第8章機(jī)械的調(diào)速與平衡基本要求：了解周期性速度波動(dòng)和非周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的基本概念。了解飛輪調(diào)速的基本原理和特點(diǎn)。掌握飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的簡(jiǎn)易計(jì)算方法。重點(diǎn)：掌握飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的簡(jiǎn)易計(jì)算方法。難點(diǎn)：平面機(jī)構(gòu)的靜平衡；機(jī)構(gòu)速度波動(dòng)調(diào)節(jié)和方法。學(xué)時(shí)：課堂講授：4學(xué)時(shí)。教學(xué)方法：多媒體結(jié)合板書(shū)。8.1機(jī)械的速度波動(dòng)與調(diào)節(jié)8.1.1機(jī)械速度波動(dòng)的類(lèi)型及調(diào)節(jié)方法外力的分類(lèi)：驅(qū)動(dòng)力：驅(qū)使主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的力。阻力：阻止構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的力。速度波動(dòng)：驅(qū)動(dòng)功大于阻力功時(shí)，出現(xiàn)盈功，機(jī)械的動(dòng)能將增加；當(dāng)驅(qū)動(dòng)功小于阻力功時(shí)，出現(xiàn)虧功，則使機(jī)械的動(dòng)能將減小。機(jī)械動(dòng)能的變化使得機(jī)械主軸的角速度發(fā)生變化。速度波動(dòng)的類(lèi)型有：周期性速度波動(dòng)和非周期性速度波動(dòng)。周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪。飛輪：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件。安裝飛輪的實(shí)質(zhì)就是增加機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。飛輪在系統(tǒng)中的作用相當(dāng)于一個(gè)容量很大的儲(chǔ)能器。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)盈功，它將多余的能量以動(dòng)能形式“儲(chǔ)存”起來(lái)，并使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的升高幅度減小；反之，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)虧功時(shí)，它可將“儲(chǔ)存”的動(dòng)能釋放出來(lái)以彌補(bǔ)能量的不足，并使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降的幅度減小。從而減小了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的程度，獲得了調(diào)速的效果。非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法：1)當(dāng)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力矩是速度的函數(shù)且具有下降的趨勢(shì)時(shí)，機(jī)械具有自動(dòng)調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)的能力。2)對(duì)于沒(méi)有自調(diào)性的機(jī)械系統(tǒng)就必須安裝一種專(zhuān)門(mén)的調(diào)節(jié)裝置-調(diào)速器，來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)械出現(xiàn)的非周期性速度波動(dòng)。8.1.2飛輪設(shè)計(jì)的近似方法1、平均角速度ωm2、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)δ在機(jī)械設(shè)計(jì)中要求：式中：[δ]——速度不均勻系數(shù)的許用值，可查表得。3飛輪的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)方法由圖8-1可見(jiàn)，最大盈虧功為：由上式分析知：圖8-11）當(dāng)與ωm一定時(shí)，如[δ]取值很小，則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就需很大。所以，過(guò)分追求機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度均勻性，將會(huì)使飛輪過(guò)于笨重。2）JF不可能為無(wú)窮大，所以，[δ]不可能為零。3）當(dāng)與[δ]一定時(shí),JF與ωm的平方成反比。所以,最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上。4最大盈虧功的確定圖8-2例1圖5飛輪主要尺寸的確定圖8-3飛輪主要尺寸8.2機(jī)械平衡一、機(jī)械平衡的目的：盡量減小慣性力所引起的附加動(dòng)壓力，減輕機(jī)械振動(dòng)，改善機(jī)械工作性能，延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命。二、機(jī)械平衡的種類(lèi)：（1）回轉(zhuǎn)件的平衡1)剛性回轉(zhuǎn)件的平衡：工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)件的平衡。軸線變形忽略不計(jì)。2)撓性回轉(zhuǎn)件的平衡：工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)件的平衡。（2）機(jī)構(gòu)的平衡：往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)的平衡。三、靜平衡1.靜不平衡：對(duì)軸向尺寸較小的回轉(zhuǎn)件，可近似地認(rèn)為其不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。若其質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線上，質(zhì)心對(duì)軸線產(chǎn)生靜力矩，稱(chēng)為靜不平衡。2.靜平衡：質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合，在任何位置都靜止。3.結(jié)論:(1)靜平衡的條件：各個(gè)偏心質(zhì)量的離心慣性力的合力為零或質(zhì)徑積的向量和為零。(2)對(duì)于靜不平衡的回轉(zhuǎn)件，無(wú)論它有多少個(gè)偏心質(zhì)量，都只需要適當(dāng)?shù)卦黾右粋€(gè)平衡質(zhì)量即可獲得平衡,即對(duì)于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，需加平衡質(zhì)量的最少數(shù)目為1。四、動(dòng)平衡1動(dòng)不平衡：對(duì)于質(zhì)量不能再視為分布在同一平面內(nèi)，由于各慣性力不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，因而將形成慣性力偶，即使質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸線上，仍然是不平衡的。這種不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)才顯示出來(lái)，故稱(chēng)其為動(dòng)不平衡。2動(dòng)平衡計(jì)算：動(dòng)平衡措施：將每個(gè)平面的慣性力平衡。3結(jié)論：(1)動(dòng)平衡的條件：轉(zhuǎn)子上分布在不同平面內(nèi)的各個(gè)質(zhì)量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩均為零。(2)對(duì)于動(dòng)不平衡的轉(zhuǎn)子，無(wú)論它有多少個(gè)偏心質(zhì)量，都只需要在任選的兩個(gè)平衡平面內(nèi)各增加或減少一個(gè)合適的平衡質(zhì)量即可使轉(zhuǎn)子獲得動(dòng)平衡，即對(duì)于動(dòng)不平衡的轉(zhuǎn)子，需加平衡質(zhì)量的最少數(shù)目為2。因此，動(dòng)平衡又稱(chēng)為雙面平衡，而靜平衡則稱(chēng)為單面平衡。由于動(dòng)平衡同時(shí)滿(mǎn)足靜平衡條件，所以經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子一定靜平衡的；反之，經(jīng)過(guò)靜平衡的轉(zhuǎn)子則不一定是動(dòng)平衡的。本章小結(jié)周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪。非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法：1)當(dāng)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力矩是速度的函數(shù)且具有下降的趨勢(shì)時(shí)，機(jī)械具有自動(dòng)調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)的能力。2)對(duì)于沒(méi)有自調(diào)性的機(jī)械系統(tǒng)就必須安裝一種專(zhuān)門(mén)的調(diào)節(jié)裝置-調(diào)速器，來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)械出現(xiàn)的非周期性速度波動(dòng)。靜平衡的條件：各個(gè)偏心質(zhì)量的離心慣性力的合力為零或質(zhì)徑積的向量和為零。動(dòng)平衡的條件：轉(zhuǎn)子上分布在不同平面內(nèi)的各個(gè)質(zhì)量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩均為零。動(dòng)平衡同時(shí)滿(mǎn)足靜平衡條件。作業(yè)8-1什么是速度波動(dòng)？為什么機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生速度波動(dòng)？8-2機(jī)械速度波動(dòng)的類(lèi)型有哪幾種？分別用什么方法來(lái)調(diào)試？8-3飛輪的作用有哪些？能否用飛輪來(lái)調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)？8-4機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻程度用什么來(lái)表示？飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與不均勻系