第7章第8章調(diào)速與平衡

1、一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題五、復(fù)習(xí)題參考答案五、復(fù)習(xí)題參考答案 第第7 7章章 機(jī)械的調(diào)速機(jī)械的調(diào)速 第第8 8章回轉(zhuǎn)件平衡章回轉(zhuǎn)件平衡回目錄 1基本內(nèi)容基本內(nèi)容 (1) 機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法；機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法； (2) 飛輪調(diào)速的原理；飛輪調(diào)速的原理； (3) 機(jī)械平衡的目的；機(jī)械平衡的目的； (4) 回轉(zhuǎn)件的靜平衡及其實(shí)驗(yàn)法；回轉(zhuǎn)件的靜平衡及其實(shí)驗(yàn)法； 一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求2學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 了解周期性速度波動(dòng)

2、與非周期性速度波動(dòng)產(chǎn)了解周期性速度波動(dòng)與非周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因、性質(zhì)以及調(diào)節(jié)方法；生的原因、性質(zhì)以及調(diào)節(jié)方法； 了解平衡問(wèn)題在機(jī)械工程中的重要性；了解平衡問(wèn)題在機(jī)械工程中的重要性； 了解剛性轉(zhuǎn)子靜平衡實(shí)驗(yàn)的基本原理。了解剛性轉(zhuǎn)子靜平衡實(shí)驗(yàn)的基本原理。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求3. 重點(diǎn)重點(diǎn) 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的周期性和非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的周期性和非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法的基本原理；方法的基本原理； 剛性轉(zhuǎn)子靜平衡的原理。剛性轉(zhuǎn)子靜平衡的原理。7-1 7-1 機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法 由于機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中，驅(qū)動(dòng)功與阻力功不是時(shí)時(shí)相等，由于

3、機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中，驅(qū)動(dòng)功與阻力功不是時(shí)時(shí)相等，會(huì)引起機(jī)械動(dòng)能的增減，從而導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)。這會(huì)引起機(jī)械動(dòng)能的增減，從而導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)。這種速度波動(dòng)會(huì)使運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，降低機(jī)械效率和種速度波動(dòng)會(huì)使運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，降低機(jī)械效率和工作可靠性；會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)，影響零件的強(qiáng)度和壽命；還工作可靠性；會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)，影響零件的強(qiáng)度和壽命；還會(huì)降低機(jī)械的精度和工藝性能，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。會(huì)降低機(jī)械的精度和工藝性能，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。例如發(fā)電例如發(fā)電機(jī)主軸的速度波動(dòng)將導(dǎo)致電壓波動(dòng)，電唱機(jī)轉(zhuǎn)盤的速度波動(dòng)機(jī)主軸的速度波動(dòng)將導(dǎo)致電壓波動(dòng)，電唱機(jī)轉(zhuǎn)盤的速度波動(dòng)會(huì)使音質(zhì)變差，鼓風(fēng)機(jī)或電風(fēng)扇主軸的轉(zhuǎn)速

4、波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲會(huì)使音質(zhì)變差，鼓風(fēng)機(jī)或電風(fēng)扇主軸的轉(zhuǎn)速波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲等。等。所以，必須設(shè)法加以調(diào)整，使這種波動(dòng)限制在許可的范所以，必須設(shè)法加以調(diào)整，使這種波動(dòng)限制在許可的范圍之內(nèi)。圍之內(nèi)。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)對(duì)常見的機(jī)械加以觀察分析，以便理解調(diào)學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)對(duì)常見的機(jī)械加以觀察分析，以便理解調(diào)速的必要性。速的必要性。 一、一、 周期性的速度波動(dòng)：周期性的速度波動(dòng)： 這種周期性速度波動(dòng)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，機(jī)械的總驅(qū)動(dòng)功這種周期性速度波動(dòng)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，機(jī)械的總驅(qū)動(dòng)功和總阻力功是相等的，所以機(jī)械仍然是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。和總阻力功是相等的，所以機(jī)械仍然是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 1. 周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法 采用飛

