機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)課件

1、機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)第十四章第十四章 機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)體平衡和機(jī)械調(diào)速是兩個(gè)不同的機(jī)械動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，特別是回轉(zhuǎn)體平衡和機(jī)械調(diào)速是兩個(gè)不同的機(jī)械動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，特別是設(shè)計(jì)高速機(jī)械和精密機(jī)械時(shí)必須予以考慮。設(shè)計(jì)高速機(jī)械和精密機(jī)械時(shí)必須予以考慮。141141機(jī)械平衡的目的、分類及方法機(jī)械平衡的目的、分類及方法1.1.目的目的：機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件由于制造、裝配誤差，材質(zhì)不均等原因造成：機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件由于制造、裝配誤差，材質(zhì)不均等原因造成質(zhì)量分布不均，質(zhì)心做變速運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生大小及方向呈周期性變化的慣性力。質(zhì)量分布不均，質(zhì)心做變速運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生大小及方向呈周期性

2、變化的慣性力。 （1 1）在構(gòu)件運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力。）在構(gòu)件運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力。 （2 2）加劇運(yùn)動(dòng)副磨損，降低機(jī)械效率。）加劇運(yùn)動(dòng)副磨損，降低機(jī)械效率。 （3 3）降低構(gòu)件有效承載能力，縮短壽命。）降低構(gòu)件有效承載能力，縮短壽命。 （4 4）引起機(jī)器及基礎(chǔ)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，影響機(jī)械工作質(zhì)量。）引起機(jī)器及基礎(chǔ)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，影響機(jī)械工作質(zhì)量。 （5 5）當(dāng)震動(dòng)頻率接近系統(tǒng)的共振范圍時(shí)，將會(huì)波及到周圍的設(shè)備及廠房建筑。）當(dāng)震動(dòng)頻率接近系統(tǒng)的共振范圍時(shí)，將會(huì)波及到周圍的設(shè)備及廠房建筑。對(duì)于高速、重型和精密機(jī)械，慣性力的不良影響更為嚴(yán)重。為了完全或部分消除這些對(duì)于高速、重型和精密機(jī)械，慣性力的不良

3、影響更為嚴(yán)重。為了完全或部分消除這些不良影響，需設(shè)法減少或消除慣性力，這就是機(jī)械的平衡問(wèn)題，也是機(jī)械平衡的目的所不良影響，需設(shè)法減少或消除慣性力，這就是機(jī)械的平衡問(wèn)題，也是機(jī)械平衡的目的所在在 2.2.分類：分類：1).1).轉(zhuǎn)子平衡轉(zhuǎn)子平衡轉(zhuǎn)子平衡問(wèn)題：繞固定軸線回轉(zhuǎn)的構(gòu)件的慣性力和慣性力矩的平衡問(wèn)題。轉(zhuǎn)子平衡問(wèn)題：繞固定軸線回轉(zhuǎn)的構(gòu)件的慣性力和慣性力矩的平衡問(wèn)題。剛性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速，撓曲線變形忽略剛性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速，撓曲線變形忽略撓性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速，其旋轉(zhuǎn)軸線的撓曲線的變撓性轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)

4、速，其旋轉(zhuǎn)軸線的撓曲線的變形不能忽略。形不能忽略。機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié) 2) 2)機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題：對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)而言，所有構(gòu)件的慣性力和慣性力矩，可以機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題：對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)而言，所有構(gòu)件的慣性力和慣性力矩，可以合成為通過(guò)機(jī)構(gòu)總重心的總慣性力和總慣性力矩。它們可被部分或完全地合成為通過(guò)機(jī)構(gòu)總重心的總慣性力和總慣性力矩。它們可被部分或完全地平衡。有關(guān)它們的平衡問(wèn)題即為機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題。平衡。有關(guān)它們的平衡問(wèn)題即為機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題。機(jī)構(gòu)的平衡：為了減小或消除機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的慣性力和慣性力矩所引起的機(jī)構(gòu)的平衡：為了減小或消除機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的慣性力和慣性力矩所引起的振動(dòng)、附加動(dòng)壓力和減小輸入轉(zhuǎn)矩波動(dòng)

