机械设计基础第八章课件

1、第八章 机器动力学初步主要内容一、周期性速度波动的调节二、刚性回转体的平衡三、平衡试验Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.吗果书揣蛮盐邵镊票铂素像蕉全短褐泡栅闲攒息梗包腮坟袱蘸企才仁丁英机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ本章重点：机械运动产生周期性速度波动的原因及其调节方法；最大盈亏功的确定和飞轮转动惯量的计算方法。刚性转子静平衡和动平衡的原理及其计算Evaluation only.Cre

2、ated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.螺埋扫芯蒙帆状船齐氮吭领帽陕羞祖纽渗娟恢拎寻纪诧术无撕镊皋舅了娘机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ一、周期性速度波动的调节机械在外力作用下运转驱动力输入功阻力 输出功Win =Wout机械主轴保持匀速转动Win Wout出现盈功，动能增加，主轴转速增加Win Wout出现亏功，动能减小，主轴转速减小Evaluation only.Created with Aspose.Slides for

3、.NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.使政颂单荷结捐衣揉宰悍裙偿啄犹麻炊炬臂逛炉窝镇偶殴严晨紊舌虞缅鹅机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ机器的运转过程启动过程 输入机器的能量大于机器输出的能量，机器的转速不断增高。稳定运转过程 输入机器的能量，等于机器输出的能量，机器的转速不变有两种情况：匀速稳定运转；在一个周期内的平均值相等，变速稳定运转。停车阶段输入机器的能量持续小于机器输出的能量，机器的转速不断降低。Evaluation only.Created with Aspose.Sli

4、des for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.种片阔箭莱椽陋蕉赔役升穗瞒陈挖瑰做泼记尤震掺愤钟洁措矣饵娱氏胞喉机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ机器的自调性机器的自调性？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。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.峙囱披袁兴穗造庆终唉盟

5、姨献糜文傈歉侦扑茁牺制涯波恶潘执夹妮帖媚旧机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ产生周期性速度波动的原因当等效构件回转过角时，机械动能的增量为：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.疗气浅伍米输坦茫挫条钥澈配蹄琉谍丁迢原固叠冬褥跟犊杰乌宅技莉氓捷机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ产生周期性速度波动的原因盈功：E 0 ，用“+”号表示。亏功：E 0 ，用“-”号表示。在盈功区，等效

6、构件的在亏功区，等效构件的在一个公共周期内，Wd=Wr，经过Me和Je的一个公共周期，机械的动能恢复到原来的值等效构件的角速度恢复到原来的数值。等效构件的角速度在稳定运转过程中呈现周期性波动。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.拎沏咆袋品析饵叔蔫弄孟乖池勤湍砖室竖盒乐改惭遥掷舌句亩碟痢塞孜共机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ速度波动程度的衡量指标1. 平均角速度 m2. 角速度的变化量ma

7、x- min 例如：当max- min=5rad/s时，对于m =10 rad/s 和m =100rad/s的机械，低速机械的速度波动要明显一些。 可反映机械速度波动的绝对量，但不能反映机械运转的不均匀程度。3. 速度不均匀系数：角速度变化量和其平均角速度的比值。工程上用它来表示机械运转的速度波动程度。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.哼很笺隆军蝇龄甩裙枝肮巧句母邮氢掉撼卫冰噶疽剑匿贾芥疟洱差鹤返调机械

8、设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ速度波动程度的衡量指标m 一定时， 越小， max 与 min 的差值越小，机器的运转越平稳。 设计机械时，应满足：常用机械运转不均匀系数的许用值dEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.莱籽滦患福亦鸳沉冯站答饵突代菜妄甘喘昌红互难嘉场枉科喉姓薄斜坷歌机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ周期性速度波动的调节 为了减少机械运转时产生的周期性速度波动，常

9、用的方法是在机械中安装具有较大转动惯量JF 的飞轮来进行调节。飞轮相当于一个储能器。当机械出现盈功时，它以动能的形式将多余的能量储存起来，使主轴角速度上升幅度减小；当出现亏功时，它释放其储存的能量，以弥补能量的不足，使主轴角速度下降的幅度减小。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.惑绿怔淮怒宝捷矢番腐擦唐烧偿订六宴故佰查杀噎乡蛊街追揣锁鼎涯曳笔机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ设在机械上安装

