机械原理 第3版 作者 刘会英 总09--机械系统动力学设计.PPT

2. 不平衡惯性力的利用 F1=m1 ?2 r1 、F2=m2 ?2 r2， F3=m3 ?2 r3, 可表达为 Pi =mi ?2 ri , i=1 、2…。 因F1、F2 、F3不在同一回转面内， 故会形成一惯性力偶。 须满足平衡条件： 动平衡实验： 许用不平衡量： ——经平衡实验的转子，允许残存的不平衡量。 1. 完全平衡 使机构的总惯性力恒为零。 2. 部分平衡 六杆机构的部分平衡法 第二章 机构的结构分析 第九章 机械系统动力学设计 第九章 机械系统动力学设计 第一节 机械的质量平衡与功率平衡 第二节 基于质量平衡的动力学设计 第三节 基于功率平衡的动力学设计 本章内容提要 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： 活动构件质量分布不均、不对称 产生惯性力或惯性力偶矩 生产阻力变化 速度产生波动 振 动 将惯性力或惯性力偶矩限定在允许范围内 使构件质量参数合理分布 改善机构或结构设计使主轴稳定运转 机械的质量平衡 机械的功率平衡 将速度波动限定在允许范围内 第一节 机械的质量平衡与功率平衡 一、机械平衡的目的 1. 不平衡惯性力的危害 增大运动副中的摩擦，降低效率； 增大构件中的内应力，降低寿命； 引起振动，甚至产生共振。 对于作往复移动或平面往复运动的构件所产生的惯性力的合力 和合力偶的平衡。 二、机械平衡的内容 1. 转子的平衡 转子—— 绕固定轴回转的构件。 刚性转子的平衡 刚性转子——本身产生的弹性变形很小。 转子的静平衡—— 要求转子的惯性力达到平衡。 转子的动平衡—— 要求转子的惯性力及惯性力矩均达到平衡。 挠性转子的平衡 挠性转子—— 工作过程中会产生较大弯曲变形的转子。 —— 机械在机座上的平衡。 2. 机构的平衡 第二：研究机械运转速度波动产生的原因及其调节方法。 三、研究机械运转及速度波动调节的目的 原动件运动规律 作用于机械上的外力 各构件的尺寸、质量 各构件的转动惯量 受 影响 研究两个问题： 第一：研究单自由度机械系统在外力作用下的真实运动规律。 t ? 2T 四、机械运动过程的三个阶段? 机械的运转速度波动，但平均速度保持稳定。 系统的动能保持稳定。 外力对系统做功在一个波动周期内为零(Wd-Wr=0)。 1.起动阶段 外力对系统做正功(Wd-Wr 0)， 系统的动能增加(E =Wd-Wr)， 机械的运转速度上升。 2.稳定运转阶段 3.停车阶段 驱动力为零 (Wd = 0) ，系统由正常工作速度逐渐减速，直到停止 (E = -Wr) 。 例如三相异步电动机的驱动力是其转动速度的函数。 生产阻力与运动参数的关系决定于机械的不同工艺过程，如车床的生产阻力为常数，鼓风机、离心机的生产阻力为速度的函数，曲柄压力机的生产阻力是位移的函数等。 五、作用在机械上的驱动力和生产阻力 驱动力 由原动机产生，它通常是机械运动参数（位移、速度或时间）的函数——原动机的机械特性。 ? ?n ? ?0 平衡范围：轴向宽度与直径之比b / D 0.2 的转子。 加一平衡质量m b,，回转半径 rb， 产生的离心惯性力为 F b=mb ?2 r b。 已知偏心质量m1 、m2 、m3，其回转半径 r1、 r2 、r3。 当角速度为? 时，产生的离心惯性力为 m1 m2 m3 r3 r1 r2 F1 F2 F3 rb mb 满足平衡条件 : 一、刚性转子的静平衡设计 第二节 基于质量平衡的动力学设计 (1) 定比例尺? w （kg·cm / mm）。 (2) 依次作矢量 平衡计算方法： 静平衡又称单面平衡。 (4) 选定rb ，求得mb 。 m1r1 m2r2 m3r3 mbrb 并使其首尾相接。 (3) 使矢量图封闭，量出 。 平衡条件： 离心惯性力的矢量和为零。 还可表达为 即质径积矢量和为零。 平衡范围：轴向宽度与直径之比 b / D＞0.2的转子。 离心惯性力矢量和为零, 离心惯性力所构成的力偶矩矢量和也为零。 平衡条件： 已知偏心质量m1、m2、m3，其回转半径r1、r2、r3， 分布在不同回转面内。 当角速度为?时，产生离心惯性力 F1=m1r1 ?2，F2=m2r2 ?2，F3=m 3 r3 ?2, 二、刚性转子的动平衡设计 (2) 将各离心惯性力F1、F2、F3…分解到