广东工业大学：《机械设计基础 Fundamentals of Machine Design》课程教学资源（PPT课件讲稿）第5章 机械的调速和平衡

机械设计基础—机械的调速和平衡 K[∏ 第5章机械的调速和平衡 5-1机械速度波动的调节 5-2机械的平衡 基本要求: 了解机械功、能和原动件运动速度的特点 掌握飞轮调速原理及飞轮设计的基本方法 了解非周期性速度浪动的基本概念和方法 ·了解机械平衡的目的及分类 ·熟练掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法

第5章 机械的调速和平衡 5-1 机械速度波动的调节 5-2 机械的平衡 基本要求: • 了解机械功、能和原动件运动速度的特点 • 掌握飞轮调速原理及飞轮设计的基本方法 • 了解非周期性速度波动的基本概念和方法 • 了解机械平衡的目的及分类 • 熟练掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法 机械设计基础——机械的调速和平衡

机械设计基础—机械的调速和平衡 5-1机械速度波动的调节 作用在机械上的力 机械运转过程 三、速度波动的分类 四、周期性速度波动的衡量指标 五、飞轮的设计

5-1 机械速度波动的调节 一、作用在机械上的力 二、机械运转过程 三、速度波动的分类 四、周期性速度波动的衡量指标 五、飞轮的设计 机械设计基础——机械的调速和平衡

机械设计基础—机械的调速和平衡 作用在机橄上的力 外力:重力、摩擦力、驱动力、工作阻力 工作阻力:机械工作时需克服的生产阻力 驱动力:驱动原动件运动的力 机器动能方程式: W=wd-(Wr+W=W。Wd=E2-E1△E 外力功=驱动功-阻力功=系统动能的增量 盈功:驱动力作的功大于阻力作的功 亏功:驱动力作的功小于阻力作的功

一、作用在机械上的力 外力：重力、摩擦力、驱动力、工作阻力… ❖ 工作阻力：机械工作时需克服的生产阻力 ❖ 驱动力：驱动原动件运动的力 ❖ 机器动能方程式： W = Wd – (Wr+Wf )=Wd -Wc = E2 – E1= E 外力功 = 驱动功 -- 阻力功 = 系统动能的增量 ❖ 盈功：驱动力作的功大于阻力作的功 ❖ 亏功：驱动力作的功小于阻力作的功 机械设计基础——机械的调速和平衡

机械设计基础—机械的调速和平衡 二、机橄系統运转过程(功、能转换) 1起动阶段(0→om) 制动 特点:W>W1→0个→0=0m T 2稳定运转阶段(om) 特点:W=Wr→0=0m 起动 稳定运转 停车 令匀速稳定运转:0m=C 变速稳定运转:周期性的速度 浪动,0m≠C 非周期性浪动:0n≠C 3停车阶段(om→0) 总之,只要w≠W则△E 特点:WW→0→0n=0≠0→>0变化(速度波动)

二、机械系统运转过程（功、能转换） 1 起动阶段(0 → m) 特点：Wd>Wr →  →=m 2 稳定运转阶段(m) 特点：Wd=Wr → =m ❖ 匀速稳定运转: m =C ❖ 变速稳定运转：周期性的速度 波动, mC ❖ 非周期性波动: mC 3 停车阶段(m → 0) 特点： Wd<Wr →  → m=0 机械设计基础——机械的调速和平衡 总之 , 只要 wdwc ，则 E  0 → 变化（速度波动） T T 起动 稳定运转  m  t 制动 停车

机械设计基础—机械的调速和平衡 、速度波动的分类 稳定运转阶段的速度变化 匀速的、周期性波动、非周期性浪动 影响: 速度浪动→动压力→振动,噪音,工作质量降低 分类: 1周期性速度浪动及其调节 2非周期性速度波动及其调节

三、速度波动的分类 ❖ 稳定运转阶段的速度变化： 匀速的、周期性波动、非周期性波动 ❖ 影响： 速度波动动压力振动，噪音, 工作质量降低 ❖ 分类： 1 周期性速度波动及其调节 2 非周期性速度波动及其调节 机械设计基础——机械的调速和平衡

机械设计基础—机械的调速和平衡 1周期性速度波动及其调节 特点: (1)在一个周期T内:WaW=△E=0 (2)机器的位置、速度、加速度和受力等呈周 期性的变化 (T) W-W=△E=J(2-cb) 调节方法: 飞轮—转动惯量很大的回转构件(能量储存器) 飞轮作用:调速 飞轮调速原理: Wd>W→盈功→动能介→ω→飞轮储存能量,使△o wd<W→亏功→动能→0→飞轮释放能量,使Δo; J越大,调速作用越好 令瞬时过载时,利用飞轮释放的能量克服,减小原动机功率

1 周期性速度波动及其调节 ❖ 特点: (1) 在一个周期T内: Wd -Wc =E=0 (2) 机器的位置、速度、加速度和受力等呈周 期性的变化 机械设计基础——机械的调速和平衡 ❖ 调节方法： 飞轮——转动惯量很大的回转构件(能量储存器) 飞轮作用：调速 飞轮调速原理： Wd＞Wr  盈功  动能     飞轮储存能量，使 ； Wd＜Wr 亏功  动能     飞轮释放能量，使 ； ❖ J越大，调速作用越好 ❖ 瞬时过载时，利用飞轮释放的能量克服，减小原动机功率   (T) (T) ( ) 2 1 2 0 2 Wd −Wr = E = J  −

机械设计基础—机械的调速和平衡 2非周期性速度浪动及其调节 特点: 工作程车事哑动辇年突变一发生 W>W→盈功→动能价→Q 介→→→“K车 W<W→亏功→动能↓→0 儿今→→“闷车“ 调节方法: 自调节—原动机的驱动力矩是速度 的函数,且具有下降的趋势时 週速器调节驱动力

2 非周期性速度波动及其调节 ❖ 特点: 工作阻力或驱动力发生突变——发生 “停车”或“飞车” ❖ Wd＞Wr  盈功  动能       “飞车“ ❖ Wd＜Wr  亏功  动能      “闷车“ 机械设计基础——机械的调速和平衡 ❖ 调节方法： ❖ 自调节——原动机的驱动力矩是速度 的函数，且具有下降的趋势时 ❖ 调速器——调节驱动力  

机械设计基础—机械的调速和平衡 调速器工作原理图 油箱供油 发动机燃烧室

调速器工作原理图 油箱供油 发动机燃烧室  机械设计基础——机械的调速和平衡

机械设计基础—机械的调速和平衡 四、周期性速度波动的衡量指标 1.绝对不均匀度mx-min 2.平均角速度 m q max mun (T) 30 (T) 3.速度不均匀系数(相对不均匀度) 6 许用不均匀系数|8]见p51表5-1 得 max 20 max min

四、周期性速度波动的衡量指标 1. 绝对不均匀度  max − min 2  max  min  + m = [ ] max min       − = m ) 2 max (1   = m + ) 2 min (1   = m − 2 2 min 2  max − = 2  m 30 n m   = 许用不均匀系数[] 见p51表5-1 得 3. 速度不均匀系数(相对不均匀度） 2. 平均角速度 T m T d       = 0 机械设计基础——机械的调速和平衡   m (T) (T) min max

机械设计基础—机械的调速和平衡 五、飞轮的设计 1飞轮设计的基本原理 2最大盈亏功A的确定 3飞轮主要尺寸的确定

五、飞轮的设计 1 飞轮设计的基本原理 2 最大盈亏功Amax的确定 3 飞轮主要尺寸的确定 机械设计基础——机械的调速和平衡