第7章 机械的运转及其速度波动的调节PPT讲稿.ppt

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1、第7章 机械的运转及其速度波动的调节第1页，共55页，编辑于2022年，星期一一、研究内容及目的一、研究内容及目的1.研究在外力作用下机械的真实运动规律，目的是为研究在外力作用下机械的真实运动规律，目的是为运动分析作准备。运动分析作准备。前述运动分析曾假定是常数，但实际上是变化的设计新的机械，或者分析现有机械的工作性能时，往往想知道机械运转的稳定性、构件的惯性力以及在运动副中产生的反力的大小、Vmax amax的大小，因此要对机械进行运动分析。而前面所介绍的运动分析时，都假定运动件作匀速运动(const)。但在大多数情况下，const，而是力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量等参数的函数：F

2、(P、M、m、J)。只有确定了的原动件运动的变化规律之后，才能进行运动分析和力分析，从而为设计新机械提供依据。这就是研究机器运转的目的。2.研究机械运转速度的波动及其调节方法，目的是使机械研究机械运转速度的波动及其调节方法，目的是使机械的转速在允许范围内波动，而保证正常工作。的转速在允许范围内波动，而保证正常工作。71机械运转速度波动调节的目的和方法机械运转速度波动调节的目的和方法运动分析时，都假定原动件作匀速运动运动分析时，都假定原动件作匀速运动:constconst实际上是多个参数的函数：实际上是多个参数的函数：F(PF(P、M M、m m、J)J)力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量第

3、2页，共55页，编辑于2022年，星期一机械的运转过程机械的运转过程稳定运转阶段的状况有：稳定运转阶段的状况有：匀速稳定运转：匀速稳定运转：常数常数稳定运转稳定运转周期周期变速稳定运转：变速稳定运转：(t)=(t+T(t)=(t+Tp p)启动启动三个阶段：启动、稳定运转、停车。三个阶段：启动、稳定运转、停车。非非周期周期变速稳定运转变速稳定运转 t停止停止m m t稳定运转稳定运转启动启动停止停止启动启动m m t 稳定运转稳定运转 停止停止匀速稳定运转时，速度匀速稳定运转时，速度不需要调节。不需要调节。后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果：第3页，共55页，编辑于2022年，星期一

4、速度波动产生的不良后果速度波动产生的不良后果：在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可 靠性降低。靠性降低。引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。影响机械的工艺过程，使产品质量下降。影响机械的工艺过程，使产品质量下降。载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。为了减小这些不良影响，就必须对速度波动范围进行调节。为了减小这些不良影响，就必须对速度波动范围进行调节。第4页，共55页，编辑于2022年，星期一二二.机械运动过程的三个阶段机械运动过程的三个阶段机械运转过程

5、一般机械运转过程一般经历三个阶段经历三个阶段：起动、稳定运转和：起动、稳定运转和停车阶段停车阶段驱动功驱动功Wd，阻抗功，阻抗功Wc（输出功（输出功Wr+损失功损失功Wf）第5页，共55页，编辑于2022年，星期一1.起动阶段：起动阶段：驱动功驱动功Wd，阻抗功，阻抗功Wc（输出功（输出功Wr+损失功损失功Wf）机械的运转速度上升，并达到工作运转速度。原机械的运转速度上升，并达到工作运转速度。原动件转速动件转速：从：从0到到mm正常运转的平均角速度正常运转的平均角速度外力对系统做正功（外力对系统做正功（Wd-Wc0），系统的动能增加），系统的动能增加（E=Wd-Wc)第6页，共55页，编辑于2

6、022年，星期一2.2.稳定运转阶段：稳定运转阶段：由于外力的变化，机械的运转速度产生波动由于外力的变化，机械的运转速度产生波动(常数常数)但其平均速度保持稳定（但其平均速度保持稳定（m=常数常数），因此，系统的动能保），因此，系统的动能保持稳定。持稳定。一个周期为一个运动循环，一个周期内一个周期为一个运动循环，一个周期内始始=末末，动能，动能E始始=E末末。外力对系统做功在一个波动周期内为零外力对系统做功在一个波动周期内为零,一个波动周期内总驱动一个波动周期内总驱动功功=总阻抗功总阻抗功(Wd=Wc)。第7页，共55页，编辑于2022年，星期一3.3.停车阶段：停车阶段：通常此时驱动力为零，

