北理工机械设计基础课件第15章 调速与平衡

第十五章

机械的调速和平衡第一节

机械运转速度波动的调节第二节

回转件的平衡

第一节机械运转速度波动的调节一、机械速度波动原因二、速度波动的分类及调节1.周期性速度波动

2.非周期性速度波动三、周期性速度波动的调节——飞轮设计驱动力所做的功<阻力所做的功驱动力所做的功>阻力所做的功驱动力所做的功=阻力所做的功任意瞬时一、机械速度波动原因出现盈功，机械动能增加，

转速增高。出现亏功，机械动能减少，转速下降。机械匀速转动1.周期性速度波动

周期可以是一周（机床主轴、冲床等）二周（四冲程内燃机）数周（轧钢机）调节方法加转动惯量大的飞轮。后果波动过大，影响机械系统正常工作。原因盈亏功呈周期性变化，速度波动也呈周期性变化。

2.非周期性速度波动原因

盈亏功变化无规律，速度波动无规律。

调节方法：利用机械系统（原动机的是速度的函数且具有下降的趋势。如电动机。）后果

一段时间内总出现盈功，速度越来越快，造成飞车；总出现亏功，速度会越来越慢，甚至停车。没有自调性的机械系统（如采用蒸汽机、汽轮机或内燃机为原动机的机械系统），安装一种专门的调节装置——调速器。机械式离心调速器三、周期性速度波动的调节——飞轮设计实际机械标牌上标出的转速。3.速度不均匀系数

1.平均速度

工程中通常用计算式2.名义转速(额定转速)许用值4.飞轮设计的近似方法

基本要求确定飞轮的转动惯量J，使机械的δ

<[δ]

基本原理

假定：运动系统中，其他构件的动能与飞轮相比，可忽略不计。

当飞轮处于ωmax时，具有动能的最大值Emax；

当飞轮处于ωmin时，具有动能的最小值Emin。机械的最大盈亏功：一个周期内动能的最大变化量当Wmax

和ωm

一定时，J与δ为等边双曲线关系，过分要求δ

很小，势必造成

J

很大，使飞轮质量很大，导致尺寸加大。当J和ωm

一定时，Wmax

与δ

成正比。当Wmax

与δ

一定时，J

和ωm成反比。应将飞轮装在系统的高速轴上，可减小飞轮的尺寸。结论4.飞轮设计的近似方法第二节回转件的平衡一、机械平衡的目的和分类二、刚性回转件平衡设计三、回转件的平衡试验1．静平衡试验2．动平衡试验一、机械平衡的目的和分类目的

:合理分配机构中各构件的质量，使惯性力得到平衡。分类

:刚性回转件平衡挠性回转件平衡回转件的平衡

静平衡（宽径比l/D≤1/5的回转件

动平衡（宽径比l/D>1/5的回转件）

若机械中包含有作往复运动或作平面运动构件，则此机构不能采用各个构件分别进行平衡的方法来解决，而必须就整个机构来研究，使其在机架上得到平衡，这类平衡称为机构在机架上的平衡。机械的平衡二、刚性回转件平衡设计静平衡设计动平衡设计各偏心质量近似在一个平面内，所产生的离心惯性力分别为

，，为了平衡惯性力，就必须在此平面内增加一个平衡质量（或在其相反方向上减少一个平衡质量），从回转中心到这一平衡质量的向径，它所产生的离心惯性力为。若要求平衡时，形成的合力为零，即结论：①回转件静平衡条件：各个偏心质量的离心惯性力合力为零或质径积的向量和为零。

②对于静不平衡的回转件，无论它有多少个偏心质量，都只需要适当增加或减少一个平衡质量即可获得平衡。即对于静不平衡的回转件，需加平衡质量的最少数为1。1.静平衡设计

将各偏心质量产生的离心惯性力分解到及面上

这样，力即可用等效到平面T′和T″中的力和来代替，也就是将动平衡问题转化为静平衡的方法来处理。2.动平衡设计结论：①动平衡的条件：当回转件回转时，回转件上的分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。②对于动不平衡的回转件，无论它有多少个偏心质量，都只需要在任选的两个平衡平面T′和T″内各增加或减少一个合适的平衡质量即可使回转件获得动平衡，即对于动不平衡的回转件，需加、减平衡质量的最少数目为2。动平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单面平衡。③由于动平衡同时满足了静平衡的条件，所以经过动平衡的回转件一定是静平衡；反之，经过静平衡的回转件则一定是动平衡的。

(a)

动平衡分析;(b)T′面平衡的向量图;(c)T″面平衡的向量图

回转件的动平衡设计图回转件的动