5、而采用的改善質(zhì)量分布、附加機(jī)構(gòu)振動(dòng)、附加動(dòng)壓力和減小輸入轉(zhuǎn)矩波動(dòng)而采用的改善質(zhì)量分布、附加機(jī)構(gòu)等的措施，稱為機(jī)構(gòu)的平衡，如內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)等的平衡。等的措施，稱為機(jī)構(gòu)的平衡，如內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)等的平衡。 3.3.研究機(jī)械平衡的方法研究機(jī)械平衡的方法計(jì)算法：計(jì)算法：圖解法與解析法。圖解法簡(jiǎn)單方便；解析法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，它們皆用在各圖解法與解析法。圖解法簡(jiǎn)單方便；解析法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，它們皆用在各不平衡質(zhì)量大小及質(zhì)心位置已知的情況下。不平衡質(zhì)量大小及質(zhì)心位置已知的情況下。試驗(yàn)法則適用于各平衡質(zhì)量大小及質(zhì)心位置未知的情況下或雖經(jīng)計(jì)算法加試驗(yàn)法則適用于各平衡質(zhì)量大小及質(zhì)心位置未知的情況下或雖經(jīng)計(jì)算法加

6、平衡配重平衡，但實(shí)際由于材質(zhì)不均勻、安裝制造誤差等原因，往往仍達(dá)平衡配重平衡，但實(shí)際由于材質(zhì)不均勻、安裝制造誤差等原因，往往仍達(dá)不到預(yù)期的要求時(shí)，可用試驗(yàn)法平衡之。不到預(yù)期的要求時(shí)，可用試驗(yàn)法平衡之。這里主要闡述圖解法。這里主要闡述圖解法。機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)一、轉(zhuǎn)子平衡的分類一、轉(zhuǎn)子平衡的分類1.1.概念：由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、材質(zhì)不均勻、制造和安裝誤差等原因，均會(huì)引起概念：由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、材質(zhì)不均勻、制造和安裝誤差等原因，均會(huì)引起偏心偏心( (質(zhì)心偏離形心質(zhì)心偏離形心) )。由于偏心將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心慣性力，從而使轉(zhuǎn)子。由于偏心將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心慣性力，從而使轉(zhuǎn)子處于不平衡狀態(tài)。

7、在轉(zhuǎn)子上加減配重，以改善轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布，從而保證轉(zhuǎn)子在處于不平衡狀態(tài)。在轉(zhuǎn)子上加減配重，以改善轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布，從而保證轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由不平衡而引起的振動(dòng)或振動(dòng)力減小到允許范圍內(nèi)的措施稱為轉(zhuǎn)子平衡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由不平衡而引起的振動(dòng)或振動(dòng)力減小到允許范圍內(nèi)的措施稱為轉(zhuǎn)子平衡2.2.分類：根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的分布情況，轉(zhuǎn)子的平衡可分為靜平衡和動(dòng)平衡。分類：根據(jù)轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的分布情況，轉(zhuǎn)子的平衡可分為靜平衡和動(dòng)平衡。 1)1)靜平衡靜平衡 對(duì)于軸向尺寸較小的零件，也稱為盤狀零件（直徑對(duì)于軸向尺寸較小的零件，也稱為盤狀零件（直徑D D與寬度與寬度L L之比之比: :：D/ L5D/ L5），如飛輪、），如飛

8、輪、砂輪等，其質(zhì)量分布可以近似認(rèn)為在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。當(dāng)回轉(zhuǎn)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各質(zhì)量所產(chǎn)砂輪等，其質(zhì)量分布可以近似認(rèn)為在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。當(dāng)回轉(zhuǎn)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力構(gòu)成同一平面內(nèi)交于回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的力系。如果該力系不平衡，則它們的合力生的離心力構(gòu)成同一平面內(nèi)交于回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的力系。如果該力系不平衡，則它們的合力不等于零。為了使力系達(dá)到平衡，只需在同一平面內(nèi)加上一個(gè)平衡質(zhì)量，使其所產(chǎn)生的不等于零。為了使力系達(dá)到平衡，只需在同一平面內(nèi)加上一個(gè)平衡質(zhì)量，使其所產(chǎn)生的離心力等于原離心力的合力且方向相反。這樣，加上一個(gè)平衡質(zhì)量后，由回轉(zhuǎn)件上各質(zhì)離心力等于原離心力的合力且方向相反。這樣，加上一個(gè)平衡質(zhì)量后，由

