机械设计基础(第五版)讲义第17-8章,3-8

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1、机械的调速与平衡第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7机械运转速度波动的调节机械的运转过程ω三个阶段：启动、稳定运转、停车。稳定运转阶段的状况有：t①匀速稳定运转：ω＝常数②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+T)p启动稳定运转停止③非周期变速稳定运转ωωωmωmtt启动稳定运转停止启动稳定运转停止匀速稳定运转时，速度不需要调节。zpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节一、调节的目的和方

2、法机械速度波动导致：1.机械振动，在运动副中引起附加动压力，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zpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节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122飞轮动能变化:EJ02zpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节2.非周期性速度波动调节方法：调速器zpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节离心式调速器的工作原理开口增

3、大回油增加进油减少油箱供油转速降低发动机用油zpofrp2013-10-237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maxminm2maxminmzpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节已知主轴角速度：ω=ω(t)ωωmax1Tωmin平均角速度：mdφT0T额定转速不容易求得，工程上常采用算术平均值：ω＝(ω+ω)/2mmaxmin对应的转速：n＝60ω/2πrpmmω－ω表示了机器主轴速度波动范围的大小，称为maxmin绝

4、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。zpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节定义：δ＝(ω－ω)/ω为机器运转速度maxminm不均匀系数，它表示了机器速度波动的程度。由ω＝(ω+ω)/2以及上式可得：mmaxminω＝ω(1+δ/2)maxmω＝ω(1-δ/2)minmω2－ω2＝2δω2maxminm可知，当ω一定时，δ愈小，则差值ω－ω也愈mmaxmin小，说明机器的运转愈平稳。zpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节2.飞轮设计的基本原理飞轮设计的

5、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: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？在主轴上加装飞轮之后，总的转动惯量可近似认为：J≈JFzpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节2.飞轮设计的基本原理M2dM机器总的动能近似为：E=Jω/2r在位置b处，动能和角速度为：Emin、ωminabcdea'EEφ而在位置c处为：E、ωmaxmaxmax在b

6、-c区间处盈亏功和动能增量达到最大值：EminφA＝△E＝E-Emaxmaxminωωmax＝J(ω2-ω2)/2maxmin＝Jω2δωminφm得：J=A/ω2δ称A为最大盈亏功maxmmaxzpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节J2.飞轮设计的基本原理∆Jmaxm12δminm12∆δJ22Jmaxminmaxmin2A2Jmaxmaxminmm222m1)当A与一定时，J与为等边双曲线

7、的关系。maxm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一定时，最大盈亏功A与不均匀系数成正比。mmax即A越大，机械运转速度越不均匀。max3)当A与一定时，飞轮的转动惯量J与其角速度的平方maxm成反比。即平均转速越高，所需飞轮的转动惯量越小。zpofrp2013-10-237机械运转速度波动的调节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：EJ22/2J/2mm得：JJ22/mm若ω’>ω,则：J′

8、速增高时，将多于能量转化为飞轮的动能储存起来，限制增速的幅度；转速降低时，将能量释放出来，阻止速度降低。应用：锻压机械在一个运动循环内，工作时间短，但载荷峰值大，利用飞轮在非工作时间内储存的能量来克服尖峰载荷，选用小功率原动机以降低成本。帮助机械越过死点，如缝纫机。zpofrp2013-10-238回转件的平衡回转件（或转子）-----绕定轴作回转运动的构件。当质心离回转