§7-1机械运转速度波动调节的目的和方法驱动力与输入功：机器要能运转，必须有动力，这个动力就是驱动力，它由原动机提供，如电动机、内燃机、蒸气轮机等。则驱动力做的功就是输入功。工作阻力与输出功：机器的作用就是靠它的执行机构完成传递运动、力、物料、信息等任务，那么这个过程中肯定会收到各种各样的力的作用，这个力称为工作阻力，则工作阻力做的功就是输出功。盈功与亏功：在某一个时间段内，输入功与输出功的大小可能由三种情况：输入功大于输出功时，多于的部分就称作盈功；输入功小于输出功，小的部分就称作亏功；如果两者相等，在输入刚好等于输出，刚好平衡。速度波动的原因：机器运转的时，在某阶段出现盈功，也就是输入的功克服工作阻力做功外还有盈余，这时候运动件的动能增加，速度也就增加。相反出现亏功时，输入功小于输出功，运动件只能释放自己的动能来补偿，这样，其自身速度就下降了。所以，机器运转中盈功亏功的出现是导致运动件速度波动的根本原因。如果输入功等于输出功，能量平衡，速度不变。机械运转速度的波动的危害：①运动副中产生附加的动压力（惯性力）②机械振动③降低机械的寿命、效率和工作可靠性机械速度波动的调节：采取措施把机械运转速度波动控制在容许范围之内，以减小其产生的不良影响，称为机械速度波动的调节。一、周期性速度波动周期性速度波动的重要特征：在一个整周期中，驱动力所作的输入功与阻力所作的输出功是相等的。但是在周期中的某段时间内，输人功与输出功却是不相等的（如图所示），因而出现速度的波动。调节方法：调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上一个转动惯量很大的回转件——飞轮。飞轮平衡原理：盈功时飞轮转速略增并将多余的功以动能的形式储存起来，使机械的速度上升较慢；亏功时飞轮转速略减并将储存的能量释放出来以补充驱动力功的不足，使机械的速度下降较慢；从而把速度波动控制在允许的范围内。图7-1中实线为安装飞轮调节后的速度曲线。二、非周期性速度波动非周期性速度波动：在机械运转过程中，由于机械驱动力或阻力的不规则变化等原因使机械动能的平衡关系遭到破坏，因而使机械的运转速度发生不规则的随机变化。非周期性速度波动的危害：如果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。调节方法：安装调速器。通过调速器，可以使驱动力作的功和阻力作的功趋于平衡，以使机械重新恢复稳定运转。§7-2飞轮设计的近似方法机械运转速度不均匀系数：机械运转的平均速度是一个绝对量，不能反应高速和低速之间的差别，所以采用角速度的变化量和其平均角速度的比值来反映机械运转的速度波动程度，这个比值以δ表示，称为机械运转速度不均匀系数。由上式可知，越小，主轴越接近匀速转动，机械运转就愈平稳。各种不同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。下表列出了一些常用机械运转不均匀系数的许用值。常用机械运转速度波动系数的许用值[d]飞轮设计的原理：对于一个转动刚体飞轮，设其最大角速度ωmax、最小角速度ωmin对应的机械的动能分别为最大动能Emax、最小动能Emin。Emax与Emin之差表示一个周期内动能的最大变化量。利用能量守恒基本定律，它是由最大盈功或最大亏功转化而来的。机械在一个周期内动能的最大变化量称为最大盈亏功Amax，即§7-2飞轮设计的近似方法§7-2飞轮设计的近似方法能量指示图是一个封闭的台阶形折线矢量图形。按一定比例从o点出发，用矢量线段依次表示相应的盈亏功Aab、Abc、Acd、Ade和Aea′，盈功为正，其箭头向上；亏功为负，箭头向下。由于在一个循环的起始位置与终了位置处的动能相等，故能量指示图的首尾应在同一水平线上。图中最高点d和最低点a就是最大动能和最小动能处，对应于ωmax和ωmin，a、d二位置动能之差就是其最大盈亏功Amax。§7-3飞轮主要尺寸的确定当按照机器的结构和空间位置选定轮缘的平均直径Dm之后，由式(7-8)便可求出飞轮的质量m。设轮缘为矩形断面，它的体积、厚度、宽度分别为V(m3)、H(m)、B(m)，材料的密度为ρ(kg/m3)，则m=Vρ=πDmHBρ(7-9)选定飞轮的材料与比值H/B之后，轮缘的截面尺寸便可求出。对于外径为D的实心圆盘式飞轮，由理论力学知选定圆盘直径D，便可求出飞轮的质量m。选定材料之后，便可求出飞轮的宽度B。飞轮的转速越高，其轮缘材质产生的离心力越大，当轮缘材料所受离心力超过其材料的强度极限时，轮缘便会爆裂。为了安全，在选择平均直径Dm和外圆直径D时，应使飞轮外圆的圆周速度不大于以下安全数值：对于铸铁飞轮vmax<36m/s对于铸钢飞轮vmax<50m/s应当说明，飞轮不一定