5、輪調(diào)速。采用飛輪調(diào)速。飛輪的作用是當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)盈功時(shí)把多余飛輪的作用是當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)盈功時(shí)把多余的能量吸收和儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)虧功時(shí)把儲(chǔ)存的能量釋放的能量吸收和儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)虧功時(shí)把儲(chǔ)存的能量釋放和補(bǔ)償出來(lái)，從而降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)程度，即在機(jī)器內(nèi)和補(bǔ)償出來(lái)，從而降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)程度，即在機(jī)器內(nèi)部起轉(zhuǎn)化和調(diào)節(jié)作用，而其本身并不能增加或減少能量。部起轉(zhuǎn)化和調(diào)節(jié)作用，而其本身并不能增加或減少能量。二、非周期性的速度波動(dòng)：二、非周期性的速度波動(dòng)： 這時(shí)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功和阻力功已失去平衡，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)這時(shí)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功和阻力功已失去平衡，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度將持續(xù)升高或下降，如不加以調(diào)節(jié)就不可能恢復(fù)到的速度

6、將持續(xù)升高或下降，如不加以調(diào)節(jié)就不可能恢復(fù)到穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 1.1.非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法 采采用調(diào)速器調(diào)速。用調(diào)速器調(diào)速。調(diào)速器的作用是從機(jī)器的外部來(lái)調(diào)調(diào)速器的作用是從機(jī)器的外部來(lái)調(diào)節(jié)輸入機(jī)器的能量，使機(jī)器恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。節(jié)輸入機(jī)器的能量，使機(jī)器恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 第第8章章 回轉(zhuǎn)件的平衡回轉(zhuǎn)件的平衡 機(jī)械平衡的目的是設(shè)法消除或減小機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中構(gòu)件所機(jī)械平衡的目的是設(shè)法消除或減小機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶。產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶。 回轉(zhuǎn)件的靜平衡回轉(zhuǎn)件的靜平衡。質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的平衡問(wèn)質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的平衡問(wèn)題題 稱為靜平衡。稱

7、為靜平衡。 靜平衡的條件：分布于回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的靜平衡的條件：分布于回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的矢量和等于零。矢量和等于零。 靜平衡實(shí)驗(yàn)靜平衡實(shí)驗(yàn)。靜平衡試驗(yàn)通常在靜平衡架上進(jìn)行。靜靜平衡試驗(yàn)通常在靜平衡架上進(jìn)行。靜平衡架有刀口式導(dǎo)軌靜平衡架和圓盤式導(dǎo)軌靜平衡架。平衡架有刀口式導(dǎo)軌靜平衡架和圓盤式導(dǎo)軌靜平衡架。 回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡。回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布在不同回轉(zhuǎn)面內(nèi)的回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布在不同回轉(zhuǎn)面內(nèi)的 平衡問(wèn)題稱為動(dòng)平衡。平衡問(wèn)題稱為動(dòng)平衡。 動(dòng)平衡的條件是：分布于回轉(zhuǎn)件上的各個(gè)質(zhì)量的離心力動(dòng)平衡的條件是：分布于回轉(zhuǎn)件上的各個(gè)質(zhì)量的離心力的矢量和等于零；同時(shí)離心力所引起的離心力矩的