7、驱动功通常此时驱动力为零，驱动功Wd=0=0机械系统由正常工作速度逐渐减速，直到停止。机械系统由正常工作速度逐渐减速，直到停止。此阶段内功能关系为此阶段内功能关系为-W Wc=c=E E制动停车制动停车过渡阶段：起动阶段和停车阶段过渡阶段：起动阶段和停车阶段稳定运转阶段：多数机械工作阶段稳定运转阶段：多数机械工作阶段第8页，共55页，编辑于2022年，星期一三三.作用在机械上的作用在机械上的驱动力和生产阻力驱动力和生产阻力驱动力由原动机产生，它通常是机械运动参数驱动力由原动机产生，它通常是机械运动参数（位移、速度或时间）的函数，称为原动机的（位移、速度或时间）的函数，称为原动机的机械特性，不同

8、的原动机具有不同的机械特性。机械特性，不同的原动机具有不同的机械特性。生产阻力决定于机械的不同工艺过程，如车床的生产生产阻力决定于机械的不同工艺过程，如车床的生产阻力为常数，鼓风机、离心机的生产阻力为速度的函阻力为常数，鼓风机、离心机的生产阻力为速度的函数，曲柄压力机的生产阻力是位移的函数等等。数，曲柄压力机的生产阻力是位移的函数等等。第9页，共55页，编辑于2022年，星期一7.2机械的运动方程式机械的运动方程式 一一.机械运动方程的一般表达式机械运动方程的一般表达式1.动能定理：机械运转时，在任一时间间隔动能定理：机械运转时，在任一时间间隔dt内，内，所所有外力所作的元功有外力所作的元功d

9、w应等于应等于机械系统动能的增量机械系统动能的增量dE，即，即dw=dE2.机器的真实运动规律取决于：机器的真实运动规律取决于：a.作用于所有构件上各力所做的功。作用于所有构件上各力所做的功。b.所有运动构件的动能变化。所有运动构件的动能变化。3.机械运动方程：作用在机械上的力，构件的质量、机械运动方程：作用在机械上的力，构件的质量、转动惯量及其运动参数之间关系的方程式。转动惯量及其运动参数之间关系的方程式。第10页，共55页，编辑于2022年，星期一下面以曲柄滑块机构为例说明单自由度机械系统的运动方程下面以曲柄滑块机构为例说明单自由度机械系统的运动方程式的建立方法。式的建立方法。设已知曲柄设

10、已知曲柄1为原动件，其角速度为为原动件，其角速度为1。曲柄。曲柄1的质心的质心S1在在O点，其转动惯量为点，其转动惯量为J1；连杆；连杆2的角速度为的角速度为2，质量为，质量为m2，其对质心，其对质心S2的转动惯量为的转动惯量为JS2，质心，质心S2的速度为的速度为vs2；滑块滑块3的质量为的质量为m3，其质心，其质心S3在在B点，速度为点，速度为v3。则该机。则该机构在构在dt瞬时的动能增量为瞬时的动能增量为dE=d(J112/2+m2vS22/2+JS222/2+m3v32/2)第11页，共55页，编辑于2022年，星期一设在此机构上作用有驱动力矩设在此机构上作用有驱动力矩M1与工作阻力与

11、工作阻力F3，在，在dt瞬间其所做得功为瞬间其所做得功为dW=(M11 F3v3)dt=Pdt根据动能定理可知：根据动能定理可知：dE=dW，即，即d(J112/2+m2vS22/2+JS222/2+m3v32/2)=(M11 F3v3)dt第12页，共55页，编辑于2022年，星期一同理，如果机械系统由同理，如果机械系统由n个活动构件组成，作用在构件个活动构件组成，作用在构件i上上的作用力为的作用力为Fi，力矩为，力矩为Mi，力，力Fi的作用点的速度为的作用点的速度为vi，构件的角速度为构件的角速度为i，则可得出机械运动方程式的一般表，则可得出机械运动方程式的一般表达式为达式为式中式中i为作

