1、13.1 機(jī)械速度的波動(dòng)及調(diào)節(jié)13.2 機(jī)械的平衡第13章機(jī)械的調(diào)速與平衡1.主要內(nèi)容 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)與調(diào)節(jié)，機(jī)械的平衡2.重點(diǎn)、難點(diǎn)提示 機(jī)械周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)，剛性回轉(zhuǎn)件的平衡。本章知識(shí)導(dǎo)讀13.1.1 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程 機(jī)械從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到停止運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程稱(chēng)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程。 一般可分為以下三個(gè)階段:啟動(dòng)階段、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段和停車(chē)階段 13.1 機(jī)械速度的波動(dòng)及調(diào)節(jié) 機(jī)械從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)到開(kāi)始正常工作的過(guò)程稱(chēng)為啟動(dòng)階段。 在這個(gè)階段，原動(dòng)件加速運(yùn)轉(zhuǎn)，速度從零上升到正常工作速度。機(jī)械的動(dòng)能由零上升到E。根據(jù)動(dòng)能定理，此階段內(nèi)驅(qū)動(dòng)力所做的功Wd 大于阻抗力所消耗的功Wr ，則有1.啟動(dòng)階段

2、機(jī)械保持等速運(yùn)轉(zhuǎn)或在其正常工作速度所對(duì)應(yīng)的均值上下周期性波動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)是機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段，即在這一階段做變速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，則有 2.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段 撤去驅(qū)動(dòng)力，即Wd =0。在阻抗力作用下，原動(dòng)件的速度由工作速度m 逐漸下降為零，機(jī)械的動(dòng)能E逐漸減少至零，則有 3.停車(chē)階段1.周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 大部分機(jī)械的主軸在其主要工作階段的運(yùn)轉(zhuǎn)速度是周期性波動(dòng)的 對(duì)機(jī)械的速度波動(dòng)加以調(diào)節(jié)，使其速度波動(dòng)被限制在允許的范圍內(nèi)，從而減少上述不良影響，這就是調(diào)節(jié)機(jī)械速度波動(dòng)的主要目的 13.1.2 機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 在每個(gè)周期內(nèi)，原動(dòng)件的角速度變化規(guī)律是相同的，而且其平均角速度m 保持不變。即 在工程中常用最大角速度

3、與最小角速度的算術(shù)平均值來(lái)近似計(jì)算平均角速度，即 機(jī)械速度波動(dòng)的程度可以用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)來(lái)表示，即 在一個(gè)周期內(nèi)，系統(tǒng)動(dòng)能的最大變化量，其大小應(yīng)等于同一周期內(nèi)外力對(duì)系統(tǒng)所做的最大有用功，即可得速度不均勻系數(shù)為 機(jī)械中安裝一個(gè)具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J F 的飛輪后，速度不均勻系數(shù)變?yōu)?當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功時(shí)，它又釋放出儲(chǔ)存的能量，使機(jī)械速度下降的幅度減小。飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用下式近似計(jì)算 在機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期，如果驅(qū)動(dòng)力、生產(chǎn)阻力或有害阻力突然發(fā)生巨大變化，機(jī)器主軸的速度會(huì)跟著突然增大或減小，結(jié)果會(huì)引起機(jī)器速度過(guò)高，導(dǎo)致“飛車(chē)”而毀壞，或迫使機(jī)器停車(chē) 如在內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的機(jī)組中，當(dāng)載荷減小、所需發(fā)

4、電量突然下降時(shí)，內(nèi)燃機(jī)所供給的能量就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)發(fā)電機(jī)的需要，這時(shí)必須采用特殊的機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)能量的供給量，使其產(chǎn)生的功率與發(fā)電機(jī)所需相適應(yīng)，從而達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng) 由于機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的這種波動(dòng)不是周期性的，且其作用不是連續(xù)的，故稱(chēng)為非周期性速度波動(dòng)2.非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)13.2 機(jī)械的平衡13.2.1 機(jī)械平衡的目的與分類(lèi)機(jī)械的平衡問(wèn)題可分為以下兩類(lèi): （1）繞固定軸回轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性力的平衡，簡(jiǎn)稱(chēng)回轉(zhuǎn)件的平衡或轉(zhuǎn)子的平衡 當(dāng)回轉(zhuǎn)件的剛性較好、工作轉(zhuǎn)速較低，遠(yuǎn)低于其一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，回轉(zhuǎn)件完全可以看作是剛性物體，稱(chēng)為剛性回轉(zhuǎn)件 （2）機(jī)構(gòu)的平衡。在一般機(jī)構(gòu)中，存在著做往復(fù)運(yùn)動(dòng)或做平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，其

5、必然要產(chǎn)生慣性力 但就整個(gè)機(jī)器而言，各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩可以合成為一個(gè)過(guò)機(jī)器質(zhì)心的總慣性力和一個(gè)總慣性力偶矩，它們?nèi)孔饔糜跈C(jī)架上。總慣性力及總慣性力偶矩的平衡稱(chēng)為機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的平衡，簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)構(gòu)的平衡 1.1.靜平衡靜平衡 對(duì)于軸向尺寸較小的盤(pán)狀回轉(zhuǎn)件（即寬徑比B/D小于0.2），例如齒輪、帶輪及盤(pán)形凸輪等，它們的質(zhì)量可以視為分布在同一平面內(nèi)。如果在回轉(zhuǎn)件上有偏心質(zhì)量，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中必然產(chǎn)生慣性力，從而在轉(zhuǎn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力13.2.2 剛性回轉(zhuǎn)件的平衡根據(jù)平衡條件，有 一個(gè)靜不平衡回轉(zhuǎn)件無(wú)論含有多少個(gè)偏心質(zhì)量，均可在一個(gè)平面內(nèi)的適當(dāng)位置，用增加（或去除）一個(gè)平衡質(zhì)量的辦法予以平衡，故靜平

6、衡又可稱(chēng)為單面平衡靜靜平平衡衡試試驗(yàn)驗(yàn)的的示示意意圖圖 試驗(yàn)時(shí)，將欲平衡的回轉(zhuǎn)件放到已調(diào)好水平的軌道上。如果回轉(zhuǎn)件有偏心質(zhì)量，回轉(zhuǎn)件將在重力矩的作用下沿著軌道滾動(dòng)，直至回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心S處于軸心正下方，才停止?jié)L動(dòng)。此時(shí)可在軸心的正上（下）方任意半徑處加（減）一適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量，然后再重復(fù)上述試驗(yàn)，直到回轉(zhuǎn)件在任何位置都能保持靜止為止 當(dāng)回轉(zhuǎn)件的軸向尺寸較大，即寬徑比B/D大于0.2時(shí)（如多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸），其質(zhì)量就不能再視為分布在同一平面內(nèi)了。 這時(shí)，其偏心質(zhì)量可看成是分布在幾個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。即使回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心位于轉(zhuǎn)軸上，也將產(chǎn)生不可忽略的慣性力矩，這種狀態(tài)只有在回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能顯示出來(lái)，故稱(chēng)為動(dòng)不平衡2.動(dòng)平衡 比較靜平衡和動(dòng)平衡，有如下結(jié)論: （1）靜平衡只需在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡，動(dòng)平衡則必須在垂直于軸線(xiàn)的兩個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡。 （2）回轉(zhuǎn)件滿(mǎn)足了靜平衡，不一定滿(mǎn)足動(dòng)平衡;若滿(mǎn)足了動(dòng)平衡，則一定滿(mǎn)足靜平衡?；剞D(zhuǎn)件的動(dòng)平衡試驗(yàn)一般需在專(zhuān)門(mén)的動(dòng)