9、回轉(zhuǎn)件上各質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力組成的力系就達(dá)到平衡。這種平衡稱靜平衡。量所產(chǎn)生的離心力組成的力系就達(dá)到平衡。這種平衡稱靜平衡。142 142 轉(zhuǎn)子的平衡轉(zhuǎn)子的平衡機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)2).2).動(dòng)平衡動(dòng)平衡對(duì)于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（直徑對(duì)于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（直徑D D與寬度與寬度L L之比之比: :：D/LD/L5 5），即稱為軸類零件，），即稱為軸類零件，如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等，其質(zhì)量分布不能近似地認(rèn)為是位于同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等，其質(zhì)量分布不能近似地認(rèn)為是位于同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。這類回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力不再是平面力系，而是空間力系。因此，單靠在這類回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力

10、不再是平面力系，而是空間力系。因此，單靠在某一回轉(zhuǎn)面內(nèi)加一平衡質(zhì)量的靜平衡方法不能使這類回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)達(dá)到平衡。對(duì)某一回轉(zhuǎn)面內(nèi)加一平衡質(zhì)量的靜平衡方法不能使這類回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)達(dá)到平衡。對(duì)于這種轉(zhuǎn)子的不平衡問(wèn)題進(jìn)行平衡時(shí)，一般的方法是先選定兩個(gè)輔助平面，再將于這種轉(zhuǎn)子的不平衡問(wèn)題進(jìn)行平衡時(shí)，一般的方法是先選定兩個(gè)輔助平面，再將各個(gè)質(zhì)量按其所在平面與兩輔助平面的距離的比值，按比例將質(zhì)量分解到兩輔助各個(gè)質(zhì)量按其所在平面與兩輔助平面的距離的比值，按比例將質(zhì)量分解到兩輔助平面上，最后再采用靜平衡的方法使這兩個(gè)輔助平面達(dá)到靜平衡。（亦稱雙面平平面上，最后再采用靜平衡的方法使這兩個(gè)輔助平面達(dá)到靜平衡。（亦稱雙面

11、平衡）衡）動(dòng)平衡動(dòng)平衡靜平衡靜平衡一定一定不一定不一定機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)二、轉(zhuǎn)子平衡的計(jì)算二、轉(zhuǎn)子平衡的計(jì)算1.1.靜平衡的計(jì)算靜平衡的計(jì)算原理：對(duì)于軸向?qū)挾炔淮蟮霓D(zhuǎn)子，其質(zhì)量可近似認(rèn)為在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，回轉(zhuǎn)體其質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的離心慣性力可用平面匯交力系表示，因合力不為零回轉(zhuǎn)體不平衡，產(chǎn)生不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速逐漸降低，靜止時(shí)合力方向在鉛垂線軸心下方。在鉛垂線上方，做一平衡質(zhì)量mb，使其產(chǎn)生的離心力與匯交力系合力矢大小相等，方向相反，這樣，回轉(zhuǎn)體才能平衡，保持均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算：如圖示回轉(zhuǎn)體，以角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，其質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力構(gòu)成了一個(gè)平面匯交力系，若此力系的合力不為零，則該回轉(zhuǎn)體不平衡。若使回轉(zhuǎn)體平

