1、第七章機(jī)械的運(yùn)動(dòng)及其速度變動(dòng)的調(diào)節(jié)，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械的周期性速度變動(dòng)及其調(diào)節(jié)機(jī)械的非周期性速度變動(dòng)及其調(diào)節(jié)，理解機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和外力的定量關(guān)系理解機(jī)械的運(yùn)動(dòng)速度變動(dòng)的原因，特征，把握危害的調(diào)節(jié)方法理解基于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度變動(dòng)的原因及其調(diào)節(jié)方法。 難點(diǎn)：飛輪慣性矩校正計(jì)算時(shí)最大損益工作的校正計(jì)算。7-1概要、研究的目的和內(nèi)容、1、機(jī)械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由各部件的質(zhì)量、慣性矩和作用力等因素決定的，所以隨時(shí)間的推移而變化，要對(duì)機(jī)械進(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)分析和力分析，必須在外力的作用下，研究機(jī)械的實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 2 .機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)速度波動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)子產(chǎn)生附加的動(dòng)態(tài)壓力，引起振動(dòng)，降

2、低機(jī)械的壽命、效率和工作質(zhì)量，因此有必要研究機(jī)械運(yùn)行中速度的波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法。 運(yùn)動(dòng)解析時(shí)，假定原動(dòng)子在等速運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上是多個(gè)殘奧儀表的函數(shù)。 二機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的3階段，1 .啟動(dòng)階段的原動(dòng)子的速度從零到開(kāi)始穩(wěn)定逐漸上升的過(guò)程。 動(dòng)能定理WdWc=E，驅(qū)動(dòng)功，阻抗功輸出功Wr與損耗功Wf之和，動(dòng)能，功(率)特征：外力對(duì)系統(tǒng)正功Wd-Wc0，動(dòng)能特征：系統(tǒng)動(dòng)能增加E=Wd-Wc0，速度特征，功(率) 動(dòng)能特征： E=Wd-WcT=0，速度特征： T=T 1，這個(gè)階段是常數(shù)，但在正常的工作速度的平均值m的上下進(jìn)行周期性的速度變動(dòng)，工作(率)特征： Wd-Wc=-Wc，動(dòng)能特征： E=Wd-Wc=-Wc0

3、，速度特征：-WC 0 其變化規(guī)律取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：將來(lái)自原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)殘奧表(位移、速度或時(shí)間)的關(guān)系稱(chēng)為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 機(jī)械特性因原動(dòng)機(jī)而異。 或者反作用力、摩擦力、交流異步電滾子的機(jī)械特性曲線(xiàn)驅(qū)動(dòng)力是旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。 其特征曲線(xiàn)可以替換為通過(guò)n點(diǎn)和c點(diǎn)的直線(xiàn)近似。 直線(xiàn)方程式是直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)驅(qū)動(dòng)力為轉(zhuǎn)速的函數(shù)。 Mn :電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩n :電動(dòng)機(jī)的額定角速度o :電動(dòng)機(jī)的同步角速度Md，任意點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和角速度，內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)驅(qū)動(dòng)力是旋轉(zhuǎn)位置的函數(shù)。 動(dòng)作阻力機(jī)械動(dòng)作時(shí)應(yīng)克服的動(dòng)作負(fù)荷取決于機(jī)械的工藝特性。 (1)生產(chǎn)阻力常數(shù)，(3)

4、生產(chǎn)阻力是速度的函數(shù)，(2)生產(chǎn)阻力是位移的函數(shù)，(4)生產(chǎn)阻力是時(shí)間的函數(shù)，7-2機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的通式，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)械上的力，部件的質(zhì)量，對(duì)慣性矩與其運(yùn)動(dòng)殘奧儀的函數(shù)關(guān)系單自由度機(jī)械系統(tǒng)采用動(dòng)能定理建立運(yùn)動(dòng)方程式。 即，dE=dW，1 .建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的基本原理，動(dòng)能定理在某一時(shí)刻(dt )動(dòng)能的增量(dE )必須等于該時(shí)刻作用于該機(jī)械系統(tǒng)的各外力引起的原功(dW )之和。2 .機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的通式，dE=dW，機(jī)械系統(tǒng)由n個(gè)部件構(gòu)成，如果作用于部件I的作用力為Fi，力矩為Mi，力Fi作用點(diǎn)的速度為vi，部件的角速度為I，則機(jī)構(gòu)的總動(dòng)能與機(jī)構(gòu)的dt時(shí)間內(nèi)的動(dòng)能增量：

5、機(jī)構(gòu)上m2、JS2； m3； 一級(jí)方程式。 設(shè)定為1、2、vs2、v3。 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式：二機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型、所選擇的曲柄1的旋轉(zhuǎn)角1是獨(dú)立的廣義的坐標(biāo)(單自由度系統(tǒng))，能夠改寫(xiě)上式。 由等效慣性矩、等效力矩、等效慣性矩(Je )和等效力矩(Me )表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的通式中，單自由度機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)具有等效慣性矩Je ()，在其上作用有等效力矩Me (、t )的等效旋轉(zhuǎn)慣性量、等效力矩是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，與變速比有關(guān)小心！等效構(gòu)件也可以選擇移動(dòng)構(gòu)件。 在上圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將滑塊3設(shè)為等效部件(其廣義的坐標(biāo)是滑塊的位移s3)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方程式由等效質(zhì)量、等效力、等效旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(me