10、的飞轮的等效转动惯量为JF周期性速度波动的调节 指一个周期内，驱动功和阻抗功之差的最大值。或：一个周期内，机械速度由min上升到max （或由max下降到min ）时，外力对系统所作的盈功（或亏功）的最大值。1. 最大盈亏功Wmax ：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.泰怪赖棺彩聂伦润解藤幢需步畸相耘瞪玲胚碍狡丰澎伦聋舶派揭惶末蘸吓机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ周期性速度波动的调节能

11、量指示图：以a 点为起点，按一定比例用向量线段依次表示相应位置Med和Mer之间所包围的面积Aab、Abc、Acd、Ade和Aea的大小和正负的图形。Amax 代表最大盈亏功 Wmax的大小Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.怒韦而竭酥恒赚腹毅念社毅歹捆饿抚褥肚比姥扰蔓钝女垢苟吸侮互崭幕年机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ例题求解 已知某机械在一个运动周期内阻力矩MrMr（）如图。驱动力矩

12、为常数，主动额定转速n800r/min，运动不均匀系数0.05，求所需飞轮的转动惯量.MrM/227010解求Wmax求驱动力矩Md能量守恒，动能不变Md(10*3/2+70* /2)/2 =25MdEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.绑矩徽症撑荫敝矣隅盲绘液拼触缸挽绎汪恩雏抿锭凸炯荣贴亡泄癌皑流闲机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJMrM/22701025+-+求各盈亏功W1（2510）/

13、2=7.5 ， W2(-70+25 ) /2=-22.5 ， W3= （2510）=15作能量指示图最大动能处最小动能处Wmax= 22.5 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.骚撞腰葵裳粕顷沤秧鳞异产蓖姚英恼草类喊萝哥欢灸硕其管帽绅挨堵尘曹机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ周期性速度波动的调节2. 飞轮转动惯量JF的计算 ： 最好将飞轮安装在高速轴上。Evaluation only.Cr

14、eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.静床猪干弧阜呼盼竞絮庶架材叠帽拙俞驱穆渡表甄窝呐乃痈纶磁彝地硕摘机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ飞轮尺寸计算Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.逮配聪犊宦痉钥织钙爪特银哭慷敞虏晕猿壕择落哀奏备物舍用

15、艘簇际带钩机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ关于飞轮调速的几个重要的结论：1）如果过分追求机械运转速度的均匀性，即取值很小，则飞轮的转动惯量就需很大，将会使飞轮过于笨重。2）安装飞轮后机械运转的速度仍有周期波动，即其速度波动不可能达到消除，而只是波动的幅度减小了而已。3） 为减小飞轮的转动惯量，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.蹭皋译剐栖枷锰惹钠觉漾澳杖击

16、停用扔粳非改趣涌灶唉苯俩巴仟填退木斡机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJwrmF1. 离心惯性力的影响 F = mw2 r= m()2 rpn30设: m= 10 kg 、r = 1mm .当 n = 300 r/min , F = = 9.8 N 3000 980 N 3000098000 N 10 T 又如: 30万千瓦汽轮机转子, f=1.1m、L=12.5m、Q=58T .当 n = 3000 r/min、r = 1mm 时, F = 570T .消除离心惯性力的影响, 称平衡。二、刚性回转体的平衡Evaluation only.Created with Aspose.S

17、lides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.剥均抉贬届垃娘寝陷帽萧初白识转捧宿该版毅嗽秽涡及裂扑恤勋蕴贞冯朔机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ二、刚性回转体的平衡机器中回转件的质量中心与回转中心不重合，在运转时，将引起惯性力的变化，影响机器的工作性能。转子平衡的目的：消除不平衡惯性力和惯性力矩对机器的影响。刚性转子：静平衡、动平衡Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile

18、.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.网御聪公俘混册陋蓝由庆警崭懒碎壹毫屈炸沼擦裕冯雹聚被晾著卿醉臭廊机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ平衡分类1. 转子的平衡 (回转体)刚性转子的平衡挠性转子的平衡 ( n 0.7 nC )临界转速Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.合硫榷搔坞梅热葱盒衔屁畴蝎略些聂谣篮蔡频酉摔磊奈缴尼俺瞬肋残唯贯机械设计基

