大理工機械設計基礎課件第7章 動能定理和機械速度波動的調節

第七章動能定理和機械速度波動的調節教學要求教學重點與難點教學內容熟悉動能定理，功率和功率方程；

了解機械的運動方程式；

掌握機械運轉速度周期性波動及其調節。

教學要求

重點：機械運轉速度周期性波動及其調節

難點：飛輪的簡易設計計算

教學重點與難點§7-1動能定理

§7-2功率和功率方程

§7-3機械的運動方程式

§7-4機械運轉速度波動及其調節動能定理2、變力的功一、力的功力的功是力在一段路程上對物體作用所積累的效果。元功或變力F在路程上的功為其解析式為1、常力的功，功為正值；

,功為負值；，功等于零。3、合力的功如果同時有幾個力作用于物體的同一點，合力在任一路程上所作的功等于各分力在同一路程上所作功的代數4、幾種常見力的功

設物體在重力作用下，其重心沿曲線運動。重力在坐標軸上的投影為重心降低，重力作正功；重心升高，重力作負功。(1)重力的功設剛體繞z軸轉動，力F作用于M點，剛體轉動一微小轉角力F的元功為式中，是力F對轉軸z的矩。當剛體轉過角，力F所作的功為(2)作用于繞定軸轉動剛體上的力的功和力偶的功二、動能定理1、質點的動能定理微分形式積分形式2、質點系的動能定理微分形式或

3、平動剛體的動能平動剛體的動能等于剛體的質量與質心速度平方乘積的一半。積分形式繞定軸轉動剛體的動能，等于剛體對轉軸的轉動慣量與角速度平方乘積的一半。4、繞定軸轉動剛體的動能5、平面運動剛體的動能剛體作平面運動時，可視為繞瞬心P并垂直于運動平面的軸作瞬時轉動，其動能為若取通過質心c并與瞬心軸平行的軸為轉軸，其動能為平面運動剛體的動能等于隨質心平動的動能與繞質心轉動的動能之和。功率和功率方程一、功率力在單位時間內作的功稱為功率，即如果功是用力矩和力偶矩計算，則若轉速用n(r/min)，力矩或力偶矩用N·m，功率P為或在機器起動或加速運轉時，，故要求；二、機器的功率方程當機器正常運轉時(一般作勻速轉動)，，即；在制動過程中，機器作減速轉動，，這時。機器在穩定運轉時的機械效率例在車床上車削直徑d=0.18m的工件，車床主軸的轉速為n=960r／min，車床主軸的轉矩M=27N·m，車床齒輪的傳動效率。求切削力F和電動機的輸出功率。機械的運動方程式一、機械運轉過程的三個階段1、起動階段機械原動件的角速度由零逐漸上升，直至達到正常運轉的平均角速度為止。2、穩定運轉階段

3、停車階段當阻抗功逐漸將機械具有的動能消耗完時，機械停止運轉。二、機械的運動方程1、等效動力學模型通常復雜的機械系統的等效動力學模型為：繞定軸轉動或作直線移動的構件。2、等效量的計算（1）等效力矩和等效力若等效構件為繞定軸轉動件，角速度為，則等效力矩為若等效構件為移動件且其速度為v時，作用于其上的等效力為（2）等效質量和等效轉動慣量若等效構件為繞定軸轉動件，其角速度為，則其對轉動軸的等效轉動慣量為3、機械運動方程式的建立若等效構件為繞定軸轉動件，其機械運動方程為若等效構件為移動件，機械運動方程為機械運轉速度波動及其調節一、調節機器速度波動的目的

1、周期性速度波動危害：①引起動壓力，影響可靠性和η↓；②可能在機器中引起振動，影響壽命、強度；③影響工藝，產品質量↓。2、非周期性速度波動危害：機器因速度過高而毀壞，或被迫停車。二、機器周期性速度波動的調節方法

1、調節方法機器中某一回轉軸上加一適當的質量——飛輪2、設計指標

算術平均值

平均角速度

速度不均勻系數

（1）基本問題機械的等效轉動慣量為，為了調節機械