文档介绍：第十一章机械的运转及速度波动的调节
本章重点:等效转动惯量和等效质量,等效力矩和等效力等的概念及其计算方法;单自由度机械系统的等效力学模型及其运动方程式的建立;机械速度波动的原因及其调节方法;飞轮转动惯量的确定。
本章难点:4个等效量的计算和最大盈亏的确定。
机械特性
等效力学模型
机械运动方程式及其求解
速度波动及其调节
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机械特性
§11-1 概述
一、本章的研究内容
1)已知力,求运动;
2)机械运转时的速度波动及其调节方法。
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二、机械特性
力(或力矩)和运动学参数(时间、位移、速度等)之间的函数关系称为力(或力矩)的机械特性。常见的机械特性有:
1)F=const, 常量;
2)F=F(s), 位移的函数;
3)F=F(t), 时间的函数;
4)F=F(v), 速度的函数;
5)F=F(t,s,v),时间、位移和速度的函数。
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交流异步电机
如图7-1所示,交流异步电机的驱动力矩的机械特性可简化为角速度w的线性函数。
(1)
式中、wo为同步角速度,wn为额定角速度,Mn为额定转矩。
这些常数均可从电机产品目录中查得。
图7-1
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等效力学模型
§11-2 单自由度机械系统的等效力学模型
一、等效转动惯量和等效质量
1、等效构件
由机构具有确定运动的条件知,对于单自由度的机械系统,只要确定其中一个构件的运动,则其他构件的运动也随之确定。
首先确定其运动的构件称为等效构件。
等效构件常取与机架相联的构件,如作定轴转动的构件,或作直线平动的移动构件。
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2、等效质量和等效转动惯量的概念
为描述机械系统的动能,我们引入等效质量和等效转动惯量的概念。
对图7-2(a)所示的作定轴转动的等效构件,假想地在等效构件上集中一些质量,使这些假想质量对转轴O的转动惯量Je满足等效条件,则称Je为等效转动惯量。同样地,对图7-2(b)所示的作直线移动的等效构件,假想地在等效构上集中一些质量me,使其满足等效条件,则称me为等效质量。
图7-2
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3、等效转动惯量和等效质量的等效条件——动能等效
等效转动惯量Je或等效质量me随同等效构件一起运动时的动能等于机械系统中所有运动构件的动能之和。
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4、单自度平面机构等效转动惯量和等效质量的计算公式
对等效转动惯量Je:
(2)
式中,w为等效构件的角速度,wi为构件i的角速度,vsi为构件i质心Si的速度,mi为构件i的质量,Jsi为构件对其质心轴Si的转动惯量。
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对等效质量me:
(3)
式中,v为等效构件的移动速度。
注意点:
1)Je=Je(j),me=me(s);
2)在等效构件运动未知的情况下,可求出Je或me,因为速比可求。
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二、等效力矩和等效力
1、等效力矩和等效力的概念
如图7-2所示,在作定轴转动的等效构件上,假想地作用一个力矩Me,使其满足等效条件,则称Me为等效力矩。同样地,在作直线移动的等效构件上,假想地作用一个力Fe,使其满足等效条件,则称Fe为等效力。
2、等效力矩和等效力的等效条件——功率等效
等效力矩Me或等效力Fe的功率等于作用于机械系统上所有外力和外力矩在同一瞬时的功率之和。由功率等效易知,元功和功都等效。
图7-2
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