機械原理復習ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 一方面繞軸線 O1O1自轉，同時又隨系桿 H繞固定軸線 OO作公轉。 ? 按照自由度數目的不同，又可將周轉輪系分為兩類。 142 （ 1）差動輪系 － 自由度為 2 ? 如圖 6－ 2a所示的輪系 ， 其中心輪 1和 3都是轉動的 ，則該機構的 自由度為 2。 ? (F=4X32X42X1=2) ? 這表明 ， 需要有兩個獨立運動的原動件 ， 機構的運動才能完全確定 。 ? 這種兩個中心輪都不固定 、自由度為 2的周轉輪系稱為差動輪系 。 圖 6－ 2a 143 （ 2）行星輪系 － 自由度為 1 ? 如圖 6－ 2b所示 ， 中心輪 3被固定 ， 則該機構的自由度為1。 ? (F=3X32X32X1=1) ? 這表明 ， 只需要有一個獨立運動的原動件 ， 機構的運動就能完全確定 。 ? 這種有一個中心輪固定 、 自由度為 1的周轉輪系稱為 行星輪系 。 圖 6－ 2b 144 ? 由定軸輪系和周轉輪系或者由兩個以上的周轉輪系所組成的輪系 ,稱為混合輪系 ,如圖64所示。 圖 64 混合輪系 （ 3）混合輪系 145 一、定軸輪系的傳動比 圖 68 平面定軸輪系 平面定軸輪系 167。 62 輪系的傳動比計算 146 圖 68為平面定軸輪系，其傳動比的計算公式為： 39。439。3215432539。4439。323125115 zzzzzzzziiiii ?????147 推廣到一般情形，設 A為輸入軸， B為輸出軸，則定軸輪系傳動比大小的計算公式為： 積所有主動齒輪齒數連乘到從積所有從動齒輪齒數連乘到從BABA??BAABi ??148 對于蝸桿傳動， 可用左右手規則進行判斷 ： 如果是右旋蝸桿，用左手規則判斷，即以左手握住蝸桿，四指指向蝸桿的 轉向 ，則拇指的指向為嚙合點處蝸輪的線速度方向，如圖所示。如果是左旋蝸桿，則用右手規則判斷。 149 二、周轉輪系的傳動比 圖 613 a) 轉化前的周轉輪系 ?周轉輪系的傳動比不能直接計算，可將整個周轉輪系加上一個與系桿 H 的轉速大小相等、方向相反的公共轉速 (ωH)使其轉化為假想的定軸輪系，如圖 613所示。 150 圖 613 轉化后原周轉輪系變成定軸輪系 151 既然周轉輪系的轉化機構為一定軸輪系，因此轉化機構中輸入軸和輸出軸之間的傳動比可用定軸輪系傳動比的計算方法求出，轉向也可用定軸輪系的判斷方法確定。 圖 6－ 13b所示轉化機構中齒輪 1對齒輪 3的傳動比為： 13131313113 )1( zzzziHHHHH ??????????????152 推廣到一般情況 ? 設周轉輪系的兩個中心輪分別為齒輪 A、 K，則轉化機構中齒輪 A與 K之間的傳動比為： 積所有主動輪齒數的連乘到從積所有從動輪齒數的連乘到從KAKA??????HKHAHKHAHAKi ??????對于差動輪系 ，給定三個基本構件的角速度 ω A、ω K、 ω H中的任意兩個，便可由上式求出第三個，從而可求出三個中任意兩個之間的傳動比。 153 對于行星輪系，在兩個中心輪中必有一個是固定的， ? 例如中心輪 K固定 ， 則其角速度 ω K＝ 0， 給定另外兩個基本構件的角速度 ω A、 ω H中的任意一個 ， 便可由式 （ 6－ 2） 求出另一個 。 ? 也可以直接由式 （ 6－ 2） 求出兩者之間的傳動比 iAH ? 將 ω K＝ 0代入式 （ 6－ 2） 得： AHHHAHKHAHAK ii ???????? 10 ???????HAKAH ii ?? 1上式表明，在中心輪 K固定的行星輪系中，活動中心輪 A對系桿 H的傳動比，等于 1減去轉化機構中輪 A對原固定中心輪 K的傳動比。 154 例題講解 ? 題 51 ? 在圖示雙級蝸輪傳動中，已知蝸桿 1的轉向如圖所示， ? 