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1、第十二章第十二章 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 机械的运动方程式机械的运动方程式 机械运动方程式的求解机械运动方程式的求解 机械周期性速度波动及其调节机械周期性速度波动及其调节 机械非周期性速度波动及其调节机械非周期性速度波动及其调节本章教学内容本章教学内容本章重点：本章重点：等效质量、等效转动惯量、等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的概念及等效力、等效力矩的概念及其计算方法；其计算方法；机械运动产生速度波动的原机械运动产生速度波动的原因及其调节方法。因及其调节方法。难点：难点：计算飞轮转动惯量时最大盈计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算。亏功的计算。第十二章第
2、十二章 知识要点知识要点1 概述概述一研究目的和内容一研究目的和内容 1、由由于于机机械械的的运运动动规规律律是是由由各各构构件件的的质质量量、转转动动惯惯量量和和作作用用力力等等因因素素决决定定的的，要要对对机机械械进进行行精精确确的的运运动动分分析析和和力力分分析析，就就要要研究在外力作用下，机械的真实运动规律。研究在外力作用下，机械的真实运动规律。2、由由于于机机械械在在运运动动过过程程中中会会出出现现速速度度波波动动，导导致致运运动动副副产产生生附附加加动动压压力力，并并引引起起振振动动，从从而而降降低低机机械械使使用用寿寿命命、效效率率和和工工作作质量，因此需质量，因此需研究机械运转
3、过程中，速度的波动及其调节方法。研究机械运转过程中，速度的波动及其调节方法。运动分析时，都假定原动件作运动分析时，都假定原动件作匀速运动，匀速运动，实际上是多个参数的函数。实际上是多个参数的函数。第十二章第十二章 知识要点知识要点二机械运转的三个阶段二机械运转的三个阶段1.起动阶段起动阶段原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的过程原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的过程根据动能定理根据动能定理WdWc=DE驱动功驱动功阻抗功阻抗功输出功输出功Wr和损和损失功失功Wf之和之和动能动能v功功的的特特征征：外外力力对对系系统统做做正正功功Wd-Wc0v动能特征：动能特征：系统的动能增加系统的动能增加E
4、=E2-E1=Wd-Wc0v速速度度特特征征：系系统统的的速速度度增增加加=0 m 第十二章第十二章 知识要点知识要点此阶段分两种情况：此阶段分两种情况：常常数数，但但在在正正常常工工作作速速度度的的平平均均值值 m上上下下作作周周期期性性速速度度波动波动周期变速稳定运转周期变速稳定运转 =常数常数等速稳定运转等速稳定运转2.稳定运转阶段稳定运转阶段 原动件速度保持常数或在正常工作速度的原动件速度保持常数或在正常工作速度的 平均值上下作周期性的速度波动。平均值上下作周期性的速度波动。v功的特征：功的特征：Wd-Wc T=0v动能特征动能特征：E=Wd-Wc T=0v速度特征：速度特征：T=T+
5、1 第十二章第十二章 知识要点知识要点3.停车阶段停车阶段驱动力为零，机械系统由正常工作速度逐渐驱动力为零，机械系统由正常工作速度逐渐 减速，直到停止。减速，直到停止。v功的特征：功的特征：Wd-Wc=-Wcv动能特征：动能特征：E=Wd-Wc=-Wc0v速度特征：速度特征：i+10，用用“+”号表示。号表示。v亏功：亏功：E 0，用用“-”号表示。号表示。v在盈功区在盈功区，等效构件的，等效构件的 v在亏功区在亏功区，等效构件的，等效构件的 在一个公共周期内：在一个公共周期内：Wd=Wr说说明明经经过过一一个个运运动动循循环环之之后后，机机械械又又回回复复到到初初始始状状态态,其其运运转转速