12、用在构件为作用在构件i上的外力上的外力Fi与该力作用点的速度与该力作用点的速度vi 间的夹角。间的夹角。“”号的选取决定于作用在构件号的选取决定于作用在构件i上的力矩上的力矩Mi与该构件与该构件的角速度为的角速度为i的方向是否相同，相同时取的方向是否相同，相同时取“+”号，反之号，反之取取“-”号。号。第13页，共55页，编辑于2022年，星期一在上式中，由于包含了几个活动构件的运动变量，在上式中，由于包含了几个活动构件的运动变量，其求解是困难的。其求解是困难的。但是，对于单自由度的机械系统来说，这些运动变量但是，对于单自由度的机械系统来说，这些运动变量并非彼此孤立的，只要其中任一个确定后，其

13、余各运并非彼此孤立的，只要其中任一个确定后，其余各运动变量都可相应的确定。动变量都可相应的确定。因此，为了便于对运动方程式的求解，我们需将上因此，为了便于对运动方程式的求解，我们需将上述运动方程式改造为只有一个运动变量的运动方程述运动方程式改造为只有一个运动变量的运动方程式。式。第14页，共55页，编辑于2022年，星期一二二.机械系统的机械系统的等效动力学模型等效动力学模型现选曲柄现选曲柄1的转角的转角1为独立的广义坐标，机械运动为独立的广义坐标，机械运动方程式可改写成如下形式方程式可改写成如下形式Me=M1-F3(v3/1)则：则：dJe(1)12/2=Me(1,1,t)1dt第15页，共

14、55页，编辑于2022年，星期一Me=M1-F3(v3/1)上式，上式，Je具有转动惯量的量纲，故称为具有转动惯量的量纲，故称为等效转动惯量等效转动惯量，式中各速比，式中各速比2/1、vS2/1、v3/1都是广义坐标都是广义坐标1的函数。因此等效转动惯的函数。因此等效转动惯量的一般表达式可以写成函数式量的一般表达式可以写成函数式Je=Je(1)上式，上式，Me具有力矩的量纲，称为具有力矩的量纲，称为等效力矩等效力矩。同理，式中的传动比。同理，式中的传动比v3/1也是广义坐标也是广义坐标1的函数。又因外力的函数。又因外力M1与与F3在机械系统中可能在机械系统中可能是运动参数是运动参数1,、1、t

15、的函数，所以等效力矩的一般表达式为的函数，所以等效力矩的一般表达式为Me=Me(1,1,t)根据根据Je与与Me表达式表达式,曲柄滑块机构的运动方程式可表示为曲柄滑块机构的运动方程式可表示为dJe(1)12/2=Me(1,1,t)1dt第16页，共55页，编辑于2022年，星期一上述的推导可以理解为：对于一个单自由度机械系统的运动的研上述的推导可以理解为：对于一个单自由度机械系统的运动的研究，可以简化为对其一个具有等效转动惯量究，可以简化为对其一个具有等效转动惯量J Je e()()，在其上作，在其上作用有等效力矩用有等效力矩M Me e(,t)(,t)的假想构件的运动研究，这一假的假想构件的

16、运动研究，这一假想的构件称为想的构件称为等效构件等效构件。具有等效转动惯量具有等效转动惯量Je()Je()的等效构件的动能将等于原机械系的等效构件的动能将等于原机械系统的动能，而作用于其上的等效力矩统的动能，而作用于其上的等效力矩Me(,t)Me(,t)的瞬时功的瞬时功率将等于作用原机械系统的所有外力在同一瞬时的功率和。率将等于作用原机械系统的所有外力在同一瞬时的功率和。我们把具有等效转动惯量，其上作用有等效力矩的等效构件称为我们把具有等效转动惯量，其上作用有等效力矩的等效构件称为原机械系统的原机械系统的等效动力学模型等效动力学模型。利用等效动力学模型建立的机械运动方程式，不仅形式简单，利用等