6、)和等效力(Fe )表示的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的通式，注意曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效力學(xué)模型！ 等效慣性矩、等效力矩、等效質(zhì)量、等效力、一般普及，1 )旋轉(zhuǎn)部件為等效部件，2 )移動(dòng)部件為等效部件，等效條件：1)me (或Je )的等效條件等效部件的動(dòng)能與原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能相等。 2)Fe (或Me )的等效條件等效力Fe (或等效力矩Me )的瞬時(shí)功率必須等于原機(jī)構(gòu)上所有外力的相同瞬時(shí)功率代數(shù)和。 眾所周知，一般意義上的等效動(dòng)力學(xué)模型、等效質(zhì)量(慣性矩)、等效力(力矩)，例如z1=20、z2=60、J1、J2、m3、m4、M1、F4及曲柄長(zhǎng)度為l。 求圖的位置時(shí)的Je，Me。 解，所有機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，三機(jī)械

7、運(yùn)動(dòng)方程的表示，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的通式，對(duì)于由n個(gè)可動(dòng)部件構(gòu)成的機(jī)械系統(tǒng)，能夠得到其運(yùn)動(dòng)方程的通式，由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的通式復(fù)雜，求解也不方便，所以機(jī)械的實(shí)際運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)建立等效部件的運(yùn)動(dòng)方程來(lái)求解。在將能量形式運(yùn)動(dòng)方程式、旋轉(zhuǎn)部件設(shè)為等效部件的情況下、能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式、積分能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式、移動(dòng)部件設(shè)為等效部件的情況下、將同樣的運(yùn)動(dòng)方程式、能量積分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式、能量微分形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式、旋轉(zhuǎn)部件設(shè)為等效部件的情況下， 在等效慣性矩和等效力矩都是位置的函數(shù)的情況下，7-3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的解對(duì)Je=Je ()，Me=Me ()應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的動(dòng)能形式，并且假定、Me

8、=常數(shù)，Je=常數(shù)。應(yīng)用矩形式在已知的邊界條件為t=t0時(shí)=0、=0，通過(guò)上式積分能夠得到，通過(guò)再積分能夠得到，二價(jià)慣性矩為常數(shù)，等效矩為速度的函數(shù)時(shí)Je=常數(shù)，如果Me=Me ()，0=0，則三價(jià)慣性矩為位置的函數(shù)， 等效矩如果是位置和速度的函數(shù)，則為Je=Je ()，Me=Me (，)，將旋轉(zhuǎn)角等分為n個(gè)微小的旋轉(zhuǎn)角，分別是適用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的微分形式，為，7，1個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)扭矩和電阻扭矩的功分別為：機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量的增量損功：用E 0、“-”表示。 在黑字功能區(qū)域中，在等效部件損失功能區(qū)域中，在等效部件的共同周期內(nèi)，Wd=Wr、Me和Je的共同周期TMTJ； 其源頭Me和Je分別相同，

9、說(shuō)明經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，機(jī)器再次回到初始狀態(tài)，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度周期性變動(dòng)。 (1) .平均角速度m，(2) .角速度變化量max- min可反映機(jī)械速度變化的絕對(duì)量，例如，在max- min=5rad/s的情況下，m=10 rad/s和m=100rad/s (3) .速度不均勻系數(shù)：角速度變化量與其平均角速度之比。 工程上用來(lái)表示機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度變動(dòng)的程度。 不同的機(jī)器，根據(jù)工作性質(zhì)的不同要求也不同，所以規(guī)定了容許值。 常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的容許值、上述各速度量之間的關(guān)系：為了調(diào)節(jié)周期性速度變動(dòng)、降低機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周期性速度變動(dòng)，一般采用在機(jī)械上安裝具有大慣性矩JF的飛輪進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。 飛輪相當(dāng)于蓄

10、壓器。 當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)黑字時(shí)，它以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存多才多藝的能量，當(dāng)發(fā)生減少主軸角速度上升幅度的損失時(shí)，釋放該儲(chǔ)存的能量以補(bǔ)償能量不足，減少主軸角速度下降幅度。飛輪設(shè)置修正的基本原理、最大損益工作Wmax Emax和Emin位置之間的所有外力引起的工作代數(shù)和。 在Emax中，對(duì)應(yīng)于： max的角表示為max，在Emin中，對(duì)應(yīng)于： min的角表示為min，Wmax的求出方法以能量指示圖： a點(diǎn)為起點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的位置Med和Mer間包圍的面積Aab、Abc以一定的比例以向量線(xiàn)分依次表示飛輪慣性矩JF的修正運(yùn)算：結(jié)論：在Wmax和m的時(shí)間節(jié)點(diǎn)中，值越小，飛輪的慣性矩越大。 因此，如果過(guò)分追求機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度的均

11、勻性，飛輪就會(huì)變得過(guò)重。 JF不能為無(wú)限大，所以不能為零。 即，周期性的速度只能減小，不能消除。 當(dāng)Wmax是恒定的時(shí)候，JF與m的平方成反比。 因此，最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上。 如等效電阻力矩Mr的變化曲線(xiàn)圖那樣，等效驅(qū)動(dòng)力矩Md為常數(shù)，m=100 rad/s，=0.05，不計(jì)算機(jī)械的等效慣性矩j。 求： 1)Md=？ 2) Wmax=？ 3 )圖中顯示了max和min的位置4)JF=？ 的雙曲馀弦值。 解：1)描繪MD2=(2400 )/2、Md=200 Nm、max、min、2 )能量指示圖；3 )圖示max和min的位置，在本章中歸納為2等效慣性矩、等效質(zhì)量、等效力矩、等效力的概念及校正計(jì)算方法3機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度變動(dòng)及其調(diào)整方法二、難點(diǎn)1等效慣性矩(等效質(zhì)量)、等效力矩(等效力)的