8、矢量和也等的矢量和等于零；同時(shí)離心力所引起的離心力矩的矢量和也等于零。于零。 靜平衡實(shí)驗(yàn)靜平衡實(shí)驗(yàn)動(dòng)平衡試驗(yàn)是在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行的。動(dòng)平動(dòng)平衡試驗(yàn)是在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行的。動(dòng)平衡機(jī)分為機(jī)械式和電測(cè)式兩類，其目的在于測(cè)定回轉(zhuǎn)件不平衡衡機(jī)分為機(jī)械式和電測(cè)式兩類，其目的在于測(cè)定回轉(zhuǎn)件不平衡質(zhì)量的大小和方位，用以改善被平衡回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布。質(zhì)量的大小和方位，用以改善被平衡回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布。 二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 轉(zhuǎn)子的靜平衡問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是一個(gè)平面匯交力系的平衡轉(zhuǎn)子的靜平衡問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是一個(gè)平面匯交力系的平衡問(wèn)題，它適用于轉(zhuǎn)子寬度問(wèn)題，它適用于轉(zhuǎn)子寬度B0.2D（D為轉(zhuǎn)子直徑）的回為轉(zhuǎn)子直徑）的回轉(zhuǎn)件；而動(dòng)平

9、衡則是兩個(gè)平面匯交力系的平衡問(wèn)題，適用轉(zhuǎn)件；而動(dòng)平衡則是兩個(gè)平面匯交力系的平衡問(wèn)題，適用于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（B0.2D）。）。所以，為解決剛性所以，為解決剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡問(wèn)題，只要在一個(gè)平面內(nèi)適當(dāng)?shù)丶悠胶馀渲剞D(zhuǎn)子的靜平衡問(wèn)題，只要在一個(gè)平面內(nèi)適當(dāng)?shù)丶悠胶馀渲丶纯桑欢鵀榻鉀Q剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡問(wèn)題，則需要在兩個(gè)平即可；而為解決剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡問(wèn)題，則需要在兩個(gè)平面內(nèi)適當(dāng)?shù)丶悠胶馀渲夭判?。由于?dòng)平衡同時(shí)滿足了靜平面內(nèi)適當(dāng)?shù)丶悠胶馀渲夭判?。由于?dòng)平衡同時(shí)滿足了靜平衡的條件，故經(jīng)動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)校正后的回轉(zhuǎn)件一定是靜平衡衡的條件，故經(jīng)動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)校正后的回轉(zhuǎn)件一定是靜平衡的，但是，必須

10、注意，已達(dá)到靜平衡的回轉(zhuǎn)件卻不一定達(dá)的，但是，必須注意，已達(dá)到靜平衡的回轉(zhuǎn)件卻不一定達(dá)到動(dòng)平衡。到動(dòng)平衡。 另外，機(jī)械經(jīng)過(guò)平衡后，如果其運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生波動(dòng)，另外，機(jī)械經(jīng)過(guò)平衡后，如果其運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生波動(dòng)，仍會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷。所以，機(jī)械的平衡和機(jī)械的調(diào)速，雖然仍會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷。所以，機(jī)械的平衡和機(jī)械的調(diào)速，雖然都是為了減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷，但卻是兩類不同性質(zhì)的問(wèn)都是為了減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷，但卻是兩類不同性質(zhì)的問(wèn)題，不能互相混淆。題，不能互相混淆。四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題1. 填空題填空題 機(jī)械的速度波動(dòng)有機(jī)械的速度波動(dòng)有 和和 兩種。兩種。 周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是 ，而非周期性速，

11、而非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是 。 剛性轉(zhuǎn)子的不平衡問(wèn)題分剛性轉(zhuǎn)子的不平衡問(wèn)題分 和和 兩類。兩類。 達(dá)到動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子一定是達(dá)到動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子一定是 。2. 簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)答題 請(qǐng)列舉幾種因速度波動(dòng)而產(chǎn)生不良影響的實(shí)例。請(qǐng)列舉幾種因速度波動(dòng)而產(chǎn)生不良影響的實(shí)例。 請(qǐng)各舉出兩個(gè)實(shí)例，試述周期性和非周期性速度波請(qǐng)各舉出兩個(gè)實(shí)例，試述周期性和非周期性速度波動(dòng)各用什么方法加以調(diào)節(jié)？動(dòng)各用什么方法加以調(diào)節(jié)？ 觀察牛頭刨床、沖床、手扶拖拉機(jī)和縫紉機(jī)的飛輪觀察牛頭刨床、沖床、手扶拖拉機(jī)和縫紉機(jī)的飛輪各在何處？它們?cè)跈C(jī)器中各起什么作用？各在何處？它們?cè)跈C(jī)器中各起什么作用？四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題 為什么