試判斷蝸輪 2和蝸輪3的轉向，并以箭頭表示。 155 題 54： 在圖示行星減速裝置中，已知z1=z2=17,z3=51。當手柄轉過 900時，轉盤H轉過多少度？ ? i13H=(n1nH)/(n3nH) ? =Z3/Z1=3 ? n3=0 ? n1=4nH ? nH = (1/4)*n1 求 i1H 156 題 55: 在圖示的手動葫蘆中， S為手動鏈輪， H為起重鏈輪，已知 z1=12, z2=28, z2’=14, z3=54,求傳動比 iSH？ ? is3H=(nsnH)/(n3nH) ? =Z2Z3/(Z2’*Z1) ? =9 ? n3=0 ? ns=10nH ? iSH=10 157 題 58: 在圖示圓錐齒輪組成的行星輪系中，已知 z1=20, z2=30, z2’=50, z3=80,n1=50 r/min 求 nH的大小和方向？ ? i13H=(n1nH)/(n3nH) ? =－ Z3Z2/(Z2’Z1) ? =－ 24/10 ? n3=0 ? 得：i1H=n1/nH=34/10 ? nH=(10/34)*n1 158 題 510： 求圖示輪系的傳動比 i14， 已知 :z1=z2’=25, z2= z3 ＝ 20, z H=100, z4＝20, ? i14=i1H*iH4 ? i13H=(n1nH)/(n3nH) ? =Z2Z3/(Z1Z2’) ? =16/25 ? n3=0 ? i1H=9/25 ? iH4=Z4/Z1=1/5 ? i14=i1H*iH4 159 第 8章 機械的運轉及其 速度波動的調節 Machinery Operation and Adjustment of Speed Fluctuation 160 ? 機械系統是復雜多樣的 ， 在進行動力學研究時 ， 通常要將復雜的機械系統 ， 按一定的原則簡化為一個便于研究的等效動力學模型 。 ? 為了研究單自由度機械系統的真實運動，可將機械系統等效轉化為只有一個獨立運動的 等效構件 ，等效構件的運動與機構中相應構件的運動一致。 167。 82 機械系統的等效動力學模型 161 等效轉化的原則是： ? 等效構件的 等效質量或等效轉動慣量 具有的動能等于原機械系統的總動能； ? 等效構件上作用的 等效力或力矩 產生的瞬時功率等于原機械系統所有外力產生的瞬時功率之和 。 ? 把這種具有等效質量或等效轉動慣量 ， 其上作用有等效力或等效力矩的等效構件稱為原機械系統的 等效動力學模型 。 ? 對于單自由度機械系統 ， 只要確定了一個構件的運動 ，其他構件的運動就隨之確定 ， 因此 ， 通過研究等效構件的運動規律 ， 就能確定原機械系統的運動 。 162 基本概念 ? 等效構件 ：具有與原機械系統等效質量或等效轉動慣量、其上作用有等效力或等效力矩，而且其運動與原機械系統相應構件的運動保持相同的構件。 ? 等效條件 ： ? (1) 等效構件所具有的動能等于原機械系統的總動能； ? (2) 等效構件的瞬時功率等于原機械系統的總瞬時功率。 ? 等效參數 ： ? (1) 等效質量 me，等效轉動慣量 Je； ? (2) 等效力 Fe，等效力矩 Me。 163 ? 一、 周期性 速度波動的調節 ? 周期性速度波動的原因 驅動力與工作阻力在絕大多數時候 都是不相等 工作過程是波動的 機械穩定運轉時，等效驅動力矩和等效阻力矩的周期性變化，將引起機械速度的周期性波動。 167。 84 機械速度波動的調節 164 在一個運動周期內，等效 驅動力矩作功等于等效 阻力 矩作功 ( ) 0aTadrM M d????????165 平均角速度和速度不均勻系數 平均角速度 ωm是指一個運動周期內，角速度的平均值， 在工程上，我們常用下式計算： 機械速度波動的程度可用 速度不均勻系數 δ來表示： ?? T dTm? ???? 