第六章 速度波动调节

机械系统动力学1 作用在机械上的力及机械的运转过程机械的等效力学模型机械运动方程式的建立及求解2 机械的速度波动及调节方法3 飞轮设计作用在机械上的力及机械的运转过程机械的运转过程及特征机械的等效动力学模型等效动力学模型的建立目的：通过建立外力与运动参数间的函数表达式，研究机械系统的真实运动原则：使系统转化前后的动力学效果保持不变等效构件的动能，应等于整个系统的总动能等效构件上所做的功，应等于整个系统所做功之和。

等效量的计算功率和不变等效力等效力矩∑∑==±+=mjjjniiiiMvFP11cosωθ∑∑==±+==mjjjniiiieMvFPM11cosωθω∑∑==±+=mjjjniiiieMvFM11cosωωωθ∑∑==±+=mjjjniiiie vMvvFF11cosωθ等效力矩的特征：等效力矩是一个假想力矩；等效力矩为正，是等效驱动力矩，反之，为等效阻力矩；等效力矩不仅与外力（矩）有关，而且与各构件相对于等效构件的速度比有关；等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。

等效量的计算动能不变等效质量等效转动惯量∑∑==±+=mjjsjnisiiJvmE121221ω∑∑==±+==mjjsjnisiieJvmJE121222121ωω∑∑==+=mjjsjnisiieJvmJ1212)()(ωωω∑∑==+=mjjsjnisiie vJvvmm1212)()(ω等效转动惯量的特征：等效转动惯量是一个假想转动惯量；等效转动惯量不仅与各构件质量和转动惯量有关，而且与各构件相对于等效构件的速度比平方有关；等效力矩与机械系统驱动构件的真实速度无关。

机械运动方程式的建立与求解 能量形式方程式 EW ∆=∆2122212121ωωϕϕϕe e e J J d M -=⎰21122221212121ωωϕϕϕϕϕϕe e er ed J J d M d M -=-⎰⎰21122221212121v m v m ds F ds F e e er ed -=-⎰⎰ϕϕϕϕ机械运动方程式的建立与求解 力矩形式方程式dEdW =)21( 22ωϕe e J d dE d M dW ==ϕωωϕωωϕd d J d dJ J d d M e e e e +==2)(2122dtd J d dJ M M M ee er ed e ωϕω+=-=22dtdvm ds dm v F F F ee er ed e +=-=22速度波动衡量指标： mωωωδmin max -=)(21min max ωωω+=m 7。

机械运转速度波动的调节7.1 机械运转速度波动调节的目的与方法机械运转速度的波动可分为两类（1）周期性速度波动调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上—个转动惯量很大的回转件——飞轮。

盈功使飞轮的动能增加，亏功使飞轮的动能减小。

飞轮的动能变化为()20221ϖϖ-=∆J E ，显然，动能变化数值相同时，飞轮的转动惯量J 越大，角速度ω的波动越小。

（2）非周期性速度波动假如输入功在很长一段时间内总是大于输出功，则机械运转速度将不断升高，直至超越机械强度所容许的极限转速而导致机械损坏；反之，如输入功总是小于输出功，则机械运转速度将不断下降，直至停车。

汽轮发电机组在供汽量不变而用电量突然增减时就会出现这类情况。

种速度波动是随机的、不规则的，没有一定的周期，因此称之非周期性速度波动。

这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节，只能使用特殊的装置使输入功与输出功趋于平衡，以达到新的稳固运转。

这种特殊装置称之调速器。

机械式离心调速器结构简单、成本低廉，常用于电唱机、录音机等调速系统之中；但它的体积庞大，灵敏度低，近代机器多使用电子调速装置实现自动操纵。

本章对调速器不作进一步论述，下面各节要紧讨论飞轮设计的有关问题7.2 飞轮设计的近似方法7.2.1 机械运转的平均速度与不均匀系数各类不一致机械许用的机械运转速度不均匀系数δ，是根据它们的工作要求确定的。

比如驱动发电机的活塞式内燃机，假如主轴的速度波动太大，势必影响输出电压的稳固性，因此这类机械的机械运转速度不均匀系数应当取小一些；反之，如冲床与破碎机等一类机械，速度波动稍大也不影响其工艺性能，这类机械的机械运转速度不均匀系数便可取大一些。

几种常见机械的机械运转速度不均匀系数可按表7-1选取。

表7-1 机械运转速度不均匀系数δ的取值范围7.2.1 飞轮设计的基本原理飞轮设计的基本问题是：已知作用在主轴上的驱动力矩与阻力矩的变化规律，要求在机械运转速度不均匀系数δ的容许范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量。

