貴州大學(xué)機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：機械原理授課老師學(xué)習(xí)必備歡迎下載機械基礎(chǔ)教研室* 所在單位課程類別課堂理論教學(xué)授課時間0 0 學(xué)年 1 學(xué)期周周一第 2 大節(jié), 2 學(xué)時授課內(nèi)容機械的平穩(wěn)機械學(xué)院班、選課人授課對象教學(xué)內(nèi)容提要第六章 機械的平穩(wěn)第一節(jié) 機械平穩(wěn)的目的和內(nèi)容1. 機械平穩(wěn)的目的機械在運轉(zhuǎn)時 ,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；這一方面將在運動副中引起附加的動壓力,會增大運動副中的摩擦和構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力,降低機械效率和使用壽命；另一方面必將引起機械及其基礎(chǔ)產(chǎn)生強迫振動

2、或共振,不僅會影響到機械本身的正常 工作和使用壽命而且仍會使鄰近的工作機械及廠房建筑受到影響甚至破壞；機械平穩(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；機械的平穩(wěn)是現(xiàn)代機械的一個重要問題 ,特別在高速機械及精密機械中 ,更具有特別重要的意義；但有一些機械 如： 振實機、按摩機、蛙式打夯機、振動打樁機、振動運輸機等；卻是利用構(gòu)件產(chǎn)生的不平穩(wěn)慣性力所引起的振動來工作的2. 機械平穩(wěn)的內(nèi)容,就是如何合理利用不平穩(wěn)慣性力的問題；在機械中 , 由于各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及運動形式的不同,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 動平穩(wěn) ,即同時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 機構(gòu)的平穩(wěn)作往復(fù)移動或平面復(fù)合運動的構(gòu)件 ,其所產(chǎn)生的慣性力無法在該構(gòu)件上平穩(wěn) ,而必需就整個機構(gòu)加以爭論； 由于慣性力的合力和合力偶最終均由機械的基礎(chǔ)所承擔(dān) , 故又稱這

4、類平穩(wěn)問題為 機械在機座上的平穩(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)運算為了使轉(zhuǎn)子得到平穩(wěn),在設(shè)計時就要依據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu), 通過運算將轉(zhuǎn)子設(shè)計成平穩(wěn)的；1. 剛性轉(zhuǎn)子的靜平穩(wěn)運算1 靜不平穩(wěn)轉(zhuǎn)子對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)量可以近似認為分布在垂直于其回轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi)；這時如其質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線上, 就當其轉(zhuǎn)動時 ,其偏心質(zhì)量就會產(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 對于靜不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子進行靜平穩(wěn)時 , 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)的運算 靜平穩(wěn)的運算是針對結(jié)構(gòu)引起的靜不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子而進行的平穩(wěn)運算；即依據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) ,運算確定需在轉(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）,當轉(zhuǎn)子以角速度 回轉(zhuǎn)時,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 個偏心質(zhì)量 mi 的矢徑 ri 與 X 軸方向的夾角,逆時針為正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對于靜不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子 ,無論有多少個偏心質(zhì)量 , 只需進行 單面平穩(wěn) ；2. 剛性轉(zhuǎn)子的動平穩(wěn)運算1 動不平穩(wěn)轉(zhuǎn)子 對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不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi),這時就當其轉(zhuǎn)動時 , 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

8、轉(zhuǎn)的情形下才能顯示出來, 故稱其為 動不平穩(wěn)轉(zhuǎn)子 ；2 動平穩(wěn)及其條件 對于動不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子 , 為使轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)時其各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時得以平穩(wěn)；需在選擇兩個平穩(wěn)基面 , 并適當?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 ,這個轉(zhuǎn)子便可得以動平穩(wěn)；動平穩(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 動平穩(wěn)的運算 動平穩(wěn)的運算是針對結(jié)構(gòu)引起的動不平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子而進行的平穩(wěn)運算；即依據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) ,運算確定需在轉(zhuǎn)子上增加或除去的平穩(wěn)質(zhì)量,使其設(shè)計成動平穩(wěn)的；對于任何動不平

9、穩(wěn)的剛性轉(zhuǎn)子,無論其具有多少個偏心質(zhì)量, 以及分布于多少個回轉(zhuǎn)平面內(nèi),都只需對其進行 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,試對該滾筒軸進行平穩(wěn)設(shè)計；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D/b5時,可以將轉(zhuǎn)子上各個偏心質(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)問題實質(zhì)上是一個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D/b5時,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),這時轉(zhuǎn)子需要進行動平穩(wěn)設(shè)計；在設(shè)計過程中,第一應(yīng)在轉(zhuǎn)子上選定兩個可添加平穩(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平穩(wěn)平面上；這樣就把一個空間力系的平穩(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,