貴州大學(xué)機(jī)械原理教案第六章程

1、文檔編碼 : CI6V2L7X2V8 HU9T5Q3R8T5 ZJ6V6G2E8K3學(xué)習(xí)必備 歡迎下載貴州高校 教案課程名稱：機(jī)械原理授課老師學(xué)習(xí)必備歡迎下載機(jī)械基礎(chǔ)教研室* 所在單位課程類別課堂理論教學(xué)授課時(shí)間0 0 學(xué)年 1 學(xué)期周周一第 2 大節(jié), 2 學(xué)時(shí)授課內(nèi)容機(jī)械的平穩(wěn)機(jī)械學(xué)院班、選課人授課對(duì)象教學(xué)內(nèi)容提要第六章 機(jī)械的平穩(wěn)第一節(jié) 機(jī)械平穩(wěn)的目的和內(nèi)容1. 機(jī)械平穩(wěn)的目的機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ,構(gòu)件所產(chǎn)生的不平穩(wěn)慣性力的大小和方向一般都是周期性變化的；這一方面將在運(yùn)動(dòng)副中引起附加的動(dòng)壓力,會(huì)增大運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力,降低機(jī)械效率和使用壽命；另一方面必將引起機(jī)械及其基礎(chǔ)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)

2、或共振,不僅會(huì)影響到機(jī)械本身的正常 工作和使用壽命而且仍會(huì)使鄰近的工作機(jī)械及廠房建筑受到影響甚至破壞；機(jī)械平穩(wěn)的目的就是設(shè)法將構(gòu)件的不平穩(wěn)慣性力加以平穩(wěn)以排除或減小慣性力的不良影 響；機(jī)械的平穩(wěn)是現(xiàn)代機(jī)械的一個(gè)重要問題 ,特別在高速機(jī)械及精密機(jī)械中 ,更具有特別重要的意義；但有一些機(jī)械 如： 振實(shí)機(jī)、按摩機(jī)、蛙式打夯機(jī)、振動(dòng)打樁機(jī)、振動(dòng)運(yùn)輸機(jī)等；卻是利用構(gòu)件產(chǎn)生的不平穩(wěn)慣性力所引起的振動(dòng)來工作的2. 機(jī)械平穩(wěn)的內(nèi)容,就是如何合理利用不平穩(wěn)慣性力的問題；在機(jī)械中 , 由于各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式的不同,其所產(chǎn)生的慣性力和平穩(wěn)方法也不同；據(jù)此,機(jī)械的平穩(wěn)問題可分為下述兩類；2.1 轉(zhuǎn)子 即繞固定軸回

3、轉(zhuǎn)的構(gòu)件 的平穩(wěn)n c1 的轉(zhuǎn)子 的平穩(wěn)其平穩(wěn)1 剛性轉(zhuǎn)子 工作轉(zhuǎn)速一般低于0.6 0.75 倍的第一階共振轉(zhuǎn)速按理論力學(xué)中的力系平穩(wěn)理論進(jìn)行；1 轉(zhuǎn)子的 靜平穩(wěn) ,即只要求其慣性力平穩(wěn)；2 轉(zhuǎn)子的 動(dòng)平穩(wěn) ,即同時(shí)要求其慣性力和慣性力矩的平穩(wěn)；2 撓性轉(zhuǎn)子 工作轉(zhuǎn)速大于 0.6 0.75 倍第一階共振轉(zhuǎn)速基于彈性梁的橫向振動(dòng)理論；n c1 的轉(zhuǎn)子 的平穩(wěn)其平穩(wěn)原理是學(xué)習(xí)必備 歡迎下載學(xué)習(xí)必備 教學(xué)內(nèi)容提要 歡迎下載2.2 機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)作往復(fù)移動(dòng)或平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件 ,其所產(chǎn)生的慣性力無法在該構(gòu)件上平穩(wěn) ,而必需就整個(gè)機(jī)構(gòu)加以爭論； 由于慣性力的合力和合力偶最終均由機(jī)械的基礎(chǔ)所承擔(dān) , 故又稱這