12、衡，則應(yīng)在回轉(zhuǎn)體內(nèi)，增加或減少一平衡質(zhì)量。使其產(chǎn)生的離心力FbFb與原力系的離心力的矢量和FiFi等于零，此時(shí)回轉(zhuǎn)體必達(dá)到平衡狀態(tài)。平衡的條件：F F=FbFb+FiFi=0式中：F F為總離心力。分別用質(zhì)量和向徑表示，可寫成mr2= mbrb2+miri2mr=mbrb+miri=0式中mr、ri分別為回轉(zhuǎn)平面內(nèi)各偏心質(zhì)量及其向徑；mb、ri分別為平衡質(zhì)量及其向徑。mr稱為質(zhì)徑積質(zhì)徑積，若等于零則表示總質(zhì)心與回轉(zhuǎn)體軸線重合，回轉(zhuǎn)體質(zhì)量對(duì)回轉(zhuǎn)軸線靜力矩等于零，稱為靜平衡。由此可見(jiàn)，機(jī)械靜平衡的條機(jī)械靜平衡的條件是所有質(zhì)徑積的矢量和等于零。件是所有質(zhì)徑積的矢量和等于零。 機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)機(jī)械的平

13、衡及調(diào)節(jié)有時(shí)受實(shí)際結(jié)構(gòu)所限，不便在該回轉(zhuǎn)面內(nèi)增、減平衡質(zhì)量，如圖示單缸曲軸則需另選兩個(gè)校正回轉(zhuǎn)平面和，在兩個(gè)校正平面內(nèi)增加平衡質(zhì)量，使回轉(zhuǎn)體得到平衡。由力系的平行合成原理得：m1r1=mbrbL2/Lm2r2=mbrbL1/L由此可知：任一質(zhì)徑積都可用任意選定的兩個(gè)校正回轉(zhuǎn)平面、的兩個(gè)質(zhì)徑積代替。若矢經(jīng)不變，任一質(zhì)量都可用任選的兩個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的兩個(gè)質(zhì)量來(lái)代替。機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)體，其質(zhì)量不可能分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，但可以看作是分布在垂直于軸線的若干個(gè)相互平行的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，各平行平面內(nèi)的不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力就形成了空間力系。這類回轉(zhuǎn)體即前面提到的動(dòng)不平衡，為使動(dòng)不平衡的回轉(zhuǎn)體

14、達(dá)到完全平衡，必須滿足如下條件：Fi= 0 Mi= 0Fi= 0 Mi= 0即不僅使其各不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力之和為零，而且要使這些慣性力所形成的慣性力偶矩之和也為零。滿足上述條件的平衡稱為動(dòng)平衡。 由于動(dòng)平衡同時(shí)滿足了靜平衡條件，故達(dá)到動(dòng)平衡的回轉(zhuǎn)體一定是靜平衡的，但滿足靜平衡的回轉(zhuǎn)體不一定達(dá)到動(dòng)平衡。2.動(dòng)平衡計(jì)算機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)三、轉(zhuǎn)子的平衡試驗(yàn)三、轉(zhuǎn)子的平衡試驗(yàn)動(dòng)平衡試驗(yàn)一般用于D/d5或有特殊要求的回轉(zhuǎn)體，由動(dòng)平衡得知，必須分別在任意選定的兩個(gè)校正平面內(nèi)各加適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量，才能使回轉(zhuǎn)體達(dá)到平衡。先令回轉(zhuǎn)體在動(dòng)平衡機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)，然后在兩個(gè)選定平面內(nèi)分別找出所需

15、平衡質(zhì)徑積的大小和方位，從而達(dá)到平衡。1. 轉(zhuǎn)子的靜平衡試驗(yàn)法 對(duì)于經(jīng)平衡計(jì)算在理論上已經(jīng)平衡的轉(zhuǎn)子，由于其制造精度和裝配的不精確、材質(zhì)的不均勻等原因，就會(huì)產(chǎn)生新的不平衡。但這種無(wú)法用計(jì)算來(lái)進(jìn)行平衡，而只能借助于實(shí)驗(yàn)平衡。平衡實(shí)驗(yàn)是用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定出轉(zhuǎn)子的不平衡量的大小和方位，然后利用增加或除去平衡質(zhì)量的方法予以平衡。(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備: 導(dǎo)軌式靜平衡儀、滾輪式靜平衡儀。(2)實(shí)驗(yàn)方法：先將轉(zhuǎn)子放在平衡儀上，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，直至其質(zhì)心處于最低位置時(shí)才能停止,此時(shí)在質(zhì)心相反的方向加校正平衡質(zhì)量，再重新轉(zhuǎn)動(dòng)。反復(fù)增減平衡質(zhì)量，直至呈隨遇平衡狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子達(dá)到靜平衡。（3）實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。能滿足