第六章机械运动与速度波动的调节一、填空题1、周期性速度波动用调节，非周期性速度波动用调节。

2、机械运转的三个阶段是3、机械特性是指和之间的关系。

4、在机械稳定运转阶段就一个周期而言，机械的和是相等的二、判断题(答A表示说法正确.答B表示说法不正确)1、为了使机器稳定运转，机器中必须安装飞轮。

2、机器中安装飞轮后，可使机器运转时的速度波动完全消除。

3、为了减轻飞轮的重量，最好将飞轮安装在转速较高的轴上。

4、机器稳定运转的含义是指原动件(机器主轴)作等速转动。

5、机器作稳定运转，必须在每一瞬时驱动功率等于阻抗功率。

6、作往复运动或平面复合运动的构件可以采用附加平衡质量的方法使它的惯性力在构件内部得到平衡7、若机构中存在作往复运动或平面复合运动的构件，则不论如何调整质量分布仍不可能消除运动副中的动压力。

8、绕定轴摆动且质心与摆动轴线不重合的构件，可在其上加减平衡质量来达到惯性力系平衡的目的。

9、设计形体不对称的回转构件，虽已进行精确的平衡计算，但在制造过程中仍需安排平衡校正工序。

10、不论刚性回转体上有多少个平衡质量，也不论它们如何分布，只需要在任意选定两个平面内，分别适当地加平衡质量即可达到动平衡。

三、选择题1、有三个机械系统，它们主轴的最大角速度和最小角速度分别是：(1)1025转/秒，975转/秒;(2)512.5转/秒 487.5转/秒;(3)525转/秒 475转/秒;其中运转最不均匀的是______。

(1)A. (2)B. (3)C.2、在最大盈亏和机器运转速度不均匀系数不变前提下，将飞轮安装轴的转速提高一倍，则飞轮的转动惯量将等于原飞轮转动惯量的_ _____。

A.2B.1/2C.1/43、设机器的等效转动惯量为常数，其等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化如图示，可判断该机器的运转情况应是__._____。

A.匀速稳定运转B.变速稳定运转C.加速过程4、如果不改变机器主轴的平均角速度，也不改变等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化规律，拟将机器运转速度不均匀系数从0.10降到0.01，则飞轮的转动惯量将近似等于原飞轮转动惯量的___ _____。

