机械设计基础高英敏第17章机械系统的动力学分析与设计第17章机械系统的动力学分析与设计课件教学.pptVIP

第十七章 机械系统的动力学分析与设计 学习目标: 1) 掌握机械产生周期性速度波动的原因及调节； 2) 掌握飞轮调速的基本原理及飞轮的设计； 3) 掌握回转件的动平衡和静平衡的原理。 一、机械系统速度的波动与调节 一、机械运转过程中的力和功 1．驱动力 驱动力是驱使机械产生运动的力。 2．工作阻力 凡是阻止机械运动的力称为阻力。 二、机械运转过程及其特点 1. 机械的启动阶段 2. 机械的稳定运转阶段 3. 机械的停车阶段 三、机械系统速度波动的调节方法 机械系统速度波动调节的方法分为周期性速度波动调节和非周期性速度波动调节两种。 1. 周期性速度波动调节 2．非周期性速度波动调节 四、飞轮的设计 飞轮设计的基本问题：已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，要求在机械运转速度不均匀系数的允许范围内，确定安装在主轴上飞轮的转动惯量。 五、 最大盈亏功的确定 计算飞轮的转动惯量必须首先确定最大盈亏功。作用在机械上的驱动力矩和阻抗力矩往往是原动件转角φ 的周期性函数。其等效力矩M d 与 M r 必然也是等效构件转角的周期性函数。 下图所示为某一机械在稳定运转过程中，其等效构件在一个周期T中所受等效驱动力矩Md与等效阻抗力矩 Mr的变化曲线。 取任意点作为位置a的起点，并标上字母 a，按一定比例用向量线段依次表示相应位置Md与Mr之间所包围的面积 Aab、 Abc、Acd 、Ade、 Aea’的大小和正负，盈功为正箭头向上，亏功为负箭头向下。由于在一个循环的起始位置与终了位置处的动能相等，所以能量指示图的首尾应在同一水平线上，即形成封闭的台阶形折线。由图中明显看出位置点b处动能最小，位置点c处动能最大，而图中折线的最高点和最低点的距离 Amax 就代表了最大盈亏功 ΔWmax 的大小。 二、机械动平衡 馋死 上一页 退出 第17章 机械系统的动力学分析与设计 上一页 下一页 退出 第17章 机械系统的动力学分析与设计 下一页 退出 第17章 机械系统的动力学分析与设计 机械运转时各构件产生的惯性力，将在各运动副中产生动压力。一方面增大各运动副中的摩擦力和各构件的内应力使磨损加剧，效率降低；另一方面由于这些惯性力随机械的运转而作周期性变化，所以必将引起机械及其基础的强迫振动。 一、平衡的目的 平衡的目的：设法将构件的不平衡惯性力减小或消除，减轻机械振动，改善机械的工作性能和延长使用寿命。 一、机械平衡的目的及内容 二、平衡的内容 1. 转子的平衡 转子（或回转件） ——绕定轴作回转的构件。 一、机械平衡的目的及内容 （1）刚性转子的平衡 转子的弹性变形可以忽略不计。平衡是基于理论力学力系平衡的原理。 转子将产生不可忽略的弹性变形，从而导致惯性力急剧增加。平衡是基于弹性梁的横向振动理论，平衡较为复杂。 （2）挠性转子的平衡 2. 机构的平衡 对于存在有往复运动或平面复合运动构件的机构，其惯性力和惯性力矩不可能在构件本身加以平衡。但是就整个机构而言，各构件的惯性力和惯性力矩可用在机架上的总惯性力和惯性力矩来代替，于是设法使机构的惯性合力和力矩得到完全或部分平衡，这类平衡问题又称为机械在机架上的平衡。 一、机械平衡的目的及内容 若转子的轴向宽度b与直径D之比b/D?0.2时，它们的质量可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一回转平面内。 1. 刚性转子的静平衡计算 ω D B e G G FI 若质心不在回转轴线上，当转子转动时，其偏心质量就会产生惯性力，则该转子必不平衡。这种在转子静止时便可显示出不平衡状态的转子称为静不平衡刚性转子 。 二、刚性转子的平衡计算 （1）对于静不平衡转子不论它有多少个偏心质量，通 常都只需要在同一个平面内增加或除去一个平衡 质量，即可获得平衡。因此工程上常把静平衡又 称为单面平衡。 （2）静平衡的条件是分布于转子上的所有偏心质量(包 括平衡质量）所引起的离心惯性力的矢量和为零 或质径积的矢量和为零，即?F＝0或me＝0。 （3）转子平衡后，总质心将与回转轴线重合，即e = 0。 二、刚性转子的平衡计算 若转子的 b / D 0.2，对于这 类转子，其质量不能再近似认为 分布于同一回转平面内。图示该 转子的质心成 S 在回转轴线上， 满足静平衡的条件，但由于偏心 质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，而形成惯性力偶，所以转子仍处于不平衡状态。 三、刚性转子的平衡计算 1. 刚性转子的动平衡计算 平衡方法——回转件运转