012m a xm in ??? ??m（ 835） （ 834） （ 836） m???? m inm a x ??即： 166 ? 由于外力的周期性變化，外力對系統所做的功也是周期性變化的，由動能定理可知， 系統的動能也隨之周期性變化 。 ? 在一個周期內，系統動能的最大變化量，其大小應等于同一周期內外力對系統所作的 最大盈虧功 ，即： 由上式及 (924)、 (925)可得 2m i n2m a xm i nm a xm a x 2121 ?? JJEEW ?????（ 839） ?? 2m a x mJW ??2m a xmJW????速度不均勻系數： 167 機械中安裝一個具有等效轉動慣量 JF的飛輪后，速度不均勻系數 δ變為： ? 顯然，裝上飛輪后，速度不均勻系數 δ將變小 ? 理論上總能有足夠大的飛輪 JF來使機械的速度波動降到允許范圍內 。 2m a x)( mFJJW?????168 飛輪在機械中的作用 ? 飛輪在機械中的作用，實質上相當于一個儲能器。 ? 當外力對系統作盈功時，它以動能形式把多余的能量儲存起來，使機械速度上升的幅度減小； ? 當外力對系統作虧功時，它又釋放儲存的能量，使機械速度下降的幅度減小。 169 飛輪轉動慣量的計算 式 （ 9－ 31） 表示了飛輪等效轉動慣量的近似計算式 。 ? ? JWJmF ????? 2m a x? ??? 2m a xmFWJ ??由式（ 9－ 29）知，為了使速度不均勻系數 δ 滿足不等式 δ ≤ ［ δ ］，必須有 （ 842） 式中， J為原機械系統的等效轉動慣量，在設計飛輪時，為簡化計算，通常不考慮該轉動慣量。這樣上式變為 （ 843） 170 例 8—3 設已知一機械所受等效阻力矩 M的變化規律如圖 9－ 5所示 ， 等效驅動力矩視為常數 。 機械主軸 （ 選為等效構件 ） 的初始轉速為 100 r/min， 等效轉動慣量為 J＝ l 。 機械的一個運動周期為 2π 。 1）試確定該機械主軸的 穩態運動規律。 2）如果用飛輪來調節其速度波動。求當速度不均勻系數 δ＝，所需飛輪的轉動慣量JF（飛輪安裝在主軸上）， 并比較加裝飛輪前后。 ω－ φ曲線的變化 171 解 該機械穩定運轉 ， 在一個周期內 ， 驅動力矩作功等于阻力矩作功 。 即： ? ??? ?20 0)( dMM rd? ?? ? ?? 20 1 NmdMM rd因 Md為常數，于是得到 1）試確定該機械主軸的 穩態運動規律。 172 ? ??? ? ??? 0202 )(2121 dMMJJ rd? ??? ? ??? 020 )(2 dMMJ rdsr ad /4??????? ?? sr ad / ??????? ?? sr ad /89 ??????? ??sr ad /23 ??????? ?? ? ? m i n/100/ rsr a d ????根據能量形式的運動方程式（ 9－ 14），可得該機械的運動方程： 于是 （ a） （ b） Mr(φ )在 0－ 2π 周期內不連續，式（ b）需分段積分，代入已知參數 ω 0＝ ， J＝ ，可求得 173 圖示為該機械主軸穩態運動規律的 ω － φ 曲線 ，從圖可以看出 ， 在 2π 周期內 ， 速度是波動狀態 。 經過一個周期后 ， 角速度回到起始值 。 ? ?? ?? ?? ?? ??????????????????????2/8/8/???????????? ?? ?? ?? ?? ???????????????22/32/38/98/98/58/54/4/0??????????于是，該機械主軸的穩態運動規律為 （ C） 174 其中： [δ ]＝ 0． 05， ω m＝ ? ? NmdMMEEW rd 23m i nm a xm a x ?????? ? ???? ??? 2m a xmFWJ ??解，該機械在一個周期內的最大盈虧功