17、效动力学模型建立的机械运动方程式，不仅形式简单，而且方程的求解也将大为简化。而且方程的求解也将大为简化。第17页，共55页，编辑于2022年，星期一等效构件也可选用移动构件。等效构件也可选用移动构件。如对于图所示的曲柄滑块机构，如对于图所示的曲柄滑块机构，如选取滑块如选取滑块3为等效构件，其为等效构件，其广义坐标为滑块的位移广义坐标为滑块的位移s3则式则式（1）可写为）可写为Fe=M1(1/v3)-F3第18页，共55页，编辑于2022年，星期一式中式中me称为称为等效质量。等效质量。me=me(s3)Fe称为称为等效力等效力。Fe=Fe(s3,v3,t)故以滑块故以滑块3为等效构件时所建立的

18、运动方程式为：为等效构件时所建立的运动方程式为：dme(s3)v32/2=Fe(s3,v3,t)v3dt第19页，共55页，编辑于2022年，星期一等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件:等效转动惯量（质量）的等效条件是等效转动惯量（质量）的等效条件是：具有等效转动惯：具有等效转动惯量（质量）的等效构件的动能等于原来机械系统的动能；量（质量）的等效构件的动能等于原来机械系统的动能；（等效构件所具有的动能与整个机械系统各构件所具有（等效构件所具有的动能与整个机械系统各构件所具有的动能和时时相等。的动能和时时相等。）等效力矩（力）的等效条件是等效力矩（力）的等效条

19、件是：作用在等效构件上的等：作用在等效构件上的等效力矩（力）的瞬时功率等于作用在原来机械系统上效力矩（力）的瞬时功率等于作用在原来机械系统上所有外力在同一瞬时的功率之和。（作用在等效构件所有外力在同一瞬时的功率之和。（作用在等效构件上的等效力矩（力）的瞬时功率与作用在整个机械系上的等效力矩（力）的瞬时功率与作用在整个机械系统各构件上的所有外力的瞬时功率和时时相等。统各构件上的所有外力的瞬时功率和时时相等。）或者简言之，等效前后，动能不变，瞬时功率不变或者简言之，等效前后，动能不变，瞬时功率不变第20页，共55页，编辑于2022年，星期一对于一般的机械系统，当以转动构件为等效构件时，其对于一般的

20、机械系统，当以转动构件为等效构件时，其运动方程式为运动方程式为dJe(e)e2/2=Me(e,e,t)edt则其等效转动惯量的一般计算式为：则其等效转动惯量的一般计算式为：等效力矩的一般计算式为：等效力矩的一般计算式为：第21页，共55页，编辑于2022年，星期一当以移动构件为等效构件，其运动方程式为当以移动构件为等效构件，其运动方程式为dme(se)ve2/2=Fe(se,ve,t)vedt则其等效质量的一般计算式为：则其等效质量的一般计算式为：等效力的一般计算式为：等效力的一般计算式为：第22页，共55页，编辑于2022年，星期一等效构件是一跟随着原机构中的某一构件一道等效构件是一跟随着原

21、机构中的某一构件一道运动的假想构件。等效构件虽可任意选取，但运动的假想构件。等效构件虽可任意选取，但为了计算方便，一般常以作回转运动的原动件为了计算方便，一般常以作回转运动的原动件为等效构件。为等效构件。等效转动惯量（质量）是等效构件位置的函数。等效转动惯量（质量）是等效构件位置的函数。Je=Je(e)，me=me(se)等效力矩（力）在最一般的情况下是等效构件的位置、等效力矩（力）在最一般的情况下是等效构件的位置、速度和时间的函数。速度和时间的函数。Me=Me(e,e,t)，Fe=Fe(se,ve,t)例例7.1：p94第23页，共55页，编辑于2022年，星期一三三.运动方程式运动方程式上

