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第十六章第十六章 机械动力学机械动力学1.1.1.1.了解机械运转过程的三个阶段中，机械系统的功、能量和原动件了解机械运转过程的三个阶段中，机械系统的功、能量和原动件了解机械运转过程的三个阶段中，机械系统的功、能量和原动件了解机械运转过程的三个阶段中，机械系统的功、能量和原动件 运动速度的特点。运动速度的特点。运动速度的特点。运动速度的特点。2.2.2.2.掌握速度波动产生的原因、分类和调节的方法。掌握速度波动产生的原因、分类和调节的方法。掌握速度波动产生的原因、分类和调节的方法。掌握速度波动产生的原因、分类和调节的方法。3.3.3.3.掌握刚性转子静、动平衡的原理和计算方法，明确转子许用不掌握刚性转子静、动平衡的原理和计算方法，明确转子许用不掌握刚性转子静、动平衡的原理和计算方法，明确转子许用不掌握刚性转子静、动平衡的原理和计算方法，明确转子许用不 平衡量的意义。平衡量的意义。平衡量的意义。平衡量的意义。学习指导学习指导第一节第一节 机械速度波动的调节机械速度波动的调节 一、机械速度波动的原因和类型一、机械速度波动的原因和类型 启动阶段启动阶段启动阶段启动阶段：机器从静止状态到刚开始稳定运转，驱动功大于阻力功。：机器从静止状态到刚开始稳定运转，驱动功大于阻力功。稳定运转阶段：稳定运转阶段：稳定运转阶段：稳定运转阶段：驱动功与阻力功持平驱动功与阻力功持平停车阶段停车阶段停车阶段停车阶段:撤掉驱动力，凭借机器的阻力来消耗掉机器稳定运转时撤掉驱动力，凭借机器的阻力来消耗掉机器稳定运转时 所剩余的动能。所剩余的动能。1 1、周期性速度波动、周期性速度波动、周期性速度波动、周期性速度波动 危害：危害：引起动压力，影响效率和可靠性引起动压力，影响效率和可靠性;可能在机器中引起振动，影响寿命和强度可能在机器中引起振动，影响寿命和强度;影响工艺，影响产品质量影响工艺，影响产品质量。分为周期性速度波动和非周期性速度波动分为周期性速度波动和非周期性速度波动分为周期性速度波动和非周期性速度波动分为周期性速度波动和非周期性速度波动 在运转周期中的某一时间间隔内在运转周期中的某一时间间隔内 驱动功大于阻力功驱动功大于阻力功盈功盈功 驱动功小于阻力功驱动功小于阻力功亏功亏功 机器出现有规律的速度波动，称为机器出现有规律的速度波动，称为周期性速度波动。周期性速度波动。危害：机器因速度过高被迫停车或被毁坏。危害：机器因速度过高被迫停车或被毁坏。驱动力或阻力无规律可寻，致使机器运转速度驱动力或阻力无规律可寻，致使机器运转速度的波动没有一定的周期，这种情况称为非周期性的波动没有一定的周期，这种情况称为非周期性速度波动。速度波动。2 2、非周期性速度波动、非周期性速度波动、非周期性速度波动、非周期性速度波动 二、周期性速度波动的调节二、周期性速度波动的调节 机器中某一回转轴上加一适当的质量机器中某一回转轴上加一适当的质量 飞轮飞轮 飞轮：调速，克服载荷的提高飞轮：调速，克服载荷的提高 工程中工程中 1.机器运转的平均速度和不均匀系数机器运转的平均速度和不均匀系数机器运转的不均匀系数：机器运转的不均匀系数：机器运转的不均匀系数：机器运转的不均匀系数：衡量机器运转的不均匀程度。衡量机器运转的不均匀程度。如知：如知：和和m便可求的便可求的由式由式 m m一定，一定，maxmax-minmin机器运转愈平稳机器运转愈平稳2.飞轮转动惯量的设计计算飞轮转动惯量的设计计算 确定飞轮转动惯量的关确定飞轮转动惯量的关键是确定机械在运转过程键是确定机械在运转过程中最大盈亏功中最大盈亏功Wmax 。