飞轮转动惯量计算公式详细介绍

安装在机器回转轴上的具有较大转动惯量的轮状蓄能器。当机器转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。飞轮可以用来减少机械运转过程的速度波动。具有适当转动惯量、起贮存和释放动能作用的转动构件，常见于机器、汽车、自行车等，具有较大转动惯量的轮状蓄能器。

飞轮的功能

①将发动机作功行程的部分能量储存起来，以克服其他行程的阻力，使曲轴均匀旋转。

②通过安装在飞轮上的离合器，把发动机和汽车传动系统连接起来。

③装有与起动机接合的齿圈，便于发动机起动。

飞轮的功用

在曲轴的动力输出端，也就是连变速箱和连接做功设备的那边。飞轮的主要作用是储存发动机做功冲程外的能量和惯性。四冲程的发动机只有做功一个冲程吸气、压缩、排气的能量来自飞轮存储的能量。平衡纠正一下不对，发动机的平衡主要靠去轴上的平衡块单缸机专门有平衡轴。

飞轮具有较大转动惯量。由于发动机各个缸的做功是不连续的，所以发动机转速也是变化的。当发动机转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来;当发动机转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。飞轮可以用来减少发动机运转过程的速度波动。

装在发动机曲轴后端，具有转动惯性，它的作用是将发动机能量储存起来，克服其他部件的阻力，使曲轴均匀旋转;通过安装在飞轮上的离合器，把发动机和汽车传动连接起来;与起动机接合，便于发动机起动。并且是曲轴位置传感和车速传感的集成处。

在作功行程中发动机传输给曲轴的能量，除对外输出外，还有部分能量被飞轮吸收，从而使曲轴的转速不会升高很多。在排气、进气和压缩三个行程中，飞轮将其储存的能量放出来补偿这三个行程所消耗的功，从而使曲轴转速不致降低太多。

除此之外，飞轮还有下列功用：飞轮是摩擦式离合器的主动件；在飞轮轮缘上镶嵌有供起动发动机用的飞轮齿圈；在飞轮上还刻有上止点记号，用来校准点火定时或喷油定时，以及调整气门间隙。

飞轮转动惯量计算公式

轮形飞轮

图中，这种飞轮由轮毂、轮辐和轮缘三部分组成。由于与轮缘相比，其它两部分的转动惯量很小，因此，一般可略去不计。这样简化后，实际的飞轮转动惯量稍大于要求的转动惯量。若设飞轮外径为D1，轮缘内径为D2，轮缘质量为m，则轮缘的转动惯量为

当轮缘厚度H 不大时，可近似认为飞轮质量集中于其平均直径D 的圆周上，于是得

式中， m D2 称为飞轮矩 ，其单位为kg·m2。知道了飞轮的转动惯量 ，就可以求得其飞轮矩。当根据飞轮在机械中的安装空间，选择了轮缘的平均直径D后，

即可用上式计算出飞轮的质量 m 。 若设飞轮宽度为B （m），轮缘厚度为H（m），平均直径为D（m），材料密度为ρ（kg·m3），则

在选定了D并由式（10.28）计算出m后，便可根据飞轮的材料和选定的比值H/B由式（10.30）求出飞轮的剖面尺寸H和B，对于较小的飞轮，通常取H/B≈2，对于较大的飞轮，通常取H/B≈1.5。

由式（10.29）可知，当飞轮转动惯量一定时，选择的飞轮直径愈大，则质量愈小。但直径太大，会增加制造和运输困难，占据空间大。同时轮缘的圆周速度增加，会使飞轮有受过大离心力作用而破裂的危险。因此，在确定飞轮尺寸时应核验飞轮的最大圆周速度，使其小于安全极限值。

盘形飞轮

当飞轮的转动惯量不大时，可采用形状简单的盘形飞轮，如图所示。

设m ，D和B分别为其质量、外径及宽度，则整个飞轮的转动惯量为

当根据安装空间选定飞轮直径D后，即可由该式计算出飞轮质量m 。又因

，故根据所选飞轮材料，即可求出飞轮的宽度B为