22、节建立了单自由度机械系统的等效动力学模型。上节建立了单自由度机械系统的等效动力学模型。其目的是为了能通过此模型来研究机械的真实运其目的是为了能通过此模型来研究机械的真实运动规律，建立起外力与真实运动之间的运动方程动规律，建立起外力与真实运动之间的运动方程式。式。根据动能定理：机械运转时，在任一时间间隔根据动能定理：机械运转时，在任一时间间隔dt内，内，所有外力所作的元功所有外力所作的元功dw应等于机械系统动能的增应等于机械系统动能的增量量dE，来建立它们之间的运动方程。，来建立它们之间的运动方程。第24页，共55页，编辑于2022年，星期一1.以回转构件为等效构件以回转构件为等效构件(1)能量

23、形式的运动方程式能量形式的运动方程式由动能定理得由动能定理得P163式式7.21(a)上式即为能量微分形式的机械运动方程式。对上式积分可得到上式即为能量微分形式的机械运动方程式。对上式积分可得到能量积分形式的机械运动方程式。能量积分形式的机械运动方程式。P165式式7.24(2)力矩形式的运动方程式力矩形式的运动方程式通过对式通过对式(a)作等价变换后，得到下面的方程式：作等价变换后，得到下面的方程式：P164式式7.23上式称为力矩形式的机械运动方程式。上式称为力矩形式的机械运动方程式。第25页，共55页，编辑于2022年，星期一以上三种方程形式在解决不同的问题时，具有以上三种方程形式在解决

24、不同的问题时，具有不同的作用，可以灵活运用不同的作用，可以灵活运用.2.以移动构件为等效构件以移动构件为等效构件同理，机械运动方程式：同理，机械运动方程式：书上：式书上：式7-16、式、式7-25、式、式7-26第26页，共55页，编辑于2022年，星期一7.3机械的运动方程式的求解机械的运动方程式的求解一一.等效力矩和等效转动惯量为等效构件位置函数等效力矩和等效转动惯量为等效构件位置函数这种情况下，可以用能量方程式来求解，有：这种情况下，可以用能量方程式来求解，有：进而得到：进而得到：第27页，共55页，编辑于2022年，星期一二、等效转动惯量为常数，等效力矩是等效构件速度的函数时二、等效转

25、动惯量为常数，等效力矩是等效构件速度的函数时这种情况下，可以用力矩形式的方程式来求解，有：这种情况下，可以用力矩形式的方程式来求解，有：进而得到：进而得到：第28页，共55页，编辑于2022年，星期一7.4稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 一一.周期性速度波动的原因周期性速度波动的原因 如图所示为某一机械在运转如图所示为某一机械在运转过程中，其等效构件所受等过程中，其等效构件所受等效驱动力矩效驱动力矩Med与等效阻力与等效阻力矩矩Mer的变化曲线。的变化曲线。第29页，共55页，编辑于2022年，星期一作作用用在在机机械械上上的的等等效效驱驱

26、动动力力矩矩Med()和和等等效效阻阻力力矩矩Mer()往往往往是是原原动动机机转转角角的的周周期期性性函函数。数。分别绘出在一个运动循环内的变化曲线。动能增量：动能增量：MedMera bcde a在在一一个个运运动动循循环环内内，驱驱动动力力矩矩和和阻阻力矩所作的功分别为：力矩所作的功分别为：分析以上积分所代表的的物理含义根据能量守恒，外力所作功等于动能增量。MedaMera第30页，共55页，编辑于2022年，星期一机器实现等速稳定运转条件机器实现等速稳定运转条件：等效驱动力矩等效驱动力矩Med与等效阻力矩与等效阻力矩Mer相等，相等，Je为常数为常数速度波动的原因速度波动的原因：等效驱