16、一定精度要求，但工作效率低。對(duì)于批量轉(zhuǎn)子靜平衡，可采用一種快速測(cè)定平衡的單面平衡機(jī)。機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)2.轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)一般需在專用的動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行。（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、測(cè)量指示系統(tǒng)等部分組成。例如光電式動(dòng)平衡機(jī)。（2）實(shí)驗(yàn)原理目前多數(shù)動(dòng)平衡機(jī)是根據(jù)振動(dòng)原理設(shè)計(jì)的，測(cè)振傳感器將因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)電子線路加以處理和放大，最后用儀器顯示出被測(cè)試轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量矢徑積的大小和方位。（具體操作請(qǐng)參考試驗(yàn)機(jī)的工作原理、及詳細(xì)資料）機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié) 械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)的目的和方法械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)的目的和方法機(jī)械是在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段內(nèi)工作，其速

17、度有兩種情況：一是作等速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；二是作周期性變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)械作周期性變速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)功等于阻力功，但在周期的每一瞬間，驅(qū)動(dòng)功與阻力功兩者并不相等；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力功大于阻力功時(shí)，動(dòng)能增加，出現(xiàn)盈功；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力功小于阻力功時(shí)，動(dòng)能減少，出現(xiàn)虧功。機(jī)械動(dòng)能的增減，引起速度的波動(dòng)，這種速度波動(dòng)稱為周期性速度波動(dòng)。調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)最常用的方法，是在機(jī)械中加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠大的飛輪。盈功使飛輪動(dòng)能增加，虧功使動(dòng)能減少。飛輪的動(dòng)能變化為144 144 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)當(dāng)機(jī)械能量增減的規(guī)律不變時(shí)，飛輪可使機(jī)械速度的波動(dòng)減少，適當(dāng)設(shè)計(jì)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可把周期性的速度波動(dòng)限制在

18、允許的范圍內(nèi)，如圖示，虛線為未安裝飛輪時(shí)的速度波動(dòng)，實(shí)際為安裝飛輪后的速度波動(dòng)。 機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)1.1.周期性速度波動(dòng)周期性速度波動(dòng)當(dāng)外力（驅(qū)動(dòng)力和阻力）作周期性變化時(shí)，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)速度（如主軸的角速度）當(dāng)外力（驅(qū)動(dòng)力和阻力）作周期性變化時(shí)，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)速度（如主軸的角速度）也會(huì)作周期性的波動(dòng)。另外，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期也會(huì)作周期性的波動(dòng)。另外，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期T T內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力所作的功與阻力所內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力所作的功與阻力所作的功相等時(shí)，以主軸回轉(zhuǎn)為例，角速度的波動(dòng)。，在周期中的某個(gè)時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)作的功相等時(shí)，以主軸回轉(zhuǎn)為例，角速度的波動(dòng)。，在周期中的某個(gè)時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)力所作的功與阻力所作的功并不相等，因而造成了

19、速度的波動(dòng)，但速度的平均值力所作的功與阻力所作的功并不相等，因而造成了速度的波動(dòng)，但速度的平均值還是穩(wěn)定在一定值上。還是穩(wěn)定在一定值上。對(duì)于周期性速度波動(dòng)，調(diào)節(jié)的主要方法是在機(jī)械中加入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回對(duì)于周期性速度波動(dòng)，調(diào)節(jié)的主要方法是在機(jī)械中加入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)件飛輪，以增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)減小速度變化的幅度。飛輪調(diào)速原理：飛輪，以增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)減小速度變化的幅度。飛輪調(diào)速原理：機(jī)械作變速穩(wěn)定動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功大于阻力功出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪將多余的動(dòng)能貯機(jī)械作變速穩(wěn)定動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功大于阻力功出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪將多余的動(dòng)能貯存起來(lái)，以免原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速增加太多；反之，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功小于阻力

