机构系统动力学的设计.ppt

若其质心不在回转轴线上。则当其转动时，其偏心质量就会产生惯性力。 因这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来，故称其为静不平衡。 对这类转子进行静平衡，可利用在转子上增加或除去一部分质量的方法，使其质心与回转轴心重合以实现平衡。 静平衡条件：各偏心质量所产生的离心惯性力矢量合为零。 平衡计算步骤： (1)由结构确定出各偏心质量的大小和方位； (2)确定出加、减平衡质量的大小和方位。 机构在机架上的平衡： 总惯性力和总惯性力矩在机架上得到完全或部分平衡。 2、机构平衡的问题及分类 机构平衡的其它分类方法 机构平衡的其它分类方法 机构平衡的其它分类方法 平面机构的平衡 9.1.2 平面机构惯性力完全平衡的条件 9.1.3 基于线性独立向量法的平面连杆机构惯性力的完全平衡 1、线性独立向量法 (3)机构惯性力完全平衡的条件 使机构总质心位置向量方程式中所有与时间有关的独立向量的系数等于零，可得到机构惯性力完全平衡的条件。 观察式(3-5)可知，只要使时变向量前的系数为零，这样rs为常向量,即质心位置保持静止。 通常情况下，机构运动学尺寸a1、a2、a3是按照机构的工作要求确定的。 式(9-8)表明： 在铰链四杆机构的三个活动构件中，一个构件的质量和质心位置已经确定，则其余两个活动构件的质量和质心位置是需要经过调整才能满足式(3-8)的。 只有这样，才能实现机构惯性力对机座的平衡。 一般选用两个连架杆1、2作为加平衡重的构件。 当机构的所有构件的质心均在构件的两运动副的连线上时，常用两点质量代换法来处理机构惯性力的平衡问题。 (二)曲柄滑块机构惯性力的部分平衡 如图9-8所示， 设m1、m2和m3分别为曲柄1、2和滑块3的质量； R和L分别为曲柄和连杆的长度； S1、S2和S3分别为曲柄、连杆和滑块的质心。 先用两点质量静代换的方法将连杆质量m2代换到B、C两点，其代换质量为m2 (B) 、m 2(C) ；曲柄质量m1代换到A、B两点，其代换质量为m 1(A) 、m 1(B) 。 按式(9-15)计算得 显然，在D处加平衡质径积不可能同时平衡Fx、Fy。 则水平方向的惯性力Fx可以完全平衡， 但垂直方向的惯性力变为 部份平衡 1．非完全对称机构 2．利用配重 C处仅x向振动，若在B’处加配重，则x向振动，y和也振动，若在D处加配重x向减弱,y向产生振动, ∴取 　研究机器在已知力作用下的运动时，作用在机器某一构件上的假想等效力和等效力矩代替作用在机器上所有已知外力和力矩。 为了分析方便，常将系统的等效力矩用等效驱动力矩和等效阻力矩之和表示，等效力用等效驱动力和等效阻力之和表示。 即 Me?Med?Mer Fe?Fed?Fer 选取等效构件时考虑的因素 　　⑴ 便于计算等效构件的等效动力学参数。 ⑵ 便于计算等效构件的运动周期和运动位置。 　　⑶ 便于在等效构件的运动分析完成后求解其他构件的运动参数。 　　通常选取机构中作转动的原动件或机器的主轴作为等效构件。 飞轮转动惯量 应当指出的是 表中的最大盈功1 400J和最大亏功-900J，并不是设计飞轮时所需要的Nmax。 这是因为飞轮必须能够吸收一个运动周期中的最大盈功，并且能在任何位置补偿足够的亏功。 从以上结果可知，假设以1400J作为Nmax来设计飞轮，那么在位置BC之间，除能“补上 ” 1400J的能量外，尚欠缺 500J无法 “补上”，即机构速度波动的不均匀程度将超过［δ］。 显然，这样设计的飞轮是不能满足要求的。 例: 已知某机械一个稳定运动循环内的等效力矩如图所示，等效驱动力矩Md为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为： ?max = 200 red/s 及 ?min =180 red/s 试求： 1. 等效驱动力矩的大小； 2. 运转的速度不均匀系数； 3. 当要求在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量JF。 解： 1. 根据一个周期中等效驱动力矩的功和阻力矩的功相等来求等效驱动力矩： 由 得 结束 9.2.3 机械运转及其速度波动调节的目的 周期性速度波动的调节 机构系统处于变速稳定运动阶段时，其运转速度将随着外力的周期性变化(例如内燃机活塞所受压力的周期性变化)而作周期性速度波动。 这种速度波动将在运动副中产生附加的动负荷，降低机构系统的效率和使用寿命，同时也会降低机构系统的工作质量。 为此，应当采取适当措施