27、动力矩和等效阻力矩不时时相等，将引起机械速度的等效驱动力矩和等效阻力矩不时时相等，将引起机械速度的波动。波动。即驱动功与阻抗功不时时相等即驱动功与阻抗功不时时相等如果等效力矩和等效转动惯量的变化是周期性的（如如果等效力矩和等效转动惯量的变化是周期性的（如Med的变化周期为的变化周期为4,Mer变化周期为变化周期为3，Je变化周期为变化周期为2，则，则其公共周期为其公共周期为12），），在等效力矩和等效转动惯量变化的在等效力矩和等效转动惯量变化的公共周期公共周期T内内，驱驱动力所做的功等于阻抗力所做得功动力所做的功等于阻抗力所做得功，则机械系统，则机械系统动能动能的增量等于零的增量等于零。第31

28、页，共55页，编辑于2022年，星期一MedMera bcdea力矩所作功及动能变化力矩所作功及动能变化:MedMer盈功盈功“”b-c b-c MedMer盈功盈功“”d-e d-e Med m m 则：则：J J J J E=JE=J2 2m m/2=J/2=J2 2m m/2/2 飞轮调速的实质：飞轮调速的实质：起能量储存器的作用。转速增高时，将多于能起能量储存器的作用。转速增高时，将多于能量转化为飞轮的动能储存起来，限制增速的幅度；转速降低时，量转化为飞轮的动能储存起来，限制增速的幅度；转速降低时，将能量释放出来，阻止速度降低。将能量释放出来，阻止速度降低。锻压机械在一个运动循环内，工

29、作时间短，但载荷峰值大，锻压机械在一个运动循环内，工作时间短，但载荷峰值大，利用飞轮在非工作时间内储存的能量来克服尖峰载荷，选用利用飞轮在非工作时间内储存的能量来克服尖峰载荷，选用小功率原动机以降低成本。小功率原动机以降低成本。帮助机械越过死点，如缝纫机。帮助机械越过死点，如缝纫机。第47页，共55页，编辑于2022年，星期一举例：举例：已知驱动力矩为常数，阻力矩如图所示，主轴的平均角已知驱动力矩为常数，阻力矩如图所示，主轴的平均角速度为：速度为：m m=25,=25,不均匀系数不均匀系数0.050.05，求主轴飞轮的转动求主轴飞轮的转动惯量惯量J J。解：解：1)1)求求M Md d,在一个

30、循环内，在一个循环内，M Md d和和M Mr r所作的功相等，于是：所作的功相等，于是：作代表作代表 M Md d的直线如图。的直线如图。2)2)求求W maxmax各阴影三角形的面积分别为：各阴影三角形的面积分别为：三个三角形面积之和0 0/4/4/4/43/43/43/43/49/89/89/89/811/811/811/811/813/813/813/813/815/815/815/815/82210/1610/16-20/16-20/1615/1615/16-10/16-10/1610/1610/16-10/16-10/165/165/16区间区间面积面积1010Mr作能量指示图22

31、kN-m3/23/20 0书上例题自学Md第48页，共55页，编辑于2022年，星期一作由能量指示图，作由能量指示图，Wmax max 1010MrkN-m0 0Md0aabbccdefgdefg0 0a aa ab bb bc cc cd dd de ee ef ff fg g10/1610/16-20/16-20/1615/1615/16-10/16-10/1610/1610/16-10/16-10/165/165/16区间区间面积面积Wmaxmax10/810/83.93 KN-m 3.93 KN-m J J Wmaxmax/2 2m m 3.9310/(0.05253.9310/(0.

32、05252 2)126 kgm 126 kgm2 2 第49页，共55页，编辑于2022年，星期一作业题：作业题：已知等效构件的平均转已知等效构件的平均转速速nm=2000r/min，机，机器运转的不均匀系数器运转的不均匀系数=0.01，(图中数值单位：图中数值单位：kN.m)，不考虑其余构，不考虑其余构件的转动惯量，试指出件的转动惯量，试指出发生最大和最小转速的发生最大和最小转速的对应点位置，并确定安对应点位置，并确定安装在曲柄上的飞轮的转装在曲柄上的飞轮的转动惯量动惯量JF为多少为多少第50页，共55页，编辑于2022年，星期一轮形飞轮：由轮形飞轮：由轮毂、轮辐轮毂、轮辐和和轮缘轮缘三部分

