機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第7章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

1、返回第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)第7章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中的盈虧功 機(jī)械速度波動(dòng)的類(lèi)型 機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法 不均勻系數(shù) 飛輪的設(shè)計(jì)原理 最大盈虧功 關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)： 飛輪的設(shè)計(jì)原理最大盈虧功本章重點(diǎn)： 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7-1 機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法 7-2 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均角速度和不均勻系數(shù)7-3 飛輪設(shè)計(jì)方法 小結(jié)概述第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)圖7-1機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段一般機(jī)械的原動(dòng)件運(yùn)轉(zhuǎn)的速度并非絕對(duì)均勻 概 述速度波動(dòng)的危害引起機(jī)械振動(dòng)，從而降低機(jī)械的壽命、效率和工作質(zhì)量 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段（1）起始階段（2）穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段（3）停車(chē)階段第

2、七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)一、機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的 （1）研究在外力作用下機(jī)械真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常用其原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（即位移、速度及加速度）描述。而其真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由其各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和作用于其上的驅(qū)動(dòng)力與阻抗力等因素而決定的。上述參數(shù)往往是隨時(shí)間而變化的。 要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)分析和力分析，就需要確定原動(dòng)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)，特別是高速、重載、高精度和高自動(dòng)化的機(jī)械是十分重要的。 7-1 機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)（2）研究機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)及其調(diào)節(jié) 機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)速度波動(dòng)，這種速度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致在運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加的動(dòng)壓

3、力，并引起機(jī)械的振動(dòng)，從而降低機(jī)械的壽命、效率和工作質(zhì)量。 為了降低機(jī)械速度波動(dòng)的影響，就需要研究其波動(dòng)和調(diào)節(jié)方法，以便設(shè)法將機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)的程度限制在許可的范圍之內(nèi)。驅(qū)動(dòng)力所作的功大于阻力所作的功機(jī)械動(dòng)能增加，轉(zhuǎn)速增加 等于阻力功機(jī)械動(dòng)能不變，轉(zhuǎn)速不變小于阻力功機(jī)械動(dòng)能減少，轉(zhuǎn)速減少盈功虧功（輸入功）（阻力功）第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)1.機(jī)械的周期性速度波動(dòng)二、機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的方法 機(jī)械的這種有規(guī)律的、周期性的速度波動(dòng)稱為周期性速度波動(dòng)。 在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中，機(jī)械的動(dòng)能沒(méi)有改變。驅(qū)動(dòng)力所做的功與阻力所做的功相等。但在周期的某個(gè)時(shí)間間隔中，兩者所做的功卻是不相等的，因而出現(xiàn)速度波動(dòng)。 不同

4、的波動(dòng)類(lèi)型有不同的調(diào)節(jié)方法。圖7-1機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)（1）周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的方法 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)對(duì)機(jī)械的工作是不利的，它不僅影響機(jī)械的工作質(zhì)量，而且會(huì)影響到機(jī)械的效率和壽命，所以必須加以控制和調(diào)節(jié)，將其限制在許可的范圍內(nèi)。 機(jī)械的周期性波動(dòng)調(diào)節(jié)的方法就是在機(jī)械中安裝飛輪具有很大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的回轉(zhuǎn)構(gòu)件。 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，飛輪的調(diào)速是利用它的儲(chǔ)能作用， 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。（2）飛輪調(diào)速的基本原理第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)利用它的儲(chǔ)能作用，在選用較小功率原動(dòng)機(jī)的情況下，