20、功出現(xiàn)虧功時(shí)，存起來(lái)，以免原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速增加太多；反之，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功小于阻力功出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪將貯存的動(dòng)能釋放出來(lái)，以使原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速降低不大。這樣可以減小機(jī)械運(yùn)飛輪將貯存的動(dòng)能釋放出來(lái)，以使原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速降低不大。這樣可以減小機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度變化的幅度。轉(zhuǎn)速度變化的幅度。機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)2.非周期性速度波動(dòng)如果驅(qū)動(dòng)力或阻力無(wú)規(guī)律地變化，會(huì)引起機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)規(guī)則隨機(jī)且無(wú)一定周期，這種現(xiàn)象稱為非周期性波動(dòng)，此時(shí)飛輪已不能達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的，需采用特殊的調(diào)速器。當(dāng)外力（驅(qū)動(dòng)力和阻力）的變化是隨機(jī)的、不規(guī)則的，沒(méi)有一定的周期性時(shí)，機(jī)械和速度也呈非周期性波動(dòng)。當(dāng)盈功過(guò)多時(shí)，速度可能變得太快；當(dāng)虧功

21、過(guò)多時(shí)，速度可能變得太慢。為此，必須調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力作功和阻力作功的比值，此時(shí)飛輪已不能滿足要求，只能采用特殊的裝置使驅(qū)動(dòng)力所作的功隨阻力作功的變化而變化，并使兩功穩(wěn)于平衡，以使機(jī)械平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種特殊的裝置稱為調(diào)整器。（見(jiàn)調(diào)速器的原理） 機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié) 一定時(shí)，越小，表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)越均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性越好。不同機(jī)械其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求不同，許用不均勻系數(shù)也不同。各種不同的機(jī)械對(duì)速度的波動(dòng)有不同的要求，即根據(jù)設(shè)計(jì)要求規(guī)定不同的不均勻系數(shù)的許用值。幾種常見(jiàn)機(jī)械的不均勻系數(shù)的取值范圍見(jiàn)表141。二、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù)二、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù)若已知機(jī)械主軸角速度隨時(shí)間變化的規(guī)律時(shí)，一個(gè)周

22、期角速度的實(shí)現(xiàn)平均值m為：m=(min+max)/2; =(max-min)/m機(jī)械的平衡及調(diào)節(jié)三、飛輪設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介三、飛輪設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1.1.飛輪設(shè)計(jì)的基本原理飛輪設(shè)計(jì)的基本原理飛輪的調(diào)速是利用它的儲(chǔ)能作用，在機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)盈功時(shí)，吸收儲(chǔ)存多余能量飛輪的調(diào)速是利用它的儲(chǔ)能作用，在機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)盈功時(shí)，吸收儲(chǔ)存多余能量，而在出現(xiàn)虧功時(shí)釋放其能量，以彌補(bǔ)能量的不足，從而使機(jī)械的角速度變化幅，而在出現(xiàn)虧功時(shí)釋放其能量，以彌補(bǔ)能量的不足，從而使機(jī)械的角速度變化幅度得以緩減，即達(dá)到調(diào)節(jié)作用。度得以緩減，即達(dá)到調(diào)節(jié)作用。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的等效構(gòu)件上裝加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的等效構(gòu)件上裝加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J JF F的飛輪之后，需飛輪儲(chǔ)存的最的飛輪之后，需飛輪儲(chǔ)存的最大盈虧功為大盈虧功為W WmaxmaxE EmaxmaxE Eminmin，其等效構(gòu)件的速度不均勻系數(shù)則為，其等效構(gòu)件的速度不均勻系數(shù)則為 W Wmax/max/（J Je eJ JF F）m2m2由此可知，只要由此可知，只要J JF F足夠大，就可使足夠大，就可使減少，則滿足減少，則滿足 ，即達(dá)到了調(diào)速的，即達(dá)到了調(diào)速的目的。目的。飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算：飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算：為了使機(jī)械系統(tǒng)滿