4、類平穩(wěn)問題為 機(jī)械在機(jī)座上的平穩(wěn) ；剛性轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)是本章要介紹的主要內(nèi)容；其次節(jié) 剛性轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)算為了使轉(zhuǎn)子得到平穩(wěn),在設(shè)計(jì)時(shí)就要依據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu), 通過運(yùn)算將轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成平穩(wěn)的；1. 剛性轉(zhuǎn)子的靜平穩(wěn)運(yùn)算1 靜不平穩(wěn)轉(zhuǎn)子對(duì)于軸向尺寸較小的盤狀轉(zhuǎn)子即軸向?qū)挾萣 與其直徑 D 之比 b D 0 2的轉(zhuǎn)子 , 其質(zhì)量可以近似認(rèn)為分布在垂直于其回轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi)；這時(shí)如其質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線上, 就當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ,其偏心質(zhì)量就會(huì)產(chǎn)生慣性力；由于這種不平穩(wěn)現(xiàn)象在轉(zhuǎn)子靜態(tài)時(shí)即可表現(xiàn)出來 , 故稱其為 靜不平穩(wěn)轉(zhuǎn)子 ；2 靜平穩(wěn)及其條件 對(duì)于靜不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行靜平穩(wěn)時(shí) , 可利用在轉(zhuǎn)子上增加或除去一部分質(zhì)量的方

5、法,使其質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合 ,即可使轉(zhuǎn)子的慣性力得以平穩(wěn) ,稱為 靜平穩(wěn) ；靜平穩(wěn)的力學(xué)條件 : 在轉(zhuǎn)子上加一平穩(wěn)質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力與各偏心質(zhì)量的慣性力的合力 或質(zhì)徑積 的矢量和 為零 ,或使轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸線上,即FI = 0 3 靜平穩(wěn)的運(yùn)算 靜平穩(wěn)的運(yùn)算是針對(duì)結(jié)構(gòu)引起的靜不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子而進(jìn)行的平穩(wěn)運(yùn)算；即依據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) ,運(yùn)算確定需在轉(zhuǎn)子上增加或除去的平穩(wěn)質(zhì)量,使其設(shè)計(jì)成平穩(wěn)的；圖 6-1 所示一盤狀轉(zhuǎn)子：已知其具有偏心質(zhì)量 m1、m2,它們各自的回轉(zhuǎn)矢徑為 r1 、r2 （矢量）,當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度 回轉(zhuǎn)時(shí),各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力為：Fi =m i 2ri i=1,2 F b: 為了

6、平穩(wěn)這些離心慣性力,在轉(zhuǎn)子上加一平穩(wěn)質(zhì)量 得匯交力系： F = F i +F b=0 m b,其產(chǎn)生的離心慣性力；學(xué)習(xí)必備 歡迎下載學(xué)習(xí)必備 歡迎下載教學(xué)內(nèi)容提要設(shè)平穩(wěn)質(zhì)量 mb 的矢徑為 r b：就：m1 r1+ m2r2 +mbrb =0 質(zhì)徑積： mi ri 建立直角坐標(biāo)系,依據(jù)力平穩(wěn)條件, F = 0 ,即 Fx = 0 、 Fy = 0 （mbrb ）x = - mi ricos i（mbrb ）y = - mi risin i i:第 i 個(gè)偏心質(zhì)量 mi 的矢徑 ri 與 X 軸方向的夾角,逆時(shí)針為正mb rb= （mbrb ）2 x +（mbrb ）2 y.依據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)選定 r

7、b后,即得 mb, b=arctan（mbrb ） x ） y/（mbrb ） x 同理,也可反向除去一部分質(zhì)量 mb ,mbrb = mb rb對(duì)于靜不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子 ,無論有多少個(gè)偏心質(zhì)量 , 只需進(jìn)行 單面平穩(wěn) ；2. 剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)算1 動(dòng)不平穩(wěn)轉(zhuǎn)子 對(duì)于軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子 即 b D 0.2 的轉(zhuǎn)子 , 其質(zhì)量不行以近似認(rèn)為分布在垂直于其回轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi) , 而往往是分布在如干個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi),這時(shí)就當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) , 由于各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi),因而將形成慣性力偶 ,所以仍然是不平穩(wěn)的；而且該力偶的作用方位是隨轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)而變化的；這種不平穩(wěn)現(xiàn)象只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)

