十八章机械系统的动力学分析 《机械设计基础》教案(机电专业60学时) △ 所以,有 6 0 m(.+JR 由于对某一具体机械而言,△Wm、m及J都是确定的,故由上式可知,在机械上安装 一具有足够大的转动惯量J的飞轮后,可以使δ下降到许可的范围之内,满足工程的需要,达 到调节机械波动的目的。 飞轮在机械中的作用,实质上相当于一个能量储存器。由于其转动惯量很大,当机械出现盈 亏时,飞轮可以以动能的方式将多余的能量储存起来,以减小主轴转速上升的幅度;反之,飞轮 又可以释放其储存的能量,使主轴角速度下降的幅度减小。 b.J的近似计算 由ds[o6]和d= 得出 O4(e+Jo 如果J<<JF,则J可以忽略不计,近似得到 900△ 以n代替,有: T'n[8 由此可知当m与n-定时,J与δ的变化成一等边双曲线 如图乐示 可以看出 1)当△H和δ一定,飞轮转动惯量J与其转速n呈平方反比 为了减小飞轮尺寸,所以飞轮应该裝在高速轴上。 2)当飞轮转动惯量J与其转速n一定时,ΔWm和δ成正比,即机械系统运转越不均匀 331
第十八章 机械系统的动力学分析 《机械设计基础》教案（机电专业 60 学时） 331 = 2 ( ) e F m J + J 所以，有： ( ) 2 max m e F J J W + = 由于对某一具体机械而言， Wmax 、 m 及 e J 都是确定的，故由上式可知，在机械上安装 一具有足够大的转动惯量 F J 的飞轮后，可以使 下降到许可的范围之内，满足工程的需要，达 到调节机械波动的目的。 飞轮在机械中的作用，实质上相当于一个能量储存器。由于其转动惯量很大，当机械出现盈 亏时，飞轮可以以动能的方式将多余的能量储存起来，以减小主轴转速上升的幅度；反之，飞轮 又可以释放其储存的能量，使主轴角速度下降的幅度减小。 b. F J 的近似计算 由 ≤[ ]和 ( ) 2 max m e F J J W + = 得出： [ ] 2 max m F W J = — e J 如果 e J << F J ，则 e J 可以忽略不计，近似得到： [ ] 2 max m F W J = 以 n 代替 m 有: [ ] 900 2 2 max n W J F = 由此可知,当 Wmax 与 m 一定时， F J 与 的变化成一等边双曲线， 如图所示。 可以看出： 1）当 Wmax 和 一定，飞轮转动惯量 F J 与其转速 n 呈平方反比。 为了减小飞轮尺寸，所以飞轮应该装在高速轴上。 2）当飞轮转动惯量 F J 与其转速 n 一定时， Wmax 和 成正比，即机械系统运转越不均匀
十八章机械系统的动力学分析 《机械设计基础》教案(机电专业60学时) Wma越大 3)加装飞轮只能使波动程度下降。当[δ]取值过小时,飞轮会过大。 过分追求机械运转的均匀性,会使飞轮笨重,成本增加,我们也不可能依靠加大飞轮的转动 惯量使机械系统的运转绝对均 三、非周期性速度波动及调节 如果在机械得运转过程中,等效力矩M。=M一M得变化是非周期性的,则机械运动就 出现非周期性的速度波动,从而破坏机械的稳定性运转状态。若在长时间内出现M>M,则 机械运转的速度会不断升高,从而导致产生所谓的“飞车”现象,使机械破坏。反之,若出现 M<M,则机械会逐渐停止运转。为了避免上述两种情况的发生,必须对非周期性的速度波 动进行调节,使机械保持稳定的运转 对于用电动机作为原动机的机械,可以利用电动机本身所具有的“自调性”来保证机械的稳 定运转。 但是,对于用内燃机、气轮机等,我们就 必须采用一种专门的调节装置一一调速器来 进行调节,如图所示。 图中离心球2的支架1与发动机轴相连, 油箱供油 发动机用油 窝心球铰接在支架1上,并通过连杆3与活塞 杆4相连。在稳定运转工作状态下,发动机轴 的平均角速度ω保持不变。由油箱供给的油,通过增压泵7增压后,一部分输送到发动机中去 另一部分则经过油路a及活塞4回油孔间的通道进λ调节油缸6,再经油路b回到油泵进口处 当由于外界工作条件变化而引起工作阻力矩减小时,发动机的转速ω将增高,这时离心球2将由 于离心力的增大而向外摆动,于是通过连杆3而推动活塞4向右移动,从而使活塞4部分封闭的 332
第十八章 机械系统的动力学分析 《机械设计基础》教案（机电专业 60 学时） 332 Wmax 越大。 3）加装飞轮只能使波动程度下降。当[ ]取值过小时，飞轮会过大。 过分追求机械运转的均匀性，会使飞轮笨重，成本增加，我们也不可能依靠加大飞轮的转动 惯量使机械系统的运转绝对均匀。 三、非周期性速度波动及调节 如果在机械得运转过程中，等效力矩 Me = M d —Mr 得变化是非周期性的，则机械运动就 出现非周期性的速度波动，从而破坏机械的稳定性运转状态。若在长时间内出现 M d > Mr ，则 机械运转的速度会不断升高，从而导致产生所谓的“飞车”现象，使机械破坏。反之，若出现 M d < Mr ，则机械会逐渐停止运转。为了避免上述两种情况的发生，必须对非周期性的速度波 动进行调节，使机械保持稳定的运转。 对于用电动机作为原动机的机械，可以利用电动机本身所具有的“自调性”来保证机械的稳 定运转。 但是，对于用内燃机、气轮机等，我们就 必须采用一种专门的调节装置——调速器来 进行调节，如图所示。 图中离心球 2 的支架 1 与发动机轴相连， 离心球铰接在支架 1 上，并通过连杆 3 与活塞 杆 4 相连。在稳定运转工作状态下，发动机轴 的平均角速度 保持不变。由油箱供给的油，通过增压泵 7 增压后，一部分输送到发动机中去， 另一部分则经过油路 a 及活塞 4 回油孔间的通道进入调节油缸 6 ，再经油路 b 回到油泵进口处。 当由于外界工作条件变化而引起工作阻力矩减小时，发动机的转速 将增高，这时离心球 2 将由 于离心力的增大而向外摆动，于是通过连杆 3 而推动活塞 4 向右移动，从而使活塞 4 部分封闭的