机械的运转及其速度波动的调节1. 引言机械的运转速度波动是指机械在运转过程中出现的速度波动现象。

这种波动可能由于系统的不稳定性、外部干扰或运转部件的磨损等原因引起。

为了保证机械的正常运转，并满足生产需求，需要对机械的速度波动进行调节和控制。

本文将介绍机械的运转原理、速度波动的原因以及调节方法，以帮助读者理解和解决机械速度波动问题。

2. 机械的运转原理机械运转的基本原理是通过能源输入和运动传递来实现工作。

常见的机械运转方式有电动机驱动、液压驱动和气动驱动等。

在机械运转过程中，能源将被转化为机械运动，驱动机械部件完成特定的工作任务。

机械运转的速度由驱动力的大小和机械部件的传动比决定。

在理想情况下，机械运转的速度应保持恒定。

然而，在实际应用中，可能会出现速度波动的情况。

3. 速度波动的原因速度波动可能由多种原因引起，包括系统不稳定、载荷变化、外部干扰和机械部件磨损等。

3.1 系统不稳定性系统的不稳定性是速度波动的主要原因之一。

不稳定性可能来自于运动传递系统的设计或制造缺陷，也可能是由于负载不均匀或调节器故障导致的。

3.2 载荷变化载荷的变化也会导致机械速度波动。

当负载突然增加或减小时，机械的运转速度可能无法即时适应，导致速度波动。

3.3 外部干扰外部干扰是指来自机械周围环境的干扰，如振动、温度变化、电磁干扰等。

这些干扰会对机械的运转速度产生影响，导致速度波动。

3.4 机械部件磨损机械部件的磨损也是速度波动的常见原因。

随着机械的使用时间增加，机械部件可能会出现磨损，降低传动效率，从而导致速度波动。

4. 调节方法为了解决机械速度波动问题，需要采取合适的调节方法。

下面介绍几种常用的调节方法。

4.1 优化系统结构和设计在机械设计阶段就要考虑到系统稳定性的问题。

通过优化系统结构和设计，提高系统的稳定性和减小速度波动的可能性。

4.2 采用速度调节器速度调节器可以有效地控制机械的运转速度。

通过对电机或液压系统进行调节，可以实时监测并调整机械的运转速度，从而减小速度波动的幅度。

7《机械原理》机械的运转及其速度波动的调节《机械原理》是研究机械的运转及其速度波动调节的一门学科。

机械的运转及其速度波动的调节对于机械的工作效率和精度具有重要影响，因此掌握机械原理是非常重要的。

机械的运转是指机械在工作过程中的各种运动状态。

机械的运转方式可以分为平动、回转、滚动等多种形式，这些运动方式在机械工程中被广泛应用。

机械的运转是通过将输入能量转化为输出能量来完成各种工作任务的过程。

机械的速度波动是指机械在运转中由于各种原因引起的速度变化。

速度波动会对机械的工作效率和工作质量产生不利影响，因此需要对机械的速度波动进行调节和控制。

机械的速度波动调节可以通过多种方式实现，下面介绍几种常见的调节方法。

首先，可以通过改变机械的结构设计来减小速度波动。

例如，在一些机械中可以设置减震装置，用以减轻机械在运转时产生的震动和冲击，从而减小速度波动。

其次，可以通过加装速度波动控制装置来调节机械的速度波动。

这种控制装置可以根据机械运转时的速度波动情况进行自动调节，使得机械的速度保持在一个较为稳定的范围内。

此外，还可以通过改变机械的驱动方式来调节速度波动。

例如，在一些机械中可以采用变频调速的方法，通过改变电机的转速来调节机械的运转速度和速度波动。

另外，还可以通过使用精密传感器和控制系统来实现速度波动的调节。

这些传感器可以实时监测机械的运转速度，并将实时数据传输给控制系统，控制系统根据这些数据进行运算，从而实现对机械速度波动的调节。

在进行机械的运转及其速度波动调节时，需要注意以下几点。

首先，需要对机械的运转过程进行全面的分析和研究，了解机械在不同运转状态下的速度波动情况，为调节提供依据。

其次，需要对机械的结构和工作原理进行深入了解，以便能够根据具体情况选择适合的调节方法和措施。

最后，进行调节时需要进行实际测试和实验，以确保调节效果的准确性和可靠性，同时也需要对调节过程中的安全性和可行性进行充分考虑。

总之，机械的运转及其速度波动调节是机械工程中的重要内容，通过合理的调节方法和措施可以改善机械的工作效率和精度，提高机械的整体性能和可靠性。

研究的内容及目的研究单自由度机械系统在外力作用下的真实运动规律确定原动件的真实运动规律，为机构运动分析作准备因为原动件的运动规律决定了单自由度机械系统的所有运动构件的运动规律。

故确定了原动件的运动规律，则其他各构件运动规律经运动分析可知。

研究机械运转速度波动产生的原因及其调节方法降低机械的速度波动的幅度机械系统的运转从开始到停止的全过程可分为三个阶段机械原动件的角速度随时间变化情况根据动能定理：启动阶段EE E W W W W G f r d ∆=-=±--0EE E W W c d ∆=-=-0空载起动作用在机械系统上的外力在任一时间间隔内所作的功，应等于机械系统动能的增量。

0 0E E W W W f d r >>=加速运动—原动件的速度由零逐渐上升至正常工作的ωm 速度稳定运转阶段的状况有：匀速稳定运转：ω＝常数tω稳定运转周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+T)起动非周期变速稳定运转停止ωmt ω稳定运转起动停止匀速稳定运转时，速度不需要调节后两种情况由于速度的波动，会产生不良后果,需要调节稳定运转阶段T ωm i tω稳定运转起动停止ωm 1ωm 2机械的运转过程及特征速度波动产生的不良后果：在运动副中引起附加动压力，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速度波动调节的方法:对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个质量较大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节本章主要讨论周期性速度波动用飞轮调速方法周期性变速稳定运转: 00=-=-E E W W c d 运动周期(运动循环)在一个运动循环以及整个稳定运转阶段中，输入功等于阻抗功(总耗功)c d W W =但在一个周期内任一时间间隔中，输入功与总耗功不一定相等匀速稳定运转：在任一时间间隔中c f rd W W W W =+=每一个运动周期的始末速度相等ωm t ω稳定运转起动停止稳定运转阶段机械的运转过程及特征实际机械中，大部分机器都具有周期性运动循环的特性一个运动循环，对应机器主轴的一转(冲床)两转(四冲程内燃机)数转(轧钢机)几分之一转(铣床)稳定运转阶段停车阶段0 =d W 驱动力撤去为快速停车，机器通常加有制动装臵0<-=-E E W W c d —原动件的速度从正常工作速度下降到零启动、停车一般为过渡阶段，通常机械是在稳定运转阶段工作为研究机械系统的真实运动规律，必须首先建立机械系统运动方程式—外力与运动参数间的函数关系式例曲柄滑块机构（简单机械系统）根据(质点系)动能定理：各外力的功等于动能的增量。