机械设计机械系统动力学分析.ppt

第七章 机械动力学分析,提示：本章介绍机械运转时产生速度波动的原因 及调节的方法；机械系统的等效力学模型 的建立；飞轮的设计。,重点：机械系统的等效力学模型的建立；机械运 转时产生速度波动的原因及调节的方法。,难点：等效转动惯量、等效力的计算；最大盈亏功 的计算。,72 单自由度机械系统动力学分析,1、机械的运动方程式的一般表达式,则该机构在dt瞬间的动能增量为：,74 机械运转和速度波动的调节,1、机械速度波动产生原因,图示某一机械在稳定运转过程中，等效构件在一个周期T中所受等效驱动力矩Mer()与等效阻抗力矩Mer()的变化曲线。驱动功与阻抗功为：,则机械动能的增量为:,cd段：由于Med Mer，故Wd Wr，则称之为亏功。,在这一阶段，等效构件的角速度由于动能减少而下降。,但在一个公共周期内，驱动功等于阻抗功，机械动能的增量等于零，即：,于是经过等效力矩与等效转动惯量变化的一个公共周期，机械的动能又恢复到原来的数值，故等效构件的角速度也将恢复到原来的数值。由此可知，等效构件的角速度在稳定运转过程中将呈现周期性的波动。,分析：,1）当Wmax与一定时，J与n的平方值成反比，为 减小飞轮转动惯量，飞轮安装在机械的高速轴上。,2）当Wmax与n一定时，飞轮的转动惯量J与速度不 均匀系数成反比。J越大，越小，机械越接近匀 速；但过分追求机械运转的均匀性，将会使飞轮过 于笨重。,4、飞轮尺寸的确定,由轮缘A、轮毂B和轮辐c三部分组成。设QA为轮缘的重量，D1，D2和D分别为轮缘的外径、内径与平均直径，则轮缘转动惯量近似为：,当飞轮的材料及比值Hb选定后，由上式即可求得轮缘的横剖面尺寸H和b。,机械在运转过程中，若等效力矩的变化是非周期性的，则机械运转的速度将出现非周期性的波动，从而破坏机械的稳定运转状态。须进行调节，以使机械恢复到稳定运转。,机械非周期性速度波动的调节，对于选用电动机作为原动机的机械，其本身就有自调性，可使驱动力矩和工作阻力矩协调一致。,若机械的原动机为蒸汽机、汽轮机或内燃机等时，就必须安装一种专门的调节装置调速器来调节机械出现的非周期性速度波动。,5、机械的非周期性速度波动及其调节,完,