第14章 机械的运转及其速度波动的调节1

第五章
机械的运转及其速度波动的调节（机械系统动力学）
目录§1概述
§2多自由度机械系统的动力学分析§3单自由度机械系统的动力学分析§ 4机械的速度波动及其调节
§5飞轮设计
§1概述
一、作用在机械上的力
☐驱动力
原动机输出并驱使原动件运动的力，其变化规律取决于原动机的机械特性。

☐生产阻力
机械完成有用功需克服的工作负荷，其变化规律取决于机械的工艺特点。

二、机械的运转过程
特 征
◆ 启动阶段 ◆ 稳定运转阶段 ◆ 停车阶段 012c d >-=-E E W W 012c d =-=-E E W W 012c d <-=-E E W W 1
2c d f r d )(E E W W W W W -=-=+-输入功 阻抗功
损耗功 总耗功 终止动能 起始动能。

2
m m (vv ) 等效质量：
n
e i 1
J
si
(i
v
)2
n
i 1
i
si
F F v 等效力：
n
e i 1
M（i vi )
(
iห้องสมุดไป่ตู้
si
v
)
c
osi
机械系统运动方程式的建立
等效构件为回转件时机械系统的运动方程简化式为：
经过推导，可得M以ed微 分 M形e式dt表示d的J e机2 械2 系统运动方程式为：
Wm a x
m2 J
20 π 202 0.3
0.52
max
m
(1
) 2
25.2
rad/s
m in
m (1
)
2
14.8
rad/s
ωmax发生在 32处；
ωmin 发生在
处。
五、试题自测及答案（1 、2、3、4）
1.一重力G1=450N的飞轮支承在轴径直径d＝80 mm的轴
承 上 ， 在 轴 承 中 摩 擦 阻 力 矩 作 用 下 ， 飞 轮 转 速 在 14s 内 从 200 r/min 均匀地下降到150 r/min。若在飞轮轴上再装上
以积分方式表示的机械系统运动方程式为：
F s
s0
e
ds
s s0
(Fd
Fr
)ds
1 2
mv2
1 2
m0v02
以上两个公式在具体应用时要看使用哪个方程更简单。
机器运转的速度波动
机器速度波动的原因是其驱动功与阻抗功并不时时相 等。或者说，其等效驱动力矩与等效阻力矩并不时时相等， 其转动惯量也不能随等效力矩作相应的变化，致使机器出 现盈功或亏功，产生速度的波动。

机械的运转及其速度波动的调节1.设某机器的等效转动惯量为常数，则该机器作匀速稳定运转的条件是，作变速稳定运转的条件是 。

2.机器中安装飞轮的原因，一般是为了 ，同时还可获得 的效果。

3.在 机 器 的 稳 定 运 转 时 期， 机 器 主 轴 的 转 速 可 有 两 种 不 同 情 况， 即 稳 定 运 转 和 稳 定 运 转， 在 前 一 种 情 况， 机 器 主 轴 速 度 是 ， 在 后 一 种 情 况， 机 器 主 轴 速 度 是 。

4.机器中安装飞轮的目的是和 。

5.某 机 器 的 主 轴 平 均 角 速 度ωm rad/s =100， 机 器 运 转 的 速 度 不 均匀 系 数δ=005.， 则 该 机 器 的 最 大 角 速 度ωmax 等 于 rad /s ， 最 小 角 速 度 ωm in 等 于 rad /s 。

6.某机器主轴的最大角速度ωmax rad/s =200，最小角速度ωmin rad/s =190，则该机 器的主轴平均角速度ωm 等于 rad/s ，机器运转的速度不均匀系数δ等于。

7.机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是根据 的原则进行转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量（转动惯量)有关外，还与 。

8.机 器 等 效 动 力 学 模 型 中 的 等 效 力 ( 矩 ) 是 根 据的 原 则 进 行 转 化 的 ， 等 效 质 量 (转 动 惯 量 ) 是 根 据 的 原 则 进 行 转 化 的 。

9.机器等效动力模型中的等效力(矩)是根据的原则进行转化的，因而它的数值除了与原作用力(矩)的大小有关外，还与 有关。

10.若机器处于起动(开车)阶段，则机器的功能关系应是 ，机器主轴转速的变化情况将是 。

11.若机器处于停车阶段，则机器的功能关系应是 ，机器主轴转速的变化情况将是 。

12.用 飞 轮 进 行调 速 时， 若 其 它 条 件 不 变， 则 要 求 的 速 度 不 均 匀 系 数 越 小， 飞 轮 的 转 动 惯 量 将 越 ， 在 满 足 同 样 的 速 度 不 均 匀 系 数 条 件 下， 为 了 减 小 飞 轮 的 转 动 惯 量， 应 将 飞 轮 安 装 在 轴 上。

03
机器运转的调速器
调速器的种类与特点
01
02
03
04
机械调速器
利用机械机构实现速度调节， 具有结构简单、成本低、可靠
性高的特点。
电气调速器
利用电磁原理实现速度调节， 具有调节范围广、精度高的特
点。
液压调速器
利用液压原理实现速度调节， 具有输出力大、稳定性好的特
点。
气动调速器
利用气压原理实现速度调节， 具有反应快、易实现自动控制
机器的运转及其速度波动的调节课 件
目录
• 机器运转的基础知识 • 机器运转的速度波动 • 机器运转的调速器 • 机器运转的速度控制 • 机器运转的速度波动调节案例分析 • 总结与展望
01
机器运转的基础知识
机器运转的定义与原理
机器运转的定义
机器运转是指机器或设备在一定 的条件下，通过输入能量，使其 内部各部件产生连续不断的运动 ，以完成一定的功能。
液压调速器
适用于大型机械、工程机械等需要大功率速 度调节的场合。
电气调速器
适用于电力拖动系统、电机等需要精确速度 控制的场合。
气动调速器
适用于高速、高精度、自动控制的场合，如 生产线、自动化设备等。
04
机器运转的速度控制
速度控制的定义与目标
定义
速度控制是指通过调整机器的输入或输出， 使其达到预设的速度或保持稳定的运行状态 。
类型
根据产生原因和影响，速度波动可分为随机波动和周期性波 动。
速度波动的产生原因与影响
产生原因
机器运转过程中，会受到多种因素的影响，如负载变化、传动系统误差、运动 副间隙等，导致速度产生波动。
影响
速度波动可能导致机器运行不稳定，产生噪音、振动和磨损等问题，影响机器 的工作性能和寿命。