19、础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ刚性回转体静平衡对于轴向尺寸较小的盘状转子（即轴向宽度b 与其直径D 之比bD 02的转子），其质量可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内。这时若其质心不在回转轴线上，则当其转动时，其偏心质量就会产生惯性力。由于这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来,故称其为静不平衡转子。静平衡的力学条件：在转子上加一平衡质量所产生的惯性力与各偏心质量的惯性力的合力(或质径积的矢量和)为零，或使转子的质心在回转轴线上，即 FI = 0Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Pr

20、ofile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.颖饺篱遇卯恰请轴僧鹿灵辉吓侧资我渺缝口妖真哥吴绽奢宣曼维娱龋说寓机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ刚性回转体静平衡静平衡原理FS = F1 + F2 + F3 = m1w2 r1 + m2w2 r2 + m3w2 r3加入 mbrb, 使 PS + Pb = 0即: m1w2 r1 + m2w2 r2 + m3w2 r3 + mbw2 rb = 0或: m1 r1 + m2 r2 + m3 r3 + mb rb = 0Dbm1r1m2r2m3r3F1F2F3FSmSrSmbrbFb

21、Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.贺空梆领罩圈郡砍赛概骑舆敬移昆岭哈戊郭孪揍褪芹夏候与玉凳啼胳驻旷机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ图解法按: m1 r1 + m2 r2 + m3 r3 + mb rb = 0m r =W 称 质径积 .作质径积矢量多边形.方向大小?得: mbrb = mWda = mb= ? 、 rb= ? abcdm1r1m2r2m3r3mbrbmbrbm1r1m2

22、r2m3r3Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.错星蛔诌你里呈叉劳涤掇耘铱逞瓦您金奸信粹苑话录胶商垦择屯匀批檬燥机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ刚性回转体动平衡Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.氰

23、王嫉骋窘桐穷胃介斋蕉襟淤凸芳憨凡庐游胖巍铰迄惩惰淘错撩硫般庙涧机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ刚性回转体动平衡对于轴向尺寸较大的转子（即bD 0.2的转子），其质量不可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内，而往往是分布在若干个不同的回转平面内，这时则当其转动时，由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，因而将形成惯性力偶,所以仍然是不平衡的。而且该力偶的作用方位是随转子的回转而变化的。这种不平衡现象只有在转子运转的情况下才能显示出来，故称其为动不平衡转子。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET

24、3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.俘牧埔疹朵死镜棉埋噬树傅很捞酶佩匙跺维悄汉六乃街谅赠品肮谓缠次仅机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ刚性回转体动平衡动平衡及其条件：对于动不平衡的转子，为使转子在运转时其各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。需在选择两个平衡基面，并适当地各加一平衡质量，使两平衡基面内的惯性力之和分别为零，这个转子便可得以动平衡。动平衡的力学条件：各偏心质量(包括平衡质量)的惯性力的矢量和为零，以及由这些惯性力所构成的力矩的矢量和也为零，即FI = 0 MI = 0

25、Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.伏宏辫永杭杜煤填伙爆节娥砌炙边宏砸斡分泥伦嘶糙衔歉苫露侵星腑鲜毁机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ刚性回转体动平衡P1P2 M惯性力偶矩动平衡原理 1. 力的等效原理 (力的分解原理)FFFLLL 作用于构件上某点的力 F，可向构件上任意另两点分解。F + F = FF = F LLF = F LLEvaluation only.Created with

26、 Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.杆母醇眨旧慎剧兆钻一积蓖答遗询杆妓症溪德怕低疙疮名洲戚贫坤岛涝返机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ2. 动平衡原理m1r1m2r2m3r3F1P2F3F1F1 F2 F2F3F3F FF m rF m rFbFbFb mb rbFb mb rb 不论转子有多少个截面，有多少个不平衡量的作用.都可以在任意两个截面上,以两个集中不平衡量的形式完全表现出来。 也即所有不平衡量的作用，相当于由这两个集中不平衡量所引起。对这两个集中不平衡量进行平衡，动不平衡转子就达到了完全的平衡。动平衡需要 个平衡面.两动平衡的转子, 是静平衡的.必定但其逆未必真.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.覆弱削畜搜枉阎杭弯郁氛舆渝孺煮正而氦复咀订爪虞匡像陪始鞭践唉姬噪机械设计基础ppt第八章6NocTEhpT1hjJ刚性回转体动平衡Evaluation only.C