机械设计基础-(第五版)讲义4

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1、第7章机械运转速度波动的调节一、调节的目的和方法二、飞轮设计的近似方法第8章回转件的平衡一、回转件平衡的目的二、回转件的平衡计算三、回转件的平衡试验机械的调速与平衡机械的运转过程稳定运转阶段的状况有：①匀速稳定运转：ω＝常数稳定运转②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+Tp)启动三个阶段：启动、稳定运转、停车。③非周期变速稳定运转tω停止ωmtω稳定运转启动停止启动ωmtω稳定运转停止匀速稳定运转时，速度不需要调节。7机械运转速度波动的调节27机械运转速度波动的调节一、调节的目的和方法机械速度波动导致：1.机械振动，在运动副中引起附加动

2、压力，降低机械效率，降低零件的强度和寿命；2.对机床等加工机械将使产品质量和精度下降。速度波动的类型：周期性速度波动、非周期性速度波动1.周期性速度波动周期性速度波动运动周期T调节方法：飞轮7机械运转速度波动的调节飞轮动能变化:2.非周期性速度波动调节方法：调速器7机械运转速度波动的调节发动机用油油箱供油油箱供油发动机用油离心式调速器的工作原理油箱供油进油减少转速降低开口增大回油增加7机械运转速度波动的调节二、飞轮设计的近似方法1.机械运转的平均速度和不均匀系数7机械运转速度波动的调节7机械运转速度波动的调节平均角速度：T额定转速已知主

3、轴角速度：ω=ω(t)不容易求得，工程上常采用算术平均值：ωm＝(ωmax+ωmin)/2对应的转速：n＝60ωm/2πrpmωmax－ωmin表示了机器主轴速度波动范围的大小，称为绝对不均匀度。但在差值相同的情况下，对平均速度的影响是不一样的。ωφωmaxωmin定义：δ＝(ωmax－ωmin)/ωm为机器运转速度不均匀系数，它表示了机器速度波动的程度。ωmax＝ωm(1+δ/2)可知，当ωm一定时，δ愈小，则差值ωmax－ωmin也愈小，说明机器的运转愈平稳。ωmin＝ωm(1-δ/2)ω2max－ω2min＝2δω2m由ωm＝(ω

4、max+ωmin)/2以及上式可得：7机械运转速度波动的调节飞轮设计的基本问题：已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，在[δ]的范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量JF。飞轮调速原理:J≈JF在主轴上加装飞轮之后，总的转动惯量可近似认为：加装飞轮的目的就是为了增加机器的转动惯量进而起到调节速度波动的目的。为什么加装飞轮之后就能减小速度的波动呢？2.飞轮设计的基本原理7机械运转速度波动的调节2.飞轮设计的基本原理7机械运转速度波动的调节在位置b处，动能和角速度为：Emin、ωminφMdMrabcdea'φEωφωminEmi

5、n机器总的动能近似为：E=Jω2/2而在位置c处为：Emax、ωmax在b-c区间处盈亏功和动能增量达到最大值：Amax＝△E＝Emax-Emin＝J(ω2max-ω2min)/2＝Jω2mδ得：J=Amax/ω2mδωmaxEmax称Amax为最大盈亏功2.飞轮设计的基本原理当Amax与m一定时，J与为等边双曲线的关系。过分追求机械运转速度的平稳性，将使飞轮过于笨重。2)当J与m一定时，最大盈亏功Amax与不均匀系数成正比。即Amax越大，机械运转速度越不均匀。3)当Amax与一定时，飞轮的转动惯量J与其角速度m的平方成反

6、比。即平均转速越高，所需飞轮的转动惯量越小。7机械运转速度波动的调节δJ∆δ∆J飞轮也可以安装在其它轴上，但必须保证两者所具有的动能相等，即：得：若ω’m>ωm,则：J′

7、绕定轴作回转运动的构件。F=mrω2当质心离回转轴的距离为r时，离心力为：F=ma=Geω2/g举例：已知图示转子的重量为G=10N，重心与回转轴线的距离为1mm，转速为n=3000rpm，求离心力F的大小。=10×10-3[2π×3000/60]2/9.8=100N如果转速增加一倍:n=6000rpmF=400N由此可知：不平衡所产生的惯性力对机械运转有很大的影响。大小方向变化eN21N21N21ωωGGFFθ8回转件的平衡一、回转件平衡的目的离心(惯性)力系的不平衡，使离心力系的合力(主向量)、合力偶矩(主矩)不等于零。导致：①机器

8、和构件的振动，产生噪音，使零件易于疲劳破坏，对加工机械还会影响其工作质量。②轴承所受压强激烈增大，使运动副的磨损加剧并降低机械效率。平衡的目的：研究惯性力分布及其变化规律，并采取相应的措施对惯性力进行平衡，