机械原理—第十章 机械系统运动学

第10章 机械系统动力学
10.2.2 等效量的计算
E
n i 1
1 2
mi vsi
2
m
j 1
J sj j 2
动能不变
E
1 2
J e 2
n i 1
1 2
mi
vsi
2
m
j 1
J sj j 2
等效质量 等效转动惯量
Je
n i1
mi
(
vsi
)2
m j 1
J
sj
(
jቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
)2
me
n i1
mi
(
vsi v
)2
m j 1
J
sj
(
j
v
)2
第10章 机械系统动力学
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； 等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。
第10章 机械系统动力学
10.3 机械运动方程式的建立与求解
第10章 机械系统动力学
10.4 机械速度的波动及其调节方法 10.4.2 非周期性速度波动及其调节
原因：机械工作阻力或者驱动力在工作过程中发生突变
调节方法（1）：自调性系统
第10章 机械系统动力学
调节方法（2）：安装专用调速器
第10章 机械系统动力学
10.5 飞轮设计
10.5.1 飞轮设计原理
2 1
(M d
M r )d
1 2
J a a2
1 2
J aa2
0
第10章 机械系统动力学
速度波动衡量指标：
max min m
m
1 2
(max
min )
第10章 机械系统动力学
周期性速度波动的调节方法： 安装飞轮： • 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。
第10章 机械系统动力学
10.5.2 飞轮设计方法
W
Wmax Wmin
(M c
b
d
Mr )d
[W ] Emax Emin
1 2
(J
JF
)(m2 ax
m2 in )
(J J F )m2
[W ] [ ] (J J F )m2
JF
[W ]
m2 [ ]
J
JF
[W ]
m2 [ ]
能量特征
Wd-Wc=E2-E1>0 Wd-Wc=E2-E1=0 Wd-Wc=E2-E1<0
第10章 机械系统动力学
10.2 机械的等效动力学模型
10.2.1 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 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
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。
工作阻力
驱动力
第10章 机械系统动力学
10.1 作用在机械上的力及机械的运转过程 机械的运转过程及特征
第10章 机械系统动力学
三个运转阶段的特征：
阶段 启动
速度特征
原动件的速度从零逐渐上 升到开始稳定的过程
原动件速度保持常数或在
稳定运行
正常工作速度的平均值上 下作周期性的速度波动
原动件速度从正常工作速 停 车 度值下降到零
第10章 机械系统动力学
等效动力学模型
等效力矩：Me 等效转动惯量：Je
等效力：Fe 等效质量：me
第10章 机械系统动力学
10.2.2 等效量的计算
功率和不变
等效力 等效力矩
n
m
P Fivi cosi M j j
i 1
j 1
n
m
M e P Fivi cosi M j j
i 1
第10章 机械系统动力学
第10章 机械系统动力学
10.1 作用在机械上的力及机械的运转过程 10.2 机械的等效力学模型 10.3 机械运动方程式的建立及求解 10.4 机械的速度波动及调节方法 10.5 飞轮设计
第10章 机械系统动力学
10.1 作用在机械上的力及机械的运转过程 作用在机械上的力
dW Med2
dE
d
(
1 2
Je 2
)
Me
1 2
d
d
(Je 2 )
2
2
dJe
d
J e
d d
Me
M ed
Mer
2
2
dJe
d
Je
d
dt
Fe
Fed
Fer
v2 2
dme ds
me
dv dt
第10章 机械系统动力学
10.4 机械速度的波动及其调节方法 10.4.1 周期性速度波动及其调节
原因分析：
W
第10章 机械系统动力学
本章小结
j 1
Me
n i1
Fi
vi
cosi
m
Mj
j 1
j
Fe
n i1
Fi
vi cosi
v
m
Mj
j 1
j
v
第10章 机械系统动力学
等效力矩的特征：
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； 等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。
能量形式方程式
W E
2
1
M e d
1 2
Je2 2
1 2
Je1 2
2
1
M
ed d
M d 2
1
er
1 2
J e 22 2
1 2
J
2
e1 1
2
1
Fed ds
2 1
Ferds
1 2
me2v22
1 2
me1v12
第10章 机械系统动力学
10.3 机械运动方程式的建立与求解
力矩形式方程式
dW dE