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1、第12章 机械的运转及速度波动的调节,121 概述,122 等效力矩和等效转动惯量,124 机械系统的速度波动及其调节,126 飞轮的转动惯量及主要尺寸,123 机械系统的运动方程式,125 机械转动的平均角速度和不均匀系数,121 概述,机构运动分析时，一般假定原动件作匀速运动:const，实际上是多个参数的函数：F(P、M、m、J),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。,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。,二、机械的运转过程,1.启动阶段,稳定运转,启动,停止,驱动力的功大于阻力的功，
2、主动件的速度从零值上升到正常工作速度，机器动能增加,2.稳定运转阶段,（1）匀速稳定运转：常数,（2）周期变速稳定运转：(t)=(t+T),（3）非周期变速稳定运转,机器启动后，原动件以正常工作速度运转，此阶段，原动件角速度会出现下列情况之一：,3.停车阶段,切断动力源，撤去驱动力，机器进入停车阶段，原动件从正常速度降低到零。,122 等效力矩和等效转动惯量,一、等效的概念,二、等效力矩,等效力矩可以根据等效前后功率相等的原则求取。,三、等效转动惯量,等效转动惯量可以根据等效前后动能相等的原则求取。,123 机械系统的运动方程,等效构件在等效力矩作用下绕定轴转动，其等效转动惯量为Jv，角速度w
3、，根据动能定理的微分形式可得机械系统运动的微分方程式,即,其中,所以,得,124 机械系统速度的波动及调节,一、周期性速度波动及其调节,调节方法:机器中某一回转轴上加一适当的质量飞轮,二、非周期性速度波动及其调节,用调速器调速,原理：主要是飞轮的储能作用。由于飞轮有很大的转动惯量，当机械出现盈功时，飞轮将多余能量储存起来；当机械出现亏功时，机械运转速度减慢，飞轮将储存的能量释放，弥补能量不足。使记协转速维持在一定范围内。,125 机械运转的平均角速度和不均匀系数,一、平均角速度,(1),二、速度不均匀系数,(2),于是可得,由(1)和(2)解得,126 飞轮的转动惯量及主要尺寸,一、飞轮转动惯
4、量的确定,要求安装飞轮的机械系统，其飞轮的转动惯量较其它构件的转动惯量大得多，可只考虑飞轮的转动惯量。通过计算得：,由上式可知：,（1）设计飞轮时，不宜选过小的许用不均匀系数，否则将使机器笨重，成本增加。,（2）为减小飞轮的转动惯量，一般应将飞轮安装在转速较高的轴上。,Wmax：最大盈亏功，等于等效驱动力矩的功与等效阻力矩的功之差的最大值。,（3）由于JF不可能为无穷大，Wmax与n又都为有限值，因此，不可能为零，即安装飞轮后机械的转速仍有周期波动，只是波动的幅度减小了。,例：由电动机驱动的某机械系统，电动机的转速为1440r/min，转化到电机轴上的等效力矩Mvr变化情况如图所示，且等效驱动
5、力矩为常数，若不计机械中其它构件的转动惯量,只考虑飞轮转动惯量,运转不均匀系数=0.05,试计算飞轮的转动惯量JF。,解,（1）根据一个周期的时间间隔,等效驱动力矩Mvd等于等效阻力矩Mvr的功，求出等效驱动力矩矩Mvd；,（2）画能量指示图，确定最大盈亏功Wmax,由左图知，W1、W3为盈功，,W2为亏功。,W1=(500-200)/2=150 Nm,W2=-(1800-500)(3/4-/2)+1/2(1800-500)(1800-500)/(1800-200)/4=-457 Nm,W3=-W1-W2=-150-(-457)=307 Nm,画出能量指示图如右图示。,Wmax=|W2|=475 Nm,3.确定飞轮的转动惯量JF,=1.263 kgm2,可知，b点最高，c点最低，故bc间的面积为最大盈亏功，即,
