机械设计基础第五章(机械的调速与平衡).pptVIP

* * Fundamentals of Machine Design 高等院校现代机械设计系列教材 （第五章） 一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案 第六章 机械的调速与平衡 回目录 1．基本内容 (1) 机械速度波动调节的目的和方法； (2) 飞轮调速的原理； (3) 机械平衡的目的； (4) 回转件的静平衡及其实验法； (5) 回转件的动平衡及其实验法。 一、基本内容及学习要求 一、基本内容及学习要求 　　2．学习要求 　⑴了解周期性速度波动与非周期性速度波动产生的原因、性质以及调节方法； 　⑵ 了解平衡问题在机械工程中的重要性； 　⑶了解静平衡与动平衡的区别，哪一类回转件应当进行静平衡，哪一类回转件应进行动平衡； 　 ⑷ 了解刚性转子静、动平衡实验的基本原理。 一、基本内容及学习要求 　　3. 重点 　　⑴ 机械运转的周期性和非周期性速度波动及其调节方法的基本原理； 　　⑵ 刚性转子静平衡、动平衡的原理。 二、学习指导 1. 机械速度波动的调节 ⑴ 机械速度波动调节的目的 由于机械在运转中，驱动功与阻力功不是时时相等，会引起机械动能的增减，从而导致机械运转速度的波动。这种速度波动会使运动副中产生附加动载荷，降低机械效率和工作可靠性；会引起机械振动，影响零件的强度和寿命；还会降低机械的精度和工艺性能，使产品质量下降。例如发电机主轴的速度波动将导致电压波动，电唱机转盘的速度波动会使音质变差，鼓风机或电风扇主轴的转速波动会产生噪声等。所以，必须设法加以调整，使这种波动限制在许可的范围之内。学习时应对常见的机械加以观察分析，以便理解调速的必要性。 二、学习指导 ⑵ 机械速度波动的类型 机械运转速度的波动有两种形态： ① 周期性的速度波动：这种周期性速度波动在一个运动周期内，机械的总驱动功和总阻力功是相等的，所以机械仍然是稳定运转。 ② 非周期性的速度波动：这时机械的驱动功和阻力功已失去平衡，机械运转的速度将持续升高或下降，如不加以调节就不可能恢复到稳定的运转状态。 二、学习指导 ⑶ 速度波动的调节方法 ① 周期性速度波动的调节∶采用飞轮调速。飞轮的作用是当机器出现盈功时把多余的能量吸收和储存起来；当机器出现亏功时把储存的能量释放和补偿出来，从而降低机器运转速度的波动程度，即在机器内部起转化和调节作用，而其本身并不能增加或减少能量。 ② 非周期性速度波动的调节∶采用调速器调速。调速器的作用是从机器的外部来调节输入机器的能量，使机器恢复稳定运转。 二、学习指导 ⑷ 飞轮设计的基本原理 飞轮设计的基本问题是确定飞轮的转动惯量，使机械运转速度不均匀程度控制在许用范围内。飞轮的转动惯量 J 式中， Amax是最大盈亏功；n是飞轮轴的转速；ωm是平均角速度；δ是不均匀系数。 二、学习指导 由上式可知： ① 当Amax与ωm一定时，飞轮转动惯量J与不均匀系数δ之间的关系为一等边双曲线，见图6-1。当δ 很小时，略微减小 δ值就会使飞轮转动惯量增加很多。因此，过分追求机械运转的均匀性将会使飞轮笨重，增加成本。 图6-1 J –δ曲线 J δ O ② 当J与 ωm一定时，Amax 与 δ成正比，即最大盈亏功越大，机械运转越不均匀。 二、学习指导 ③ 当 Amax 与 δ 一定时，J与 ωm的平方成反比。因此，为了减小飞轮的转动惯量，宜将飞轮安装在高速轴上。但有些机械考虑到主轴刚性较好，仍将飞轮安装在机械的主轴上。 当飞轮的转动惯量求出后，可根据有关资料确定飞轮直径、宽度和轮缘厚度等尺寸。在实际机械中，有时用增大带轮或齿轮尺寸和质量的方法，使其兼起飞轮的作用，这种带轮或齿轮同时也就是飞轮。 二、学习指导 2．机械的平衡 ⑴ 机械平衡的目的是设法消除或减小机械运转中构件所产生的惯性力和惯性力偶。 ⑵ 回转件的静平衡。质量分布在同一回转面内的平衡问题 称为静平衡。 　　① 静平衡的条件：分布于回转件上各个质量的离心力的矢量和等于零。 　　② 静平衡实验。静平衡试验通常在静平衡架上进行。静平衡架有刀口式导轨静平衡架和圆盘式导轨静平衡架。 二、学习指导 ⑶ 回转件的动平衡。回转件的质量分布在不同回转面内的 平衡问题称为动平衡。 　① 动平衡的条件是：分布于回转件上的各个质量的离心力的矢量和等于零；同时离心力所引起的离心力矩的矢量和也等于零。 　② 静平衡实验∶动平衡试验是在动平衡机上进行的。动平衡机分为