同時僅是機構(gòu)位置的函數(shù)?？梢栽诓恢罊C器的真實運動的情況下求出等效總理和等效轉(zhuǎn)動慣量。當(dāng)已知等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量兩者之一，另一個便可求出。幾點結(jié)論:例1:如圖為一齒輪驅(qū)動的正弦機構(gòu)，已知：z1=20,轉(zhuǎn)動慣量為J1；z2=60，轉(zhuǎn)動慣量

為J2，曲柄長為l，滑塊

3和4的質(zhì)量分別為m3，

m4,其質(zhì)心分別在C和D

點，輪1上作用有驅(qū)動力

矩M1,在滑塊4上作用有

阻抗力F4，取曲柄為等

效構(gòu)件，解：求：圖示位置時的等效轉(zhuǎn)動慣量Je及等效力矩Me。1）求Je

例1:如圖為一齒輪驅(qū)動的正弦機構(gòu)，已知：z1=20,轉(zhuǎn)動

1）Je的前三項為常數(shù)，第四項為等效構(gòu)件的位置參數(shù)2的函數(shù)，為變量。2）工程上，為了簡化計算，常將等效轉(zhuǎn)動慣量中的變量部分用其平均值近似代替，或忽略不計。說明例1（續(xù)）2）求Me瞬時功率不變1）Je的前三項為常數(shù)，第四項為等效構(gòu)件的位置參數(shù)例2：已知：各齒輪齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑r3，各齒輪的轉(zhuǎn)動慣量，工作臺重G，當(dāng)取齒輪1為等效構(gòu)件時，試求該機械系統(tǒng)的Je。解：例2：已知：各齒輪齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑r3，各齒輪的轉(zhuǎn)動§12-3：機器運動方程式的建立及解法一、機器運動方程式的建立1、動能形式的機器運動方程式或wFd和wFd分別為等效驅(qū)動力（或力矩）和等效阻力（和力矩）所作的功；m（或J）和m0（或J0）分別為在所研究的位移結(jié)束時和開始的等效質(zhì)量（或等效轉(zhuǎn)動慣量）；v（或ω）和v0（或ω0）分別為在所研究的位移結(jié)束時和開始的等效點的速度（或等構(gòu)件的角速度）?！?2-3：機器運動方程式的建立及解法一、機器運動方程式的建2、力或力矩形式的機器運動方程式幾點說明：1、上式從動能形式的機器運動方程式推導(dǎo)而來，絕不能用動量定理，來研究它；2、作用在機器上的驅(qū)動力（或力矩）和阻力，可能是其中的機構(gòu)位置的函數(shù)或速度的函數(shù)，有時也可能時時間的函數(shù)，也可能是常數(shù)。3、原動機和工作機的力參數(shù)與運動參數(shù)之間的關(guān)系稱為機械特性。（動力工程及工藝學(xué)課程研究的內(nèi)容)4、在研究已知力作用下機器的真實運動時，必須分別情況處理，其可能的組合是很多的，并且情況的解法又很繁復(fù)。2、力或力矩形式的機器運動方程式幾點說明：如果機器從啟動算起，則ω0=0，E0=0，而E=W，故上式變?yōu)椋河捎诘刃Я?、等效轉(zhuǎn)動慣量是位置的函數(shù)，所以角速度也是位置的函數(shù)。等效構(gòu)件的角加速度α：二、機器運動方程式的解法此時應(yīng)注意機器的機械特性（表示機器力參數(shù)與運動參數(shù)之間的關(guān)系）有的較復(fù)雜，有的較簡單。下面僅討論力是位置函數(shù)時其等效構(gòu)件的真實運動的求法。1、解析法如果機器從啟動算起，則ω0=0，E0=0，而E=W，故上式變求機器的運動時間：2、圖解法（1）、求曲線ω=ω（φ）a）作出等效驅(qū)動力矩曲線、等效阻力矩曲線。b）將兩曲線相減，得外力矩曲線。c）用計算機求外力矩所作的功。e）作出等效轉(zhuǎn)動慣量曲線。f）代入能量方程求出角速度曲線。求機器的運動時間：2、圖解法（2）、求角加速度曲線將角速度曲線對角度微分，得曲線dω/dφ，由α=dω/dt=ω（dω/dφ）；作出角加速度曲線。（3）作出角速度的倒函數(shù)曲線，然后積分一次，即可得時間曲線?！?2-4：機器周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法和設(shè)計指標(biāo)一、調(diào)節(jié)方法在一個運動循環(huán)內(nèi)機器的動能的升降幅度是一個定值，如果加大等效轉(zhuǎn)動慣量，就能使主軸的速度波動降低。最簡單的方法就是在機器中某一回轉(zhuǎn)軸上加一適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量，這就是飛輪。（2）、求角加速度曲線§12-4：機器周期性速度波動的調(diào)節(jié)方二、設(shè)計指標(biāo)如果已經(jīng)知道了機器主軸的角速度ω與轉(zhuǎn)角φ的關(guān)系ω=ω（φ），那么，其實際的平均角速度ωm可以用按下式用分析法或圖解法求出：工程實際中，往往用算術(shù)平均角速度來代替平均角速度，即令：定義機器運轉(zhuǎn)的絕對不均勻度對機器的平均角速度之比來衡量機器運轉(zhuǎn)不均勻的程度，該比值稱為機器運轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)，常常以δ表示：二、設(shè)計指標(biāo)工程實際中，往往用算術(shù)平均角速度來代替平均角速度機器的許可不均勻系數(shù)在很多教材都有介紹。機器的許可不均勻系數(shù)在很多教材都有介紹?！?2-5：飛輪的設(shè)計一、基本問題飛輪設(shè)計的基本問題是根據(jù)機器實際所需的平均速度ωm和許可的不均勻系數(shù)δ來確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF。當(dāng)設(shè)計飛輪時，因為研究的范圍是在穩(wěn)定運動時期的任一個運動循環(huán)內(nèi)，設(shè)一個循環(huán)開始時機器具有的動能為Eb，E為任意位置的總動能，ΔE為開始至任一位置時機器的動能的增量。則：E=Eb+ΔE§12-5：飛輪的設(shè)計一、基本問題則：E=Eb+ΔEΔEφOMdMrMdMrabcdefga’MOφφΔEmaxΔEminφ1φ2φp對于在等效構(gòu)件上安裝了飛輪的機器，其等效轉(zhuǎn)動慣量為：J=JF+JC+JV=JF+JRJF為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，其值為常數(shù)；JR除飛輪以外的其余構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量，JC為常量部分，JV為變量部分。機器總動能：上式為確定飛輪轉(zhuǎn)動慣量的基本方程。ΔEφOMdMrMdMrabcdefga’MOφφΔEmax二、力是機構(gòu)位置函數(shù)時飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算方法簡易法：略去機器只其余各構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量的可變部分，那么飛輪轉(zhuǎn)動慣量的基本方程變?yōu)椋阂虼?，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量的計算可歸結(jié)為求最大剩余功［w］。三、飛輪尺寸的確定：（略）二、力是機構(gòu)位置函數(shù)時飛輪轉(zhuǎn)動慣量的