33、组成。三部分组成。轮毂轮毂轮幅轮幅轮缘轮缘JA4 4飞轮主要尺寸的确定飞轮主要尺寸的确定其轮毂和轮缘的转动惯量较小，可忽略不计。其转动其轮毂和轮缘的转动惯量较小，可忽略不计。其转动惯量为：惯量为：主要尺寸：主要尺寸：宽度宽度B B、轮缘厚度、轮缘厚度H H、平均值径、平均值径D Dm mHBDm第51页，共55页，编辑于2022年，星期一mV=DmHB 为材料密度按照机器的结构和空间位置选定按照机器的结构和空间位置选定Dm之后，可得飞轮质量：之后，可得飞轮质量：选定飞轮的材料和比值选定飞轮的材料和比值H/B之后，可得飞轮截面尺寸。之后，可得飞轮截面尺寸。盘形飞轮：盘形飞轮：BD选定圆盘直径选定

34、圆盘直径D，可得飞轮的质量：，可得飞轮的质量：mVD2B=4选定飞轮的材料之后，可得飞轮的宽度选定飞轮的材料之后，可得飞轮的宽度B。为保证安全，飞轮的外圆线速度不能超过许用值：为保证安全，飞轮的外圆线速度不能超过许用值：铸铁飞轮：铸铁飞轮：vmax 36 m/s 36 m/s铸钢飞轮：铸钢飞轮：vmax 50 m/s 50 m/s应当说明，飞轮不一定是外加的专门附件。实际机械中，往往用增大带轮或齿轮的尺寸和质量的方法，使它们兼起飞轮的作用，还应指出，本章介绍的飞轮设计方法，没有考虑除飞轮之外其它构件的动能变化，因而是近似设计。由于机械运转速度不均匀系数容许有一个变化范围，所以这种近似设计可以满

35、足一般的使用要求。第52页，共55页，编辑于2022年，星期一7.5机械的非周期性速度波动及其调节机械的非周期性速度波动及其调节(1)周期性速度波动的调节方法：周期性速度波动的调节方法：增大等效构件的转动惯量增大等效构件的转动惯量Je或者质量或者质量me，通常是通过安装飞轮来，通常是通过安装飞轮来实现。实现。(2)非周期性速度波动的调节方法非周期性速度波动的调节方法：原因：等效力矩原因：等效力矩Me=MedMer的变化是非周期性的。的变化是非周期性的。调节方法：设法使驱动力矩调节方法：设法使驱动力矩Md和阻力矩和阻力矩Mr恢复平衡关系恢复平衡关系对于以电动机为原动机的机械，由于电动机本身具有自

36、调性的对于以电动机为原动机的机械，由于电动机本身具有自调性的缘故，能自动地使驱动力矩和阻力矩重新达到平衡。缘故，能自动地使驱动力矩和阻力矩重新达到平衡。而内燃机、蒸汽机、汽轮机等因其无自调性，故以其为原动机而内燃机、蒸汽机、汽轮机等因其无自调性，故以其为原动机的机械一般需安装的机械一般需安装调速器调速器。例如拖拉机，工程机械、火车、重。例如拖拉机，工程机械、火车、重型卡车等上都装有调速器。型卡车等上都装有调速器。第53页，共55页，编辑于2022年，星期一发动机用油发动机用油油箱供油油箱供油油箱供油油箱供油发动机用油发动机用油离心式调速器的工作原理离心式调速器的工作原理油箱供油油箱供油进油减少进油减少转速降低转速降低开口增大开口增大回油增加回油增加第54页，共55页，编辑于2022年，星期一本章重点：本章重点：1.单自由度机械系统的等效动力学模型的建立及有关单自由度机械系统的等效动力学模型的建立及有关的基本概念；的基本概念；2.周期性速度波动的调节周期性速度波动的调节飞轮调速的原理。飞轮调速的原理。第55页，共55页，编辑于2022年，星期一