2025年机构稳定性测试分析报告.docx

机构平衡试验汇报

班级：试验日期试验成绩：

组员信息

一、试验目的：

(1)理解机械平衡的目的和意义

(2)学会分析平面机构运行过程产生的附加惯性力

(3)掌握平面机构平衡的完全平衡与部分平衡的措施

二、试验原理

I.机构平衡的概述

机构中作平面运动或往复直线运动的构件，质心位置随原动件的运动而变化，质心处的加速度大小和方向也在变化，故质心处的惯性力和惯性力矩也随原动件的运动发生变化。因此，该类构件上的惯性力不能运用在构件上加减配重的措施得到平衡，必须把各运动构件和机架作为一种整体来考虑惯性力和惯性力矩的平衡。

图8-7所示机构中各构件上的惯性力可以合成为一种通过机构总质心S的总惯性力和总惯性力矩。如该机构处在平衡状态，则有

图8-7(8-13)∑M?=0(8-14)

图8-7

式中，为机构总质心处的加速度：LM?为机构中各构件的总惯性力矩。

若机构满足式(8-13)则称为惯性力完全平衡。由于总质量不也许为零，必须使a,=0。即机构的总质心应作等速直线运动或静止不动。由于机构的运动是周期性的，其总质心不也许总是作等速直线运动，欲使a,=0,唯一的也许是使其总质心静止不动。

Ⅱ.机构惯性力的完全平衡1.运用对称机构平衡

如图8-8所示，由两个相似的曲柄滑块机构对称布置。机构中各活动构件在运动过程中保持对

称，机构的总质心位置将静止不动。相似机构对称布置可以实现惯性力完全平衡，但构造复杂，增长机器的重量。

2.运用配重平衡

图8-8

如图8-9所示的铰链四杆机构中，设构件1、2、3的质量分别为m?、m?、m?,其质心分别位

于s?、S?、s?处。为了进行平衡，将构件2的质量用m?分别集中于B、C两点的两个质量mzB、mzc来代换，而m?B、mzc的大小根据式(7-6)得

(8-15)

(8-16)

图8-9在构件1的延长线上加一质量m,来平衡1的集中质量

图8-9

m和m?,使构件1的质心位于固定轴A处。m的大小可由下式求得

(8-17)

同理，在构件3的延长线上加一质量m3,来平衡3的集中质量mc和m?,使构件3的质心位于固定轴D处。m3的大小可由下式求得

(8-18)

在加上质量m及m3后，则可认为在点A及D分别集中两个质量mA、mo,而

m=mB+m+m

mp=m?c+m?+m3

因而机构的总质心s应位于AD线上一固定点，且

I:lbs=mp:mA

由于机构的总质心s固定不动，即a,=0,机构的惯性力得以平衡。

运用同样的措施，可对图8-10所示的曲柄滑块机构进行平衡。即增长质量m2、m后，使机

构的总质心位于固定轴A处。平衡质量m2、m可由下式求得

图8-10以上所讨论的机构平衡措施，从理论上机构的总惯性力得到完全平衡，但其重要缺陷是机构的重量将大大增长，尤其是把配重安装在连杆上更为不便。实际上往往不采用这种措施，而采用部分平衡的措施。

图8-10

Ⅲ.机构惯性力的部分平衡

对如图8-11所示的曲柄滑块机构进行平衡时，将连杆2的质量m?用集中于B、C两点的两个质量m?8、m?c来代换。此时，机构产生的惯性力只有两部分：即集中在点B的质量mg=m?g+m?所产生的离心惯性力Fg和集中在点

C的质量mc=m?c+m?所产生的离心惯性力为

了平衡惯性力Fg,在构件1的延长线上加一质量图8-11

m,使构件1的质心位于固定轴A处。m的大小由下式求得

mr=mBIAB

而往复惯性力Fc因其大小随曲柄转角9的不一样而不一样，其平衡问题不像平衡惯性力Fg那么简朴。由机构的运动分析得到C点的运动方程式，用级数法展开，并取前两项得

由上式可见，Fc由两部分构成。mco2lAgcosφ、分别称其为第一级惯

性力和第二级惯性力。一般只考虑第一级惯性力，即取

Fc=mco2lA?cosφ

为了平衡惯性力Fc,在曲柄延长线上再加上一平衡质量m,并且使

mr=mcAB

三、原机构参数

连杆长度L:500曲柄质量：10kg

连杆长度L:500

曲柄质量：10kg

滑块质量：10kg

mm

偏距e:100mm

连杆质量：20kg

原动件角速度：10rad/s

尺寸参数

50

500

P

连杆长度!

2

偏距e

BP?p00200

B

P?p00200

pi0

[b2

a202s1

a202

s1b101lar.A81

c

0连杆属心位置a