1、13.1 機械速度的波動及調節13.2 機械的平衡第13章機械的調速與平衡1.主要內容 機械運轉速度的波動與調節，機械的平衡2.重點、難點提示 機械周期性速度波動的調節，剛性回轉件的平衡。本章知識導讀 機械從開始運動到停止運動的整個過程稱為機械運動的全過程。 一般可分為以下三個階段:啟動階段、穩定運轉階段和停車階段 13.1 機械速度的波動及調節 機械從靜止狀態啟動到開始正常工作的過程稱為啟動階段。 在這個階段，原動件加速運轉，速度從零上升到正常工作速度。機械的動能由零上升到E。根據動能定理，此階段內驅動力所做的功Wd 大于阻抗力所消耗的功Wr ，則有1.啟動階段 機械保持等速運轉或在其正常工

2、作速度所對應的均值上下周期性波動運轉是機械的穩定運轉階段，即在這一階段做變速穩定運動，則有 2.穩定運轉階段 撤去驅動力，即Wd =0。在阻抗力作用下，原動件的速度由工作速度m 逐漸下降為零，機械的動能E逐漸減少至零，則有 3.停車階段1.周期性速度波動的調節 大部分機械的主軸在其主要工作階段的運轉速度是周期性波動的 對機械的速度波動加以調節，使其速度波動被限制在允許的范圍內，從而減少上述不良影響，這就是調節機械速度波動的主要目的 在每個周期內，原動件的角速度變化規律是相同的，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與最小角速度的算術平均值來近似計算平均角速度，即 機械速度波動

3、的程度可以用機械運轉速度不均勻系數來表示，即 在一個周期內，系統動能的最大變化量，其大小應等于同一周期內外力對系統所做的最大有用功，即可得速度不均勻系數為 機械中安裝一個具有等效轉動慣量J F 的飛輪后，速度不均勻系數變為 當外力對系統做負功時，它又釋放出儲存的能量，使機械速度下降的幅度減小。飛輪的轉動慣量用下式近似計算 在機器的穩定運轉時期，如果驅動力、生產阻力或有害阻力突然發生巨大變化，機器主軸的速度會跟著突然增大或減小，結果會引起機器速度過高，導致“飛車”而毀壞，或迫使機器停車 如在內燃機驅動發電機的機組中，當載荷減小、所需發電量突然下降時，內燃機所供給的能量就會遠遠超過發電機的需要，這

4、時必須采用特殊的機構來調節內燃機能量的供給量，使其產生的功率與發電機所需相適應，從而達到新的穩定運動 由于機器運轉速度的這種波動不是周期性的，且其作用不是連續的，故稱為非周期性速度波動2.非周期性速度波動的調節13.2 機械的平衡機械的平衡問題可分為以下兩類: （1）繞固定軸回轉構件的慣性力的平衡，簡稱回轉件的平衡或轉子的平衡 當回轉件的剛性較好、工作轉速較低，遠低于其一階臨界轉速時，回轉件完全可以看作是剛性物體，稱為剛性回轉件 （2）機構的平衡。在一般機構中，存在著做往復運動或做平面運動的構件，其必然要產生慣性力 但就整個機器而言，各構件的慣性力和慣性力偶矩可以合成為一個過機器質心的總慣性力

5、和一個總慣性力偶矩，它們全部作用于機架上。總慣性力及總慣性力偶矩的平衡稱為機構在機架上的平衡，簡稱機構的平衡 1.1.靜平衡靜平衡 對于軸向尺寸較小的盤狀回轉件（即寬徑比B/D小于0.2），例如齒輪、帶輪及盤形凸輪等，它們的質量可以視為分布在同一平面內。如果在回轉件上有偏心質量，在轉動過程中必然產生慣性力，從而在轉動副中引起附加動壓力根據平衡條件，有 一個靜不平衡回轉件無論含有多少個偏心質量，均可在一個平面內的適當位置，用增加（或去除）一個平衡質量的辦法予以平衡，故靜平衡又可稱為單面平衡靜靜平平衡衡試試驗驗的的示示意意圖圖 試驗時，將欲平衡的回轉件放到已調好水平的軌道上。如果回轉件有偏心質量，

6、回轉件將在重力矩的作用下沿著軌道滾動，直至回轉件的質心S處于軸心正下方，才停止滾動。此時可在軸心的正上（下）方任意半徑處加（減）一適當的平衡質量，然后再重復上述試驗，直到回轉件在任何位置都能保持靜止為止 當回轉件的軸向尺寸較大，即寬徑比B/D大于0.2時（如多缸發動機的曲軸），其質量就不能再視為分布在同一平面內了。 這時，其偏心質量可看成是分布在幾個不同的回轉平面內。即使回轉件的質心位于轉軸上，也將產生不可忽略的慣性力矩，這種狀態只有在回轉件轉動時才能顯示出來，故稱為動不平衡2.動平衡 比較靜平衡和動平衡，有如下結論: （1）靜平衡只需在一個平面內進行平衡，動平衡則必須在垂直于軸線的兩個平面內進行平衡。 （2）回轉件滿足了靜平衡，不一定滿足動平衡;若滿足了動平衡，則一定滿足靜平衡。回轉件的動平衡試驗一般需在專門的動平衡