机械设计基础教程第八章

《机械设计基础教程第八章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章机器动力学初步主要内容一、周期性速度波动的调节二、刚性回转体的平衡三、平衡试验本章重点：机械运动产生周期性速度波动的原因及其调节方法；最大盈亏功的确定和飞轮转动惯量的计算方法。刚性转子静平衡和动平衡的原理及其计算一、周期性速度波动的调节机械在外力作用下运转驱动力输入功阻力输出功Win=Wout机械主轴保持匀速转动Win＞Wout出现盈功，动能增加，主轴转速增加Win＜Wout出现亏功，动能减小，主轴转速减小机器的运转过程启动过程输入机器的能量大于机器输出的能量，机器的转速不断增高。稳定运转过程输入机

2、器的能量，等于机器输出的能量，机器的转速不变有两种情况：匀速稳定运转；在一个周期内的平均值相等，变速稳定运转。停车阶段输入机器的能量持续小于机器输出的能量，机器的转速不断降低。机器的自调性机器的自调性？当外载荷发生变化时，机器的主轴能够在新的速度下重新稳定运转。产生周期性速度波动的原因当等效构件回转过角时，机械动能的增量为：产生周期性速度波动的原因盈功：E>0，用“+”号表示。亏功：E<0，用“-”号表示。在盈功区，等效构件的ω在亏功区，等效构件的ω在一个公共周期内，Wd=Wr，经过Me和Je

3、的一个公共周期，机械的动能恢复到原来的值等效构件的角速度恢复到原来的数值。等效构件的角速度在稳定运转过程中呈现周期性波动。速度波动程度的衡量指标1.平均角速度m2.角速度的变化量max-min例如：当max-min=5rad/s时，对于m=10rad/s和m=100rad/s的机械，低速机械的速度波动要明显一些。可反映机械速度波动的绝对量，但不能反映机械运转的不均匀程度。3.速度不均匀系数：角速度变化量和其平均角速度的比值。工程上用它来表示机械运转的速度波动程度。速度波动程度的衡量指标

4、m一定时，越小，max与min的差值越小，机器的运转越平稳。设计机械时，应满足：常用机械运转不均匀系数的许用值[d]周期性速度波动的调节为了减少机械运转时产生的周期性速度波动，常用的方法是在机械中安装具有较大转动惯量JF的飞轮来进行调节。飞轮相当于一个储能器。当机械出现盈功时，它以动能的形式将多余的能量储存起来，使主轴角速度上升幅度减小；当出现亏功时，它释放其储存的能量，以弥补能量的不足，使主轴角速度下降的幅度减小。设在机械上安装的飞轮的等效转动惯量为JF周期性速度波动的调节指一个周期内，驱动功和

5、阻抗功之差的最大值。或：一个周期内，机械速度由min上升到max（或由max下降到min）时，外力对系统所作的盈功（或亏功）的最大值。1.最大盈亏功Wmax：周期性速度波动的调节能量指示图：以a点为起点，按一定比例用向量线段依次表示相应位置Med和Mer之间所包围的面积Aab、Abc、Acd、Ade和Aea’的大小和正负的图形。Amax代表最大盈亏功Wmax的大小例题求解已知某机械在一个运动周期内阻力矩Mr＝Mr（φ）如图。驱动力矩为常数，主动额定转速n＝800r/min，运动不均匀系数δ＝0

6、.05，求所需飞轮的转动惯量.MrφMππ/22π7010解求ΔWmax求驱动力矩Md能量守恒，动能不变Md＝(10*3π/2+70*π/2)/2π=25MdMrφMππ/22π701025+-+求各盈亏功W1＝（25－10）π/2=7.5π，W2＝(-70+25)π/2=-22.5π，W3=（25－10）π=15π作能量指示图最大动能处最小动能处ΔWmax=22.5π周期性速度波动的调节2.飞轮转动惯量JF的计算：最好将飞轮安装在高速轴上。飞轮尺寸计算关于飞轮调速的几个重要的结论：1）如果过分追求机械运

7、转速度的均匀性，即[δ]取值很小，则飞轮的转动惯量就需很大，将会使飞轮过于笨重。2）安装飞轮后机械运转的速度仍有周期波动，即其速度波动不可能达到消除，而只是波动的幅度减小了而已。3）为减小飞轮的转动惯量，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。wrmF1.离心惯性力的影响F=mw2r=m(——)2rpn30设:m=10kg、r=1mm.当n=300r/min,F=¨¨=9.8N3000980N3000098000N≈10T又如:30万千瓦汽轮机转子,f=1.1m、L=12.5m、Q=58T.当n=3000r/mi

8、n、r=1mm时,F=570T.消除离心惯性力的影响,称平衡。二、刚性回转体的平衡二、刚性回转体的平衡机器中回转件的质量中心与回转中心不重合，在运转时，将引起惯性力的变化，影响机器的工作性能。转子平衡的目的：消除不平衡惯性力和惯性力矩对机器的影响。刚性转子：静平衡、动平衡平衡分类1.转子的平衡(回转体)刚性转子的平衡挠性转子的平衡(n<0.7nC)静平衡动平衡(惯性力作用产生的变形可忽略)(惯性力作用会产生明显的变形)2.机构