6、度呈现周期性波动。速度呈现周期性波动。E 第十二章第十二章 知识要点知识要点二二.周期性速度波动的调周期性速度波动的调节节 1.速度波动程度的衡量指标速度波动程度的衡量指标(1)平均角速度平均角速度(2)角速度的变化量角速度的变化量例如：当例如：当 max-min=5rad/s时，时，(3)速度不均匀系数速度不均匀系数 m max-min此参数能反映机械运转的波动程度吗此参数能反映机械运转的波动程度吗？对于对于 m=10 rad/s 和和 m=100rad/s的机械，的机械，低速机械的速度波动要明显一些。低速机械的速度波动要明显一些。角速度变化量和其平均角速度的比值角速度变化量和其平均角速度的
7、比值 第十二章第十二章 知识要点知识要点对对于于不不同同的的机机器器，因因工工作作性性质质不不同同，的的要要求求也也不不同同，故规定许用值故规定许用值 。常用机械运转不均匀系数的许用值常用机械运转不均匀系数的许用值 上述各速度量间的关系：上述各速度量间的关系：第十二章第十二章 知识要点知识要点2.周期性速度波动的调节周期性速度波动的调节v 常常用用的的方方法法是是在在机机械械中中安安装装具具有有较较大大转转动惯量动惯量JF 的飞轮的飞轮？怎么加一个大怎么加一个大J？第十二章第十二章 知识要点知识要点利用它的储能作用利用它的储能作用当当机机械械出出现现盈盈功功时时，它它以以动动能能的的形形式式将
8、将多多余余的的能能量量储储存存起起来，使主轴角速度上升幅度减小；来，使主轴角速度上升幅度减小；当当出出现现亏亏功功时时，它它释释放放其其储储存存的的能能量量，弥弥补补能能量量的的不不足足，使主轴角速度下降的幅度减小。使主轴角速度下降的幅度减小。v飞轮如何调节速度波动的？飞轮如何调节速度波动的？第十二章第十二章 知识要点知识要点3.飞轮的简易设计方法飞轮的简易设计方法MdMrabcdea E v最最大大剩剩余余功功W Emax和和Emin的的位置之间所有外力作功的代数和位置之间所有外力作功的代数和 第十二章第十二章 知识要点知识要点v W的求法的求法能量指示图法能量指示图法能能量量指指示示图图：
9、以以a点点为为起起点点，按按一一定定比比例例用用向向量量线线段段依依次次表表示示相相应应位位置置Md和和Mr之之间间所所包包围围的的面面积积Aab、Abc、Acd、Ade和和Aea 的大小和正负的图形。的大小和正负的图形。MdMrabcdea E 00abcdea Amax 代表最大剩余功代表最大剩余功W的大小的大小？第十二章第十二章 知识要点知识要点飞轮转动惯量飞轮转动惯量JF的计算的计算结论：结论：1)当当W与与 m一定时，如一定时，如 取值很小，则取值很小，则JF就需很大。就需很大。2)过分追求机械运转速度的均匀性好不好？过分追求机械运转速度的均匀性好不好？2)JF 不可能为无穷大，不可
10、能为无穷大，所以所以 不可能为零，不可能为零，只能减小只能减小。3)周期性速度波动是否能消除？周期性速度波动是否能消除？3)当当W与与 一定时，一定时，JF与与 m 的平方成反比。的平方成反比。4)飞轮应安装在高速轴上还是低速轴上？飞轮应安装在高速轴上还是低速轴上？5)飞轮是否能调节非周期性速度波动？飞轮是否能调节非周期性速度波动？第十二章第十二章 知识要点知识要点 400M（Nm）02 Mr例：例：等效阻力矩等效阻力矩Mr变化曲线如图示，变化曲线如图示，等效驱动力矩等效驱动力矩Md为为常数常数，m=100 rad/s，=0.05，不计机器的等效转动惯量不计机器的等效转动惯量J。求：求：1）M
11、d=?2）W=?3）JF=?解：解：1）Md 2 =（2 400）/2Md=200 NmMd200abca/23/2ab（50）c（-50）a2）画能量指示图）画能量指示图W=-100 Nm若曲线不规则如何求面积若曲线不规则如何求面积？第十二章第十二章 知识要点知识要点本本 章章 总总 结结一、重点一、重点1机械系统机械系统等效动力学模型的概念等效动力学模型的概念；2等效转动惯量、等效质量、等效力矩、等效力的概念及等效转动惯量、等效质量、等效力矩、等效力的概念及计算方法；计算方法；3机械运转速度波动及其调节方法，机械运转速度波动及其调节方法，飞轮转动惯量的计算飞轮转动惯量的计算。二、难点二、难点1等效转动惯量（等效质量）、等效力矩（等效力）的计算等效转动惯量（等效质量）、等效力矩（等效力）的计算2最大剩余功的计算最大剩余功的计算作业：作业：p572 12-4,12-7,12-8