8、轉(zhuǎn)的情形下才能顯示出來, 故稱其為 動(dòng)不平穩(wěn)轉(zhuǎn)子 ；2 動(dòng)平穩(wěn)及其條件 對(duì)于動(dòng)不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子 , 為使轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時(shí)得以平穩(wěn)；需在選擇兩個(gè)平穩(wěn)基面 , 并適當(dāng)?shù)馗骷右黄椒€(wěn)質(zhì)量 , 使兩平穩(wěn)基面內(nèi)的慣性力之和分別為零 ,這個(gè)轉(zhuǎn)子便可得以動(dòng)平穩(wěn)；動(dòng)平穩(wěn)的力學(xué)條件：各偏心質(zhì)量 包括平穩(wěn)質(zhì)量 的慣性力的矢量和為零 , 以及由這些慣性力所構(gòu)成的力矩的矢量和也為零 ,即F I = 0 M I = 0 3 動(dòng)平穩(wěn)的運(yùn)算 動(dòng)平穩(wěn)的運(yùn)算是針對(duì)結(jié)構(gòu)引起的動(dòng)不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子而進(jìn)行的平穩(wěn)運(yùn)算；即依據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) ,運(yùn)算確定需在轉(zhuǎn)子上增加或除去的平穩(wěn)質(zhì)量,使其設(shè)計(jì)成動(dòng)平穩(wěn)的；對(duì)于任何動(dòng)不平

9、穩(wěn)的剛性轉(zhuǎn)子,無論其具有多少個(gè)偏心質(zhì)量, 以及分布于多少個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi),都只需對(duì)其進(jìn)行 雙面平穩(wěn) ；學(xué)習(xí)必備 歡迎下載教學(xué)內(nèi)容提要例 1: 下圖所示為一裝有皮帶輪的滾筒軸；已知： 皮帶輪上有一不平穩(wěn)質(zhì)量m 1 =0.5kg,滾筒上具有三個(gè)不平穩(wěn)質(zhì)量m2= m3 = m4=0.4kg,r 1=80mm,r 2= r 3= r 4=100mm各不平穩(wěn)質(zhì)量的分布如以下圖,試對(duì)該滾筒軸進(jìn)行平穩(wěn)設(shè)計(jì)；學(xué)習(xí)必備 歡迎下載教學(xué)內(nèi)容提要本次課總結(jié)：1 當(dāng)D/b5時(shí),可以將轉(zhuǎn)子上各個(gè)偏心質(zhì)量近似地看作分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi),其 慣性力的平穩(wěn)問題實(shí)質(zhì)上是一個(gè)平面匯交力系的平穩(wěn)問題；平穩(wěn)質(zhì)量 mb的求解方法即可 用圖解法,也可用解析法；應(yīng)用公式,求出所需增加平穩(wěn)質(zhì)量的質(zhì)徑積 mbr b的大小和方 向,確定 rb后,即可得到 mb ；2 當(dāng)D/b5時(shí),轉(zhuǎn)子的軸向?qū)挾容^大, 偏心質(zhì)量不能看作是分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi),這時(shí)轉(zhuǎn)子需要進(jìn)行動(dòng)平穩(wěn)設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)過程中,第一應(yīng)在轉(zhuǎn)子上選定兩個(gè)可添加平穩(wěn)質(zhì) 量的、且與離心慣性力平行的平面作為平穩(wěn)平面,然后運(yùn)用平行力系分解的原理將各偏 心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力分解到這兩個(gè)平穩(wěn)平面上；這樣就把一個(gè)空間力系的平穩(wěn)問 題轉(zhuǎn)化為兩平穩(wěn)平面內(nèi)的平面匯交力系的平穩(wěn)問題；在求解出平穩(wěn)質(zhì)量之后,設(shè)計(jì)工作 并未完成,仍需要在該零件圖的相應(yīng)位置上添加上這一平穩(wěn)質(zhì)量,