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第七章机械速度波动的调节7.1机械速度波动调节的目的和方法7.2机械运转的平均速度和不均匀系数7.1机械速度波动调节的目的和方法机械工作时，不仅受驱动力的作用，同时也受各种阻力的作用。在机械工作的某个时间段内，驱动力所作的功与各种阻力所作的功相比，不同的比值对速度的变化是不同。（1）恒功当驱动力所作的功等于阻力所作的功时，称为恒功，则机械为匀速运动；（2）盈功当驱动力所作的功大于阻力所作的功时，称为盈功，则机械作增速运动；（3）亏功当驱动力所作的功小于阻力所作的功时，称为亏功，则机械作减速运动。当机械工作速度发生变化时，机械中将产生附加的动载荷，会造成机械的振动，这样会降低机械的效率、可靠性和精度，影响机械零件的强度和寿命等。一般来说，机械速度的波动对机械将产生不良后果，应加以控制。7.1.1周期性速度波动7.1.2非周期性速度波动7.1.1周期性速度波动当外力（驱动力和阻力）作周期性变化时，机械的运动速度（如主轴的角速度）也会作周期性的波动。另外，在一个运动周期T内，当驱动力所作的功与阻力所作的功相等时，以主轴回转为例，角速度的波动如图所示。由图可见，在周期中的某个时刻，驱动力所作的功与阻力所作的功并不相等，因而造成了速度的波动，但速度的平均值还是稳定在一定值上。对于周期性速度波动，调节的主要方法是在机械中加入一个转动惯量很大的回转件――飞轮，以增加系统的转动惯量来减小速度变化的幅度。由飞轮动能的变化计算式得，在动能变化值相同时，飞轮的转动惯量J越大，角速度ω的波动越小。上图中虚线为没有安装飞轮时的速度波动，实线是安装飞轮后的速度波动。7.1.2非周期性速度波动当外力（驱动力和阻力）的变化是随机的、不规则的，没有一定的周期性时，机械和速度也呈非周期性波动。当盈功过多时，速度可能变得太快；当亏功过多时，速度可能变得太慢。为此，必须调节驱动力作功和阻力作功的比值，此时飞轮已不能满足要求，只能采用特殊的装置使驱动力所作的功随阻力作功的变化而变化，并使两两功稳于平衡，以使机械平稳运转。这种特殊的装置称为调整器。左图所示为机械式离心调整器的工作原理简图。汽轮机的输入功与供汽量的大小成正比。当负荷减小时，汽轮机的主轴转速升高，由于离心力的作用，N滑块上升，并由杆机构带动进汽节流阀使进汽量减少，即减少输入功。反之则增大进汽量，从而使输入功与输出功趋于平衡，以保证速度的稳定。机械式调速器体积大、灵敏度低，现多数已改由自动控制系统来实现。7.2机械运转的平均速度和不均匀系数若已知机械主轴角速度随时间变化的规律时，一个周期角速度的实现平均值ωm为：一般来说ωm的变化规律较复杂，为了便于计算，在工程上实现平均值ωm计算式改为式中ωmax和ωmin分别为机械的最大角速度和最小角速度。为了衡量机械速度波动的相对程度，引入不均匀系数δ，即若已知ωm和δ，则各种不同的机械对速度的波动有不同的要求，即根据设计要求规定不同的不均匀系数δ的许用值。几种常见机械的不均匀系数的取值范围见下表。