5、 能幫助克服很大的尖峰工作載荷。（3）飛輪的主要應(yīng)用的進(jìn)一步說(shuō)明利用它的儲(chǔ)能作用實(shí)現(xiàn)調(diào)速。用作能量存儲(chǔ)器來(lái)提供動(dòng)力。如慣性玩具小汽車(chē)。如鍛壓機(jī)械。利用它的儲(chǔ)能作用實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 如汽車(chē)上的一種飛輪制動(dòng)器。用作太陽(yáng)能及發(fā)電裝置的能量平衡器。第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)2. 非周期性速度波動(dòng)（1） 非周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的方法這種隨機(jī)的、不規(guī)則的，沒(méi)有一定的周期的速度波動(dòng)，稱為非周期性速度波動(dòng)。 機(jī)械的非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)有兩種情況：對(duì)于以內(nèi)燃機(jī)等為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械，需安裝調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)。對(duì)于以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械，其本身具有自調(diào)性。輸入功總大于阻力功機(jī)械動(dòng)能增加轉(zhuǎn)速提高機(jī)械損壞輸入功總小于阻力功機(jī)械動(dòng)能降低

6、轉(zhuǎn)速降低機(jī)械停車(chē)第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 調(diào)速器的種類(lèi)很多安執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類(lèi)，主要有機(jī)械式的、氣動(dòng)式的、機(jī)械氣動(dòng)式的、液壓式的、電液式的和電子式的。圖7-3 機(jī)械式離心調(diào)速器工作原理圖轉(zhuǎn)速增加小球甩高滑塊提升由于杠桿作用，閥門(mén)4下降工作介質(zhì)減少，轉(zhuǎn)速下降第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7.2 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均角速度和不均勻系數(shù)一、平均角速度 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二、不均勻系數(shù) 反映機(jī)械主軸速度波動(dòng)的嚴(yán)重程度 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7.3 飛輪設(shè)計(jì)方法一、最大盈虧功 飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)2.最大盈虧功越大，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度越不均勻。 3.飛輪安裝在高速軸上可以減少飛輪的轉(zhuǎn)

7、動(dòng)慣量。 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)飛輪也可以安裝在與主軸保持固定速比的其它軸上，但必須保證在該軸上的飛輪與主軸上的飛輪具有相等的動(dòng)能，即為任選飛輪軸上安裝的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)二、最大盈虧功的確定 曲線與橫坐標(biāo)軸所包圍的面積表示驅(qū)動(dòng)力矩所做的功（輸入功）； 曲線與橫坐標(biāo)軸所包圍的面積表示阻力矩所做的功 （輸出功）。 在區(qū)間 內(nèi)，輸入功與輸出功之差為 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)阻力矩大于驅(qū)動(dòng)力矩，出現(xiàn)虧功，機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速降低，動(dòng)能減小，標(biāo)注負(fù)號(hào) 驅(qū)動(dòng)力矩大于阻力矩，出現(xiàn)盈功，機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速提高，動(dòng)能增加，標(biāo)注正號(hào) 盈虧功等于機(jī)械動(dòng)能的增減量，故 以上動(dòng)能變化也可用能量指示圖

8、表示 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)例題7-1第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)圖7-7輪輻式飛輪三、飛輪尺寸的確定飛輪結(jié)構(gòu)主要有兩種型式：輪輻式和圓盤(pán)式。1.輪輻式飛輪輪緣輪輻輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)圖7-7輪輻式飛輪第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)2.圓盤(pán)式飛輪 圖7-8圓盤(pán)式飛輪對(duì)于外徑為的實(shí)心圓盤(pán)式飛輪 選定圓盤(pán)直徑，便可求出飛輪的質(zhì)量 選定材料，將確定之后，便可求出飛輪的寬度 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)當(dāng)輪緣材料所受離心力超過(guò)其材料的強(qiáng)度極限時(shí)，輪緣便會(huì)破裂。 為了安全，在選擇平均直徑和外圓直徑 時(shí)，應(yīng)使飛輪外圓的圓周速度不大于以下安全數(shù)值： 對(duì)于鑄鐵飛輪 對(duì)于鑄鋼飛輪 第七章 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)小結(jié)本章的重點(diǎn)是機(jī)械產(chǎn)生周期性速度波動(dòng)的原因及平均速度、速度不均勻系數(shù)的概念、最大盈虧功的計(jì)算。 對(duì)周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)，飛輪調(diào)速的原理及飛輪設(shè)計(jì)的基本方法有較深入的了解。2.對(duì)非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)，調(diào)速器的調(diào)節(jié)原理有所了解。3.最大盈虧