1、第八章 机器动力学初步,机器的速度波动,回转件的平衡问题,机器输入与输出能量的不等，机器的运转速度将发生变化。,机器中许多构件（回转件）质量分布不均匀，在运动时将引起惯性力。,1 机器运转速度波动的调节,机器就像一个黑箱，输入力和运动，输出力和运动，本身有转动惯量（质量）调节转速的变化输入与输出不相等，有能量的变化，速度就发生变化；质量调节转速的变化。,稳定运转阶段的不同状况, 匀速稳定运转 C, 周期变速稳定运转 (t)(tT), 非周期变速稳定运转,一、运转过程,非周期性速度波动,周期性速度波动,起动、停车,稳定运转,恒速稳定运转,周期性稳定运转,速度波动产生的不良后果,在运动副中引起附加
2、动压力，加剧磨损，使工作可靠性降低。,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。,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。,周期性速度波动,非周期性速度波动,飞轮,调速器,油箱供油,离心式调速器的工作原理,调节方法,对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。,离心式调速器 Centrifugal governor,二、作用在机器上的力,阻力,驱动力,生产阻力（即有用阻力）,有害阻力,三、机器的自调性,当外载荷发生变化时，机器的主轴能够在新的速度下重新稳定运转，该性质称为机器的自调性。,自调性的条件
3、 ：,四、机器周期性速度波动的调节,设将机器的转动惯量和质量都等效到主轴上，并把主轴转动惯量近似看为常数，则机器的动能最大时，对应着机器主轴的转速最高；机器的动能最小时，对应着转速最低。,即：,能量的最大波动,maxmin 只能表示了机器主轴速度波动范围的大小，并不能完全表示机器速度波动的程度。引入机器运转速度不均匀系数。,机器的平均速度,定义：(maxmin)/ m 为机器运转速度不均匀系数，它表示了机器速度波动的程度。愈小，说明机器的运转愈平稳。,能量的最大波动,机器的平均速度,机器速度波动 不均匀系数,只有增加机器主轴的转动惯量来满足速度波动不均匀系数的要求 。,忽略机器本身转动惯量的影
4、响：,公式的讨论：,Jf增大，速度波动减小，但不能为0；,飞轮安装在高速轴上时，重量小；,当机器出现盈功，角速度变化很小，吸收能量；当机器出现亏功，角速度变化很小，放出能量。所以：飞轮是一个储能器。,为什么飞轮能调速？,飞轮越大：,盈功,亏功,盈亏功的计算,五、飞轮的结构,忽略h对飞轮转动惯量的影响,飞轮矩,储能作用，小功率原动机下，克服尖峰载荷。,六、飞轮应用,储能调速。,储能提供动力。,惯性玩具汽车。,锻压机械,冲压机械,1. 机械平衡目的,不平衡惯性力将在运动副中引起动载荷，产生强迫振动，甚至共振,例 磨削工件的砂轮,F= me 2 = 5000 N,其方向作周期性变化,F 转动副中引起
5、附加反力,砂轮自重40倍。,机械平衡:调整质量分布,消除惯性力,2 刚性回转件的平衡,一 机械平衡的目的及内容,2. 机械平衡方法,(1)加,(2)减,(3)制造均匀,3. 平衡分类,机械平衡,平面机构,空间机构,回转构件,平动、移动构件,刚性构件,挠性构件,静平衡,动平衡,二 刚性转子的平衡计算,1.刚性转子的静平衡计算,（1）静不平衡转子,盘形转子(b/D 0.2)，,对称平面内研究,带轮、链轮、叶轮、飞轮、砂轮,存在偏心质量,静不平衡转子，增加或除去一部分 质量，使质心与回转轴心重合.,（2）静平衡条件,静平衡,静平衡条件:,static balance,平衡质量 mb balancin
6、g mass,单个平衡还是一体平衡？,设:存在多个偏心质量,eccentric rotor,（3）静平衡计算（图解法）,质径积 mass-radius product,例 盘形凸轮的静平衡计算（解析法）,有比例尺,Single- plane balance,单面平衡,2. 刚性转子的动平衡计算,（1）动不平衡转子,转子（b/D0.2),（2）刚性转子动平衡条件：,dynamic balance,b,D,为什么静平衡转子没有考虑力偶矩问题？,（3）动平衡方法,（a) 逐个平面平衡,平行力分解原理,a,b,不实际,思路：,（b) 双面平衡可行,two- plane balance,思路:将全部偏心
7、质量产生的惯性力向I,II进行分解。,（4）动平衡计算（图解示例）,I面为例,I 面,代换质量,II同理,II 面,1、静平衡只平衡惯性力，动平衡不仅平衡惯性力，而且平衡惯性力矩，只有当转子较薄时，进行了静平衡的转子，才能近似的认为是动平衡的；,从上面分析可知：,2、动平衡需要取两个平衡面，静平衡只要一个平衡面即可；,3、惯性力矩的不平衡只有在转子转动时才能表现出来，因此，动平衡和静平衡在试验方法上是不同的。,三 刚性转子的平衡实验,1静平衡实验,导轨式静平衡仪,滚轮式静平衡仪,balancing test,滚子式平衡架,单摆式平衡架,2 .动平衡实验,1. 电机 2. 带传动 3. 万向联轴节 4. 试件 5-6. 传感器 7. 解算电路 8. 选频放大器 9. 仪表 10. 整形放大器 11. 鉴相器 12. 光电头 13. 整形放大器 14. 相位标记 15. 相位表,思 考 题,P125,8-1；8-2；8-3；8-4；8-5,小 结,1、机器速度波动的分类及调节,飞轮调节周期性的速度波动。非周期性的速度波动用调速器调节。,2、回转件的平衡（动平衡、静平衡）,
