机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节第十章 机械的运转及其速度波动的调节第十章 机械的运转及其速度波动的调节10-1 概 述概 述10-2 机械的运动方程式机械的运动方程式10-3 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节10-4 机械的非周期性速度波动及其调节机械的非周期性速度波动及其调节机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节10-1 概 述概 述1. 研究的目的及内容研究的目的及内容2. 机械运转的三个阶段机械运转的三个阶段3. 作用在机械上的驱动力和生产阻力作用在机械上的驱动力和生产阻力机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节1. 研究的目的及内容研究的目的及内容(1) 研究在外力作用下机械的真实运动规律机构原动件的运动规律由各构件的质量、转动惯量和作用在机械上的驱动力与阻抗力等因素决定。因而在一般 情况下，原动件的速度和加速度是随时间而变化的。 为了对机构进行精确的运动分析和力分析，需要确定机构原动件的真实运动规律。研究在外力作用下机械的真实运动规律机构原动件的运动规律由各构件的质量、转动惯量和作用在机械上的驱动力与阻抗力等因素决定。因而在一般 情况下，原动件的速度和加速度是随时间而变化的。 为了对机构进行精确的运动分析和力分析，需要确定机构原动件的真实运动规律。机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节1. 研究的目的及内容研究的目的及内容(2) 研究机械运转速度的波动及其调节方法 机构原动件并非作等速运动，即机械在运动过程中会 出现速度波动。 这种速度波动，会导致运动副中产生附加动压力，产 生振动；降低机械的寿命、效率和工作质量。 因此，需要对机械运转速度的波动及其调节方法进行 研究，设法将速度波动的程度控制在许可范围内。研究机械运转速度的波动及其调节方法 机构原动件并非作等速运动，即机械在运动过程中会 出现速度波动。 这种速度波动，会导致运动副中产生附加动压力，产 生振动；降低机械的寿命、效率和工作质量。 因此，需要对机械运转速度的波动及其调节方法进行 研究，设法将速度波动的程度控制在许可范围内。机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节2. 机械运转的三个阶段机械运转的三个阶段(1) 起动阶段起动阶段 (2) 稳定运转阶段稳定运转阶段 (3) 停车阶段停车阶段机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节(1) 起动起动(启动启动)阶段阶段0=cdWWE机械系统的动能增加机械系统的动能增加(2) 稳定运转阶段机械系统的动能不变稳定运转阶段机械系统的动能不变 0=cdWWE?周期性变速稳定运转周期性变速稳定运转( m=C)?等速稳定运转等速稳定运转( =C) (3) 停车阶段停车阶段 机械系统的动能减小机械系统的动能减小 0 dMWdMWcbcberereded=驱动功大于阻抗功，多余的功 在图中用=驱动功大于阻抗功，多余的功 在图中用“+”号标识，称为盈功。号标识，称为盈功。 0=eredbcWWEEE 等效构件的角速度由于动能的 增加而增大。等效构件的角速度由于动能的 增加而增大。机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节3) cd段 驱动功小于阻抗功，出现亏功。段 驱动功小于阻抗功，出现亏功。 0=ereddeWWEEE 角速度由于动能的增加而增大。角速度由于动能的增加而增大。 5) ea段 驱动功小于阻抗功，出现亏功。段 驱动功小于阻抗功，出现亏功。 0 ，则在等效构件上 添加一个转动惯量为，则在等效构件上 添加一个转动惯量为JF的飞轮。的飞轮。 )/(2 mFemaxJJW+=只要+=只要JF 足够大，就可以使足够大，就可以使 ，达到调节机械周期性 速度波动的目的。 飞轮调速是利用了它的储能作用。由于飞轮具有很大 的转动惯量，要使其转速发生变化，需要很大能量。 当机械出现盈功时，飞轮轴角速度微小上升，将多余 能量吸收储存起来。当机械出现亏功时，飞轮轴角速度微 小下降，将储存能量释放起来，以补能量不足。，达到调节机械周期性 速度波动的目的。 飞轮调速是利用了它的储能作用。由于飞轮具有很大 的转动惯量，要使其转速发生变化，需要很大能量。 当机械出现盈功时，飞轮轴角速度微小上升，将多余 能量吸收储存起来。当机械出现亏功时，飞轮轴角速度微 小下降，将储存能量释放起来，以补能量不足。 飞轮实际上是一个能量储存器。飞轮实际上是一个能量储存器。机械原理机械原理第十章第十章第十章第十章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节2) 飞轮转动惯量的近似计算飞轮转动惯量的近似计算)/(2 mFemaxJJW+=如果+=如果JeMer上升时，其所产生的驱动力矩将减小。 所以可使上升时，其所产生的驱动力矩将减小。 所以可使Med与与Mer自动地重新达到平衡。自动地重新达到平衡。