第09章-机械系统动力学

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chTeor yofMa hicnse& echMnaisms第9 机械章统系力动学基础

作者郭：卫东樊文贵 科学出版高社教等出育版心中王俊家

第9章 机械统动系学基力础1 2 43机械系统动力学题问述机械概系的统等动力效模学型机械真运动实的解求机械 系速度波统动的节调

9.1机械 系统力学问动概题9.1述.1研究机 械系动力统问题学的目的内容和 1) 械机在知已力外作用下的真实动运求解在 析现分有械和设机的新计机的工械作能时性，为对了机进械较行精 的运确分动析力分和，析需首先要解了动件原的实运真动律规这，于对 析分改良现有、械机和设新计机械都十分要重特别是，速高重载、、精高 度和高动自化程的度械。 机) 2机械运转周期速性度波动的调节机械 在转过运中程其，动原件般一况情并非下等做运动速常常外。力 化而导变致驱功和阻抗功不动等，引起能动的增减产，运转速生的度波动(变化) ,导在致动副中运生附产动压力。加如速度果动波较大，影将机响械 的正工常作，降低其命、机械寿率和效作工量，质引起机并械动和振噪。这声 需就要研机究运械速度的转波及其调动方法，设节将法械机转速度的波动运 度限程制在可范许围内。

9之1. 械系机动力学问统题概9述1.. 机2械转运三的个段阶

9.1机 械系动力学统问题概述.1.92机 械运转三的阶个

L段GOO

据能量依守定恒理，出机列械动的运能动方 程1 n1 n2 2 22W d W( r W ) f Wd cW E E 0 mi (S i JSi i) (mi i S0 J Si i 0 2 i)1 2i 1 式中： dW 输：功入； W :r阻抗 功 ；W :f 摩擦耗损； 功cW :耗总；功 ,E E : 0机在械所研时间间究隔了、终始时的开能；动n : 械机运中构件的数动；目 m i运：动构件 的质量；iJs :运i构动件i 其绕质轴的心转动量惯；sv i ,vio s: 动运件构 的质心i所在究时间研间终隔、了始开时的度；速 、 ii0 运动构：件i在研究所间间隔时了终、开时始的速角度

9.。1 机系统械动学力题概述9问1.. 机械运转的2三阶个机段械能动的增或加减，小表为机现运转械速度变化的，可则以机将 械统系从始运开到动止停运的转全程过括为概三个阶段： 起动阶段 稳 运定阶段 转 车阶停

段.91机 械系统力动问题学概9.1.2 述机械转的运个三段阶1.起 阶动 原段动件速的从零度渐逐增大某至常正工速作，此度机械开始后定稳转运。W Wc d E E 0 E 09

1 .械机统系动力学问题述9.1概2. 械机转的三个运段 阶2.定稳转阶段运械机动件的速原度某在均值上平作周期性变下化,于稳定对运中的转一个 周期T驱，功也等动总于耗功

:dW

Wc E E 0 09

. 机械系统1力动问题学概9.1述. 机械运2的三转阶个段 .稳定运转2段 在阶运循动环的中一时任间隔间都有盈功内或亏功出现，导原致件动

度变速:化Wd c W E 0E 0 械机定运转阶段稳如有两下情种：况(1变速稳定运转：原)动件的均速度平定稳但，时速度瞬化变(。2)等稳速运转：原定动的件速度为数。常

.1 9机系械统动力学问题述概91.. 2械机转运三的阶段个3.机阶停

原段动件的速度某从正工作速常度下至零。降Wd Wc W c E E0 0E 0

9.1 机系械统力学问动题述概91..3 用于作机械外的力1.工作阻力 机 械作时工行构件执需承要受的作负荷工其，变化律取决规于械机 艺过程工特的点。工阻作可分为力下几以情种：况 似为近常值如起。重机、轧机、车钢床刨床等；、 执构行位件的置数。函如曲柄压力机活塞式、压缩和机、泵矿升井机；降 执行构件度的速数。如函拌搅、鼓风机、螺旋桨机离心泵、等； 间的时数。如碎石机函球磨机、、面机揉。等

9. 机械1统动力系问学题述概9.1.3作用 于械的机力 外.2驱 力动

动原机发出的使驱动原件动运的力，变其化律规决于原动机取的机特械性。驱力动可为分以下种几况情 ： 常 值如。用重锤利驱动时； 置的函数。如利位弹用驱簧时； 速度的函动。数机械中应如用广的电动泛、内机机燃等。

第 9章机系统械动学基础力 1 3 4

2机系统械动力问学题概述机械统的系效动等学模型力机真械实动的求运 解械系机统度波动的调速

节

.29 机械统的等系动效学模型力9.21 转化法的基.本理 按原质点系的能动理写出定机械系的统动方运程：为

Wd dE 中：式W——d用作机械于上的动驱力工和作力所作元阻之代功和数 ；E——机械d中运动各构件动和的微分。能9.2 机械

统的系效动等力模型学92.1. 转法化基本的原理 于图示的对曲由柄滑机构组块成的塞式活压气机写出其运动方程：,式中:M1 ——作用在动件原1上的动力矩； P驱1——作用在滑块(3活塞上)工的阻力；作 m,m23—构件2—和3的量质 ；1J—构件1—转轴A的转绕惯动；量Js2 —构件—绕2转轴2S转的惯动量。方 中程知的未运参动为： 数1、 2 vS、、v23。

9.2 械机统系的效等力动学模型.29. 转1化法基本的原理1 11 1 2 2 2M1 ω1 td Pv33d t d J1 12ω J S 2 2 ω2mS 2 vmv3 3 2 2 2 2 22 2 ω2 v S2 v3 3 v1 2 M P ω dt d ω J J m m 1 S21 2 3 1 3 ω1 2ω ω ω 1

1 1 1 M e M 1 P3 1

3v 2 vS 2 v3 J e 1 J JS 2 m m 2 3 1 1 1 22

2

得

: 1 M e1d t d J e 12 2

9.

2 机系统械的效动力学等模9.2.1 型转化的法基原理本

1 M e1 d t d J e 1 2 2 Je— 等效转—动惯量

Me— 等—力效

等效构矩件(转或件)化

92 .机系统械的效等动学力型9模..1 转2法化的本原理基1 1 1 1 2 2 2 M1ω 1td P3v d3t d Jω11 2 JS 2 ω2 m2S v2 m3v 3 2 2 22 2 22 1 ω 2 S v 2 1 2 1 ω M P vtd d v J J m m 31 3 3 S 22 3 1v 2 v vv 3 3 3 3

eF M得1: 1

v3 P3 ω1 ω2 v S 2 em J1 Jm m S23 2 v 3 v3 v3 2

2

1 22 F ev3dt d m e v 3 2

92.机械 统系等的动力效学模9型2.1. 转化法基本的原理

化转法的本原理基是： 化前后系转统的力学效果保持不变动， 1)即动能：等转化件的瞬时动构能，原机与系械的总统能动等。相 2)功率：等转化件瞬构时率，与功原械机统系时功率之瞬相和。等