12、要對(duì)回轉(zhuǎn)件進(jìn)行平衡？為什么要對(duì)回轉(zhuǎn)件進(jìn)行平衡？ 何謂機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)？何謂機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)？ 是否選的是否選的越小越好？越小越好？ 機(jī)器安裝了飛輪以后能否得到絕對(duì)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)？飛輪能否機(jī)器安裝了飛輪以后能否得到絕對(duì)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)？飛輪能否用來(lái)調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)？欲減小機(jī)器的周期性速度波動(dòng)，用來(lái)調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)？欲減小機(jī)器的周期性速度波動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相同的飛輪應(yīng)安裝在機(jī)器的高速軸上還是低速軸上？轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相同的飛輪應(yīng)安裝在機(jī)器的高速軸上還是低速軸上？ 何謂動(dòng)平衡？何謂靜平衡？哪一類構(gòu)件只需要進(jìn)行靜平何謂動(dòng)平衡？何謂靜平衡？哪一類構(gòu)件只需要進(jìn)行靜平衡？哪一類構(gòu)件必須進(jìn)行

13、動(dòng)平衡？衡？哪一類構(gòu)件必須進(jìn)行動(dòng)平衡？ 經(jīng)過(guò)靜平衡以后的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，當(dāng)其運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)靜平衡以后的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，當(dāng)其運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，是否仍有動(dòng)載荷產(chǎn)生？是否仍有動(dòng)載荷產(chǎn)生？ 要求進(jìn)行動(dòng)平衡的回轉(zhuǎn)件，如果只進(jìn)行靜平衡是否一定要求進(jìn)行動(dòng)平衡的回轉(zhuǎn)件，如果只進(jìn)行靜平衡是否一定能減輕不平衡質(zhì)量造成的不良影響？能減輕不平衡質(zhì)量造成的不良影響？ 計(jì)算題計(jì)算題 在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪床中，已知作用在剪床主軸上的阻力矩在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪床中，已知作用在剪床主軸上的阻力矩M的的變化規(guī)律如圖變化規(guī)律如圖6-2。設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩。設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩M為常數(shù)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為常數(shù)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n800/min機(jī)組機(jī)組的不均勻系數(shù)的不均

14、勻系數(shù)0.05，求所需安裝在電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。，求所需安裝在電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題圖圖6-2 已知某軋鋼機(jī)的原動(dòng)機(jī)功率等于常數(shù)，已知某軋鋼機(jī)的原動(dòng)機(jī)功率等于常數(shù)，P12500kW，鋼材通，鋼材通過(guò)軋輥時(shí)消耗的功率是常數(shù)過(guò)軋輥時(shí)消耗的功率是常數(shù)P23800kW，鋼材通過(guò)軋輥的時(shí)間，鋼材通過(guò)軋輥的時(shí)間t5s，主軸平均轉(zhuǎn)速主軸平均轉(zhuǎn)速nm 60r/min，機(jī)械運(yùn)動(dòng)不均勻系數(shù)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)不均勻系數(shù)0.1。求：安裝。求：安裝在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速；此軋鋼機(jī)的在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速；此軋鋼機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。運(yùn)轉(zhuǎn)周期。四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題 在車床上加工質(zhì)量為在車床上加工質(zhì)量為10kg的的工件工件A上的孔。工作質(zhì)心上的孔。工作質(zhì)心S 偏離圓孔偏離圓孔中心中心O為為120mm。今將工件用壓板。今將工件用壓板B、C壓在車頭花盤壓在車頭花盤D上，設(shè)兩壓板質(zhì)量上，設(shè)兩壓板