2016机械系统的动力学分析和设计.ppt

第十七章 机械系统的动力学分析和设计 §17－1 机械系统速度波动产生原因及调节方法 §17－2 机械系统运转的平均速度和不均匀系数 §17－3 飞轮的设计原理 §17－4 机械系统平衡的目的 §17－5 刚性回转体的平衡 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 一、研究内容及目的 1. 研究在外力作用下机械的真实运动规律，目的是为运动分析作准备。 前述运动分析曾假定是常数，但实际上是变化的 设计新的机械，或者分析现有机械的工作性能时，往往想知道机械运转的稳定性、构件的惯性力以及在运动副中产生的反力的大小、Vmax amax的大小，因此要对机械进行运动分析。而前面所介绍的运动分析时，都假定运动件作匀速运动(ω＝const)。但在大多数情况下，ω≠const，而是力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量等参数的函数：ω＝F(P、M、φ、m、J)。只有确定了的原动件运动ω的变化规律之后，才能进行运动分析和力分析，从而为设计新机械提供依据。这就是研究机器运转的目的。 2. 研究机械运转速度的波动及其调节方法，目的是使机械的转速在允许范围内波动，而保证正常工作。 §17－1 机械系统速度波动产生原因及调节方法 运动分析时，都假定原动件作匀速运动:ω＝const 实际上是多个参数的函数：ω＝F(P、M、φ、m、J) 力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 机械的运转过程 稳定运转阶段的状况有： ①匀速稳定运转：ω＝常数 稳定运转 ②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+Tp) 启动 三个阶段：启动、稳定运转、停车。 ③非周期变速稳定运转 t ω 停止 ωm t ω 稳定运转 启动 停止 启动 ωm t ω 稳定运转 停止 匀速稳定运转时，速度不需要调节。 后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 速度波动产生的不良后果： ①在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可 靠性降低。 ②引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。 ③影响机械的工艺过程，使产品质量下降。 ④载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。 为了减小这些不良影响，就必须对速度波动范围进行调节。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 二、产生周期性波动的原因 作用在机械上的驱动力矩Md (φ)和阻力矩Mr (φ)往往是原动机转角的周期性函数。 分别绘出在一个运动循环内的变化曲线。 动能增量： Md Mr a b c d e a φ 在一个运动循环内，驱动力矩和阻力矩所作的功分别为： 分析以上积分所代表的的物理含义 根据能量守恒，外力所作功等于动能增量。 Md φ a Mr φ a Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Md Mr a b c d e a φ 力矩所作功及动能变化: ↓ ↓ MdMr 亏功“－” a-b ↑ ↑ MdMr 盈功“＋” b-c ↓ ↓ MdMr 亏功“－” c-d ↑ ↑ MdMr 盈功“＋” d-e ↓ ↓ MdMr 亏功“－” e-a’ 在一个循环内： 这说明经过一个运动循环之后，机械又回复到初始状态,其运转速度呈现周期性波动。 Ad=Ar 即： = 0 动能的变化曲线E(φ)、和速度曲线ω(φ)分别如图所示： φ E ω φ △E=0 ωa ωa’ 区 间 外力矩所作功 主轴的ω 动能E Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyri