机械的调速和平衡
机械设计基础-第八章平衡和调速
显然，动能变化量相同时，飞轮的转动惯量越大，角速度 波动越小。
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2、非周期性速度波动
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措施：安装转动惯量较大的回转件——飞轮（转动惯量较大 的盘形零件）。 原理：盈功时飞轮储存能量，飞轮的动能增加，使主轴 角速度上升的幅度减小； 亏功时飞轮释放其能量，飞轮动能减少，使主轴 角速度下降的幅度减小
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机械设计基础
之
第八章 调速和平衡
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机械原理第八章机械的运转及其速度波动的调节
机械原理第八章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转是指在特定的工作条件下，机械设备能够按照预定的方式进行工作。
而机械的速度波动是指机械在工作过程中发生的速度变化。
机械的运转及其速度波动的调节是保证机械设备正常运行、提高工作效率的重要环节。
本文将探讨机械的运转原理和调节方法。
一、机械的运转原理机械的运转原理是基于动力学原理，通过力的作用使机械设备产生运动。
机械的运转可以分为旋转和往复两种方式。
旋转运动即物体围绕一个轴线旋转，常见的旋转运动包括发动机的曲轴、电机的转子等。
往复运动即物体沿着直线来回运动，比如活塞的运动。
机械的速度波动是由于各种因素的干扰造成的。
主要的干扰因素有负载的变化、齿轮与链条传动的误差、电机运行过程中的震动等。
这些因素会导致机械的速度产生波动，使机械设备无法稳定运行。
二、机械的速度波动调节方法1.选择合适的传动装置传动装置是机械设备中重要的组成部分，合适的传动装置可以减小速度的波动。
在选择传动装置时应注意传动精度和传动效率。
齿轮传动和皮带传动是常用的传动形式，齿轮传动具有较高的传动精度，皮带传动可以减小传动过程中的冲击。
2.加强负载的稳定性负载的变化是速度波动的主要原因之一，因此加强负载的稳定性可以减小速度的波动。
可以通过增加惯性、增加负载惯性矩阵或通过减少负载的冲击来实现。
此外，还可以通过附加负载来提高机械的稳定性。
3.控制电机的运行电机是机械设备的重要部件，通过控制电机的运行可以减小速度的波动。
在控制电机运行时，可以采用电子调速器、变频调速器等控制方式。
这些设备可以根据负载情况来控制电机的转速，使其保持稳定。
4.做好动平衡机械设备的动平衡是保证机械运转稳定的关键。
通过对设备进行动平衡可以减小速度波动。
动平衡包括静平衡和动平衡两种，静平衡是指使旋转机械设备处于静止状态下，各部件受力平衡；动平衡是指使旋转机械设备在运转状态下，各部件受力平衡。
5.定期维护机械设备定期维护是保持机械设备运转正常的重要手段，通过定期检查和保养可以发现机械设备的故障并及时修复，减小速度波动的出现。
飞轮的调速原理
飞轮的调速原理飞轮调速原理是机械传动中常用的调速方式之一，它利用飞轮的惯性作用来平衡负载的变化，从而使机器的输出速度保持稳定。
下面将从飞轮的基本原理、调速机构和工作过程三个方面详细介绍飞轮调速的原理。
一、飞轮的基本原理飞轮是一种具有高速旋转惯性的机械装置，通常由涡轮、转轮等组成。
其基本原理是物体在运动时具有惯性，根据牛顿第一定律，如果外力作用于一个物体时，如果没有任何外力作用于它，它将继续沿原来的轨道直线运动。
因此，飞轮通过旋转产生的惯性作用可以平衡负载的变化。
二、调速机构根据不同的机械传动，飞轮调速机构可以分为两种：机械调速和液压调速。
1.机械调速机械调速采用机械连接器来平衡负载的变化。
例如，在纺织机械中，一些飞轮通过钢带或链条连接到某些轴，当负载变化时，这个机构使飞轮的角速度发生变化，从而使整个机器的输出速度保持稳定。
2.液压调速液压调速采用流体力学的原理平衡负载的变化。
例如，在某些水泵中，当流量变化时，调速器控制阀门的开度，以便调整飞轮的角速度，从而使水泵的输出流量保持稳定。
三、工作过程在运行过程中，飞轮调速系统一般分为三个阶段：加速阶段、稳定阶段和减速阶段，具体如下：1.加速阶段：当机器处于刚开始运转时，需要加速到设定的速度。
在这个阶段，调速器会打开流量阀，增加输入能量，使飞轮逐渐加速。
2.稳定阶段：当机器达到设定的速度时，调速器会调整流量阀门，在旋转的飞轮上产生滞后力，平衡负载的变化，使机器的输出速度保持稳定。
3.减速阶段：当机器需要停机时，调速器将关闭流量阀门，飞轮因阻力停止逐渐减速，完成整个工作过程。
总之，飞轮调速原理是一种普遍应用于机械传动中的调速方式，其基本原理是利用飞轮惯性作用平衡负载的变化，通过机械或液压机构完成调速的过程。
对于工程师和机械师来说，了解飞轮调速原理非常重要，可以有效地解决机器负载变化带来的问题。
《机械原理》试题及答案
《机械原理》试题及答案试题 13、转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。
一、选择题（每空 2 分，共 10 分）4、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。
1、平面机构中，从动件的运动规律取决于D。
A 、从动件的尺寸B 、机构组成情况C 、原动件运动规律D 、原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm ，80mm ，100mm ，当以 30mm 5、在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为 2，则称为差动轮系，若其自由度为 1，则称其为行星轮系。
6、装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。
7、棘轮机构的典型结构中的组成有：摇杆、棘爪、棘轮等。
三、简答题（15 分）1、什么是构件？的杆为机架时，则该机构为A 机构。
答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的A 、双摇杆B 、双曲柄C 、曲柄摇杆单位体。
2、何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从 D 、不能构成四杆机构动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动，3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用C时，既无柔性冲击也无刚性冲击。
A 、一次多项式运动规律B 、二次多项式运动规律C 、正弦加速运动规律D 、余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是B 。
A 、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡B 、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来机构的这种传动角为零的位置称为死点。
3、用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m ）超过了被切齿轮的啮合极限点 N 1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。
机械的平衡及调节
第十四章机械的平衡及调节回转体平衡和机械调速是两个不同的机械动力学问题。
在机械设计中，特别是设计高速机械和精密机械时必须予以考虑。
§14—1机械平衡的目的、分类及方法1.目的：机械运动时，各运动构件由于制造、装配误差，材质不均等原因造成质量分布不均，质心做变速运动将产生大小及方向呈周期性变化的惯性力。
（1）在构件运动副中引起附加动压力。
（2）加剧运动副磨损，降低机械效率。
（3）降低构件有效承载能力，缩短寿命。
（4）引起机器及基础产生强迫振动，影响机械工作质量。
（5）当震动频率接近系统的共振范围时，将会波及到周围的设备及厂房建筑。
对于高速、重型和精密机械，惯性力的不良影响更为严重。
为了完全或部分消除这些不良影响，需设法减少或消除惯性力，这就是机械的平衡问题，也是机械平衡的目的所在2.分类：1).转子平衡转子平衡问题：绕固定轴线回转的构件的惯性力和惯性力矩的平衡问题。
刚性转子的平衡问题：转子转速低于一阶临界转速，挠曲线变形忽略挠性转子的平衡问题：转子转速高于一阶临界转速，其旋转轴线的挠曲线的变形不能忽略。
2)．机构平衡机构的平衡问题：对整个机构而言，所有构件的惯性力和惯性力矩，可以合成为通过机构总重心的总惯性力和总惯性力矩。
它们可被部分或完全地平衡。
有关它们的平衡问题即为机构的平衡问题。
机构的平衡：为了减小或消除机构中各构件的惯性力和惯性力矩所引起的振动、附加动压力和减小输入转矩波动而采用的改善质量分布、附加机构等的措施，称为机构的平衡，如内燃机曲柄连杆机构等的平衡。
3.研究机械平衡的方法计算法：图解法与解析法。
图解法简单方便；解析法计算结果准确，它们皆用在各不平衡质量大小及质心位置已知的情况下。
试验法则适用于各平衡质量大小及质心位置未知的情况下或虽经计算法加平衡配重平衡，但实际由于材质不均匀、安装制造误差等原因，往往仍达不到预期的要求时，可用试验法平衡之。
这里主要阐述图解法。
§14—2 转子的平衡一、转子平衡的分类1.概念：由于转子结构不对称、材质不均匀、制造和安装误差等原因，均会引起偏心(质心偏离形心)。
机械的运转及其速度波动的调节
机械的运转及其速度波动的调节机械的运转速度对于整个生产过程至关重要，而速度的波动会对生产效率和产品质量产生影响。
因此，调节机械的运转速度以及控制速度波动是非常重要的。
首先，要确保机械的运转速度稳定。
在调试机械设备时，需要确保各个部件都处于良好状态，特别是动力源和传动部件。
一旦发现问题，需要及时进行维修和更换，以确保机械的稳定运转。
其次，对于一些需要频繁调整速度的机械设备，可以采用自动控制系统来进行调节。
通过监控传感器或者电子设备，可以实时地调节机械的运转速度，以满足生产需求。
另外，对于一些特殊的生产工艺，可能需要更精准的速度控制。
这时，可以采用先进的调速设备，如变频器或者伺服电机，来实现精准的速度调节，以适应生产过程的需求。
在实际生产中，往往还会出现速度波动的情况，这可能是由于负载变化、传动部件磨损等原因导致的。
为了应对这种情况，可以采用一些控制策略，如PID调节器，来对速度波动进行补偿，以保持机械设备的稳定运转。
总的来说，机械设备的速度调节是一个复杂而又重要的问题，需要综合考虑机械设备本身的特点、生产过程的需求以及控制技术的应用。
只有合理地调节和控制机械的运转速度，才能保证生产过程的稳定、高效，同时也能提高产品的质量和降低能源消耗。
由于机械的运转速度对于生产过程至关重要，因而速度的波动会对整个生产过程产生重要的影响。
控制机械的运行速度以及调节速度波动是非常关键的，而这些都与机械设备的性能、控制系统和调节手段有密切关系。
首先，我们需要详细了解机械设备的性能特点，包括其工作原理、动力源、传动部件以及负载特性等。
不同类型的机械设备有着不同的运转特点，一些设备可能对速度波动非常敏感，而另一些设备则需要更大的速度范围。
因此，必须全面了解机械设备的工作原理，才能够采取有效的控制措施。
其次，控制系统在调节机械的运转速度中扮演着非常重要的角色。
传感器、执行器、控制器等部件构成了控制系统，可以实时地监测机械设备的运转状态，并且提供及时的反馈和控制。
机械的运转及其速度波动的调节
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。
机械设计基础第2版朱龙英主编课后习题答案完整版
《机械设计基础》习题解答目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承--------------------------------------------------50第十三章滑动轴承------------------------------------------------ 56第十四章联轴器和离合器-------------------------- 59第十五章弹簧------------------------------------62第十六章机械传动系统的设计----------------------65第0章绪论12-3机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。
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第15章 机械的调速和平衡作业习题
题15-1 机械产生速度波动的主要原因是什么？速度波动会引起什么后果？
题15-2 周期性和非周期性速度波动的区别在哪里？一般采用什么方法进行调节？ 题15-3 为什么用飞轮可以调节周期性速度波动？加大飞轮的转动惯量能否使机械达到匀速运转的状态？
题15-4 为什么要对转子进行平衡？
题15-5 仅经过静平衡校正的转子是否能满足动平衡的要求？经过动平衡校正的转子是否能满足静平衡的要求？为什么？
题15-6 在动平衡计算或试验时，为什么要选两个平衡面？一个或三个平衡面可否？为什么？
题15-7 某机组主轴上作用的驱动力矩va M 为常数，它的一个运动循环中阻力矩的变化如下图(a)所示。
已知ωm =25 rad/s ，不均匀系数δ=0.04。
试求：1.主轴的最大角速度max ω和最小角速度min ω；2.驱动力矩va M 的大小；3.最大盈亏功W y ；4.飞轮的转动惯量F J 。
题15-7图
题15-8 如图15-7所示，某冲床的一个循环运转的总时间为T ＝t 1+t 2，其中t 1为冲床空转时间，t 2为冲床工作时间，且t 1/t 2＝3；P 1为冲床空转时所消耗的功率，P 2为冲床工作时间内所消耗的功率，而P 2/P 1＝6，不均匀系数为δ。
求该冲床所需电动机功率P 和最大盈亏功W y 。
题15-9 下图所示的盘形构件有四个偏心质量位于同一转动平面内，它们的大小及其质心至转动轴线的距离分别为：m 1=50g 、m 2=70g 、m 3=80g 、m 4=100g ；r 1=r 4=100mm 、r 2=200mm 、r 3=150mm 。
设欲加平衡质量m 的质心至转动轴线的距离r =150mm ，试求平衡质量m 的大小和方位角。
题15-9图
题15-10 下图所示回转构件的各偏心质量m 1=100g 、m 2=150g 、m 3=200g 、m 4=100g ，它们的质心至转动轴线的距离分别为r 1=400mm 、r 2=r 4=300mm 、r 3=200mm ，各偏心质量所在平面间的距离为200342312===l l l mm ，各偏心质量的方位角012120=α，02360=α、03490=α。
如加在平衡面T ′和T ″中的平衡质量m ′及m ″的质心至转动轴线的距离分别为r ′和r ″，且r ′=r ″=500mm ，试求m ′和m ″的大小及方位。
题15-10图。