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1、第第11章章 机械动力学机械动力学 机械的运转过程机械的运转过程11.1.1 机械的运转过程机械的运转过程机械系统运转的三个阶段 阶段阶段速度特征速度特征能量特征能量特征启启 动动原动件的速度从零逐渐上原动件的速度从零逐渐上升到开始稳定的过程升到开始稳定的过程 W Wd d-W Wc c=E E2 2-E E1 10 0 稳定运行稳定运行原动件速度保持常数或在原动件速度保持常数或在正常工作速度的平均值上正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波动下作周期性的速度波动 W Wd d-W Wc c=E E2 2-E E1 1=0=0停停 车车原动件速度从正常工作速原动件速度从正常工作速度值下降到零度
2、值下降到零 W Wd d-W Wc c=E E2 2-E E1 100三个运转阶段的特征：三个运转阶段的特征：11.1.2 速度不均匀系数速度不均匀系数 n1、平均角速度n2、速度不均匀系数 设计时必须保证)(21minmaxmmminmax11.1.3 机械的等效动力学模型机械的等效动力学模型n一、机械系统运动方程的一般表达式 二、二、等效动力学模型的建立等效动力学模型的建立目的：通过建立外力与运动参数间的函数表达式，研究机目的：通过建立外力与运动参数间的函数表达式，研究机 械系统的真实运动械系统的真实运动原则：使系统转化前后的动力学效果保持不变原则：使系统转化前后的动力学效果保持不变 等效
3、构件的动能，应等于整个系统的总动能等效构件的动能，应等于整个系统的总动能 等效构件上所做的功，应等于整个系统所做功之和。等效构件上所做的功，应等于整个系统所做功之和。等效动力学模型：等效动力学模型：等效力矩：等效力矩：MMe e 等效转动惯量：等效转动惯量：J Je e等效力：等效力：F Fe e 等效质量：等效质量：mme e 定轴转动构件 直线移动构件（1）等效质量、等效转动惯量等效质量、等效转动惯量 动能不变动能不变等效质量等效质量等效转动惯量等效转动惯量mjjsjnisiiJvmE121221mjjsjnisiieJvmJE121222121mjjsjnisiieJvmJ1212)()
4、(mjjsjnisiievJvvmm1212)()(等效转动惯量的特征：等效转动惯量的特征：等效转动惯量是一个假想转动惯量；等效转动惯量是一个假想转动惯量；等效转动惯量不仅与各构件质量和转动惯量有关，而且与各构件相对等效转动惯量不仅与各构件质量和转动惯量有关，而且与各构件相对 于等效构件的速度比平方有关；于等效构件的速度比平方有关；等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。（2）等效力与等效力矩等效力与等效力矩 功率和不变功率和不变等效力等效力等效力矩等效力矩mjjjniiiiMvFP11cosmjjjniiiieMvFPM11cosmjjjniiii
5、eMvFM11cosmjjjniiiievMvvFF11cos等效力矩的特征：等效力矩的特征：等效力矩是一个假想力矩；等效力矩是一个假想力矩；等效力矩为正，是等效驱动力矩，反之，为等效阻力矩；等效力矩为正，是等效驱动力矩，反之，为等效阻力矩；等效力矩不仅与外力（矩）有关，而且与各构件相对于等效构件的速等效力矩不仅与外力（矩）有关，而且与各构件相对于等效构件的速 度比有关；度比有关；等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。（3）机械系统等效动力学模型机械系统等效动力学模型 1 1、能量形式方程式、能量形式方程式EW2122212121eeeJJdM21
6、122221212121eeeredJJdMdM21122221212121vmvmdsFdsFeeered2 2、力矩形式方程式、力矩形式方程式dEdW)21(22eeJddEdMdWddJddJJddMeeee2)(2122dtdJddJMMMeeerede22dtdvmdsdmvFFFeeerede2211.1.4 在已知力作用下机械的真实运动在已知力作用下机械的真实运动 n1、等效构件角速度的确定 n2、等效构件角加速度的确定 n3、机械运动时间的确定 001()ttd 则：ddtt0)(1011.1.5 机械速度波动的调节机械速度波动的调节n一、非周期性速度波动及其调节非周期性速度波
7、动及其调节离心式调速器工作原理图 二、二、周期性速度波动的调节周期性速度波动的调节 原因分析：原因分析：0 2121 )(2221aaaardJJdMMW周期性速度波动的调节方法：周期性速度波动的调节方法：安装飞轮：安装飞轮：所谓飞轮，就是一个具有较大转动惯量的盘状零件。所谓飞轮，就是一个具有较大转动惯量的盘状零件。机械出现盈功时，飞轮以动能的形式存储能量；机械出现盈功时，飞轮以动能的形式存储能量；机械出现亏功时，飞轮释放其存储的能量。机械出现亏功时，飞轮释放其存储的能量。飞轮在系统中的作用相当于一个容量较大的储能器。飞轮在系统中的作用相当于一个容量较大的储能器。cbmaxmineder()()dWWWMM 最大盈亏功:设 Je 为常数，则 、。minbmaxc222maxmineFmaxmineFm1()()()2WEEJJJJ 设飞轮的转动惯量为 JF，则2meF()WJJ安装飞轮后，系统的速度波动系数为Fe2m WJJ为使 ，必须F2m WJ飞轮的设计：飞轮的设计：三、三、飞轮尺寸的确定飞轮尺寸的确定 n常用轮幅式飞轮结构示意图 22112()24FmDDJ214Fm DJ飞轮矩：飞轮的转动惯量：谢谢
第11章机械系统动力学课件