为机械在稳定运转一周期内的驱动力矩为机械在稳定运转一周期内的驱动力矩为机械在稳定运转一周期内的驱动力矩为机械在稳定运转一周期内的驱动力矩Med和和和和阻力矩阻力矩阻力矩阻力矩Mer的变化曲线，两曲线之间所包围部分的变化曲线，两曲线之间所包围部分的变化曲线，两曲线之间所包围部分的变化曲线，两曲线之间所包围部分的面积应是相应转角区段上驱动功和阻力功差值的面积应是相应转角区段上驱动功和阻力功差值的面积应是相应转角区段上驱动功和阻力功差值的面积应是相应转角区段上驱动功和阻力功差值的大小，如图中的大小，如图中的大小，如图中的大小，如图中W1、W3、W5为亏功，而为亏功，而为亏功，而为亏功，而W2、W4为盈功。为盈功。为盈功。为盈功。能量变化可用能量指示图表示能量变化可用能量指示图表示 abab、cdcd、eaea分别表示分别表示分别表示分别表示 亏功亏功亏功亏功W W 1 1、WW 3 3、W W 5 5 bcbc、dede分别表示盈功分别表示盈功分别表示盈功分别表示盈功W W 2 2、W W 4 4。可看出，。可看出，。可看出，。可看出，e e处出现处出现处出现处出现 最大动能，对应于最大动能，对应于最大动能，对应于最大动能，对应于 maxmax b b处出现最小动处出现最小动处出现最小动处出现最小动 能，对应于能，对应于能，对应于能，对应于 minmin WWmaxmax应出现在应出现在应出现在应出现在bebe之间。之间。之间。之间。即即即即 WWmaxmax=W W 2 2+W W 3 3+W W 4 4三、非周期性速度波动的调节三、非周期性速度波动的调节 采用调速器调节采用调速器调节第二节第二节 回转件的平衡回转件的平衡平衡的目的：平衡的目的：尽量减小惯性力所引起的附加动压力。尽量减小惯性力所引起的附加动压力。附加的动压力附加的动压力 振动（源）振动（源）平衡的分类平衡的分类 回转件的平衡：回转件的平衡：动平衡动平衡 静平衡静平衡 一、回转件的静平衡一、回转件的静平衡 惯性力组成一平面汇交力系惯性力组成一平面汇交力系 若若 平衡平衡若若 不平衡不平衡具体：加一平衡质量块具体：加一平衡质量块mb 1.回转件的静平衡计算回转件的静平衡计算e=0(总质心在回转轴线上总质心在回转轴线上)静平衡静平衡：各质量块的质径积的矢量和为零各质量块的质径积的矢量和为零 或或 2.2.回转件的静平衡试验回转件的静平衡试验 二、回转件的动平衡二、回转件的动平衡 各部分质量的惯性力组成各部分质量的惯性力组成空间力系空间力系 空间力系空间力系 平衡条件平衡条件主矢主矢 主矩主矩 措施：（将每个平面的惯性力平衡）措施：（将每个平面的惯性力平衡）动平衡动平衡：比较：比较：静平衡静平衡 经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平衡的回转件不一定是动平衡的。衡的回转件不一定是动平衡的。例：例：双缸内燃机曲轴及质量分布双缸内燃机曲轴及质量分布1.回转件的动平衡计算回转件的动平衡计算将上式简化得将上式简化得将上式简化得将上式简化得2.回转件的动平衡试验回转件的动平衡试验动平衡试验机动平衡试验机:机械式、电子式、激光或电子管机械式、电子式、激光或电子管例例 题题例：例：例：例：盘状转子上有两个不平衡质量，盘状转子上有两个不平衡质量，（相位如图）。现用去重法来平衡，试求所需来挖去的质量（相位如图）。现用去重法来平衡，试求所需来挖去的质量 的大小和相位（设：被挖去部分的半径的大小和相位（设：被挖去部分的半径r=140mm）。）。解解解解：计算出各不平衡质量的质径积：计算出各不平衡质量的质径积 静平衡条件静平衡条件按比例作图解得：按比例作图解得：挖去的质量应在挖去的质量应在 矢量的反方向矢量的反方向140mm处挖去处挖去1kg质量。质量。应加平衡质量应加平衡质量