机器动力学初步

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1、第八章机器动力学初步机器的速度波动回转件的平衡问题机器输入与输出能量的不等，机器的运转速度将发生变化。机器中许多构件（回转件）质量分布不均匀，在运动时将引起惯性力。§1机器运转速度波动的调节机器就像一个黑箱，输入力和运动，输出力和运动，本身有转动惯量（质量）调节转速的变化——输入与输出不相等，有能量的变化，速度就发生变化；质量—调节转速的变化。稳定运转起动t停车稳定运转阶段的不同状况mt稳定运转起动停车⑴匀速稳定运转C⑵周期变速稳定运转(t)(tT)⑶非周期变速稳定运转起动mt稳定运转停车一

2、、运转过程非周期性速度波动周期性速度波动起动、停车稳定运转恒速稳定运转周期性稳定运转速度波动产生的不良后果①在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可靠性降低。②引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。③影响机械的工艺过程，使产品质量下降。④载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。为了减小这些不良影响，就必须对速度波动范围进行调节。周期性速度波动非周期性速度波动飞轮调速器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调节方法对非周期性速度波动，需采用专门的调

3、速器才能调节。离心式调速器Centrifugalgovernor二、作用在机器上的力阻力驱动力生产阻力（即有用阻力）有害阻力三、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，该性质称为机器的自调性。自调性的条件：四、机器周期性速度波动的调节设将机器的转动惯量和质量都等效到主轴上，并把主轴转动惯量近似看为常数，则机器的动能最大时，对应着机器主轴的转速最高；机器的动能最小时，对应着转速最低。即：能量的最大波动ωmax－ωmin只能表示了机器主轴速度波动范围的大小，并不能完全表示机器速度波动的

4、程度。引入机器运转速度不均匀系数δ。机器的平均速度定义：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。δ愈小，说明机器的运转愈平稳。能量的最大波动机器的平均速度机器速度波动不均匀系数只有增加机器主轴的转动惯量来满足速度波动不均匀系数的要求。忽略机器本身转动惯量的影响：公式的讨论：①Jf增大，速度波动减小，但不能为0；②飞轮安装在高速轴上时，重量小；当机器出现盈功，角速度变化很小，吸收能量；当机器出现亏功，角速度变化很小，放出能量。所以：飞轮是一个储能器。为什么飞轮能调速？飞

5、轮Ｊ越大：盈功亏功盈亏功的计算五、飞轮的结构忽略h对飞轮转动惯量的影响飞轮矩储能作用，小功率原动机下，克服尖峰载荷。六、飞轮应用储能调速。储能提供动力。惯性玩具汽车。锻压机械冲压机械1.机械平衡目的不平衡惯性力将在运动副中引起动载荷，产生强迫振动，甚至共振例磨削工件的砂轮ABSSm=12.5kge=1mmn=6000r/minFⅠFⅠ=meω2=5000N其方向作周期性变化FⅠ转动副中引起附加反力,砂轮自重40倍。机械平衡:调整质量分布,消除惯性力§2刚性回转件的平衡一机械平衡的目的及内容2.机械平衡方法(1)加

6、SSm(2)减(3)制造均匀3.平衡分类机械平衡平面机构空间机构回转构件平动、移动构件刚性构件挠性构件静平衡动平衡二刚性转子的平衡计算1.刚性转子的静平衡计算（1）静不平衡转子盘形转子(b/D<0.2)，bABD对称平面mmrωFⅠ对称平面内研究带轮、链轮、叶轮、飞轮、砂轮－存在偏心质量静不平衡转子，增加或除去一部分质量，使质心与回转轴心重合.（2）静平衡条件静平衡静平衡条件:staticbalance平衡质量mbbalancingmass单个平衡还是一体平衡？设:存在多个偏心质量eccentricrotor（3

7、）静平衡计算（图解法）－质径积mass-radiusproduct例盘形凸轮的静平衡计算（解析法）有比例尺Single-planebalance单面平衡2.刚性转子的动平衡计算（1）动不平衡转子转子（b/D≥0.2)（2）刚性转子动平衡条件：ΣF＝0，ΣM＝0dynamicbalancebD为什么静平衡转子没有考虑力偶矩问题？（3）动平衡方法（a)逐个平面平衡平行力分解原理ab－－不实际思路：（b)双面平衡－－可行two-planebalance思路:将全部偏心质量产生的惯性力向I,II进行分解。（4）动平衡计算

8、（图解示例）I面为例I面代换质量II同理II面1、静平衡只平衡惯性力，动平衡不仅平衡惯性力，而且平衡惯性力矩，只有当转子较薄时，进行了静平衡的转子，才能近似的认为是动平衡的；从上面分析可知：2、动平衡需要取两个平衡面，静平衡只要一个平衡面即可；3、惯性力矩的不平衡只有在转子转动时才能表现出来，因此，动平衡和静平衡在试验方法上是不同的。三刚性转子的平衡实验1．静平衡实验导轨