贵州大学机械原理教案第六章程

1、文档编码 : CI6V2L7X2V8 HU9T5Q3R8T5 ZJ6V6G2E8K3学习必备 欢迎下载贵州高校 教案课程名称：机械原理授课老师学习必备欢迎下载机械基础教研室* 所在单位课程类别课堂理论教学授课时间0 0 学年 1 学期周周一第 2 大节, 2 学时授课内容机械的平稳机械学院班、选课人授课对象教学内容提要第六章 机械的平稳第一节 机械平稳的目的和内容1. 机械平稳的目的机械在运转时 ,构件所产生的不平稳惯性力的大小和方向一般都是周期性变化的；这一方面将在运动副中引起附加的动压力,会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力,降低机械效率和使用寿命；另一方面必将引起机械及其基础产生强迫振动

2、或共振,不仅会影响到机械本身的正常 工作和使用寿命而且仍会使邻近的工作机械及厂房建筑受到影响甚至破坏；机械平稳的目的就是设法将构件的不平稳惯性力加以平稳以排除或减小惯性力的不良影 响；机械的平稳是现代机械的一个重要问题 ,特别在高速机械及精密机械中 ,更具有特别重要的意义；但有一些机械 如： 振实机、按摩机、蛙式打夯机、振动打桩机、振动运输机等；却是利用构件产生的不平稳惯性力所引起的振动来工作的2. 机械平稳的内容,就是如何合理利用不平稳惯性力的问题；在机械中 , 由于各构件的结构及运动形式的不同,其所产生的惯性力和平稳方法也不同；据此,机械的平稳问题可分为下述两类；2.1 转子 即绕固定轴回

3、转的构件 的平稳n c1 的转子 的平稳其平稳1 刚性转子 工作转速一般低于0.6 0.75 倍的第一阶共振转速按理论力学中的力系平稳理论进行；1 转子的 静平稳 ,即只要求其惯性力平稳；2 转子的 动平稳 ,即同时要求其惯性力和惯性力矩的平稳；2 挠性转子 工作转速大于 0.6 0.75 倍第一阶共振转速基于弹性梁的横向振动理论；n c1 的转子 的平稳其平稳原理是学习必备 欢迎下载学习必备 教学内容提要 欢迎下载2.2 机构的平稳作往复移动或平面复合运动的构件 ,其所产生的惯性力无法在该构件上平稳 ,而必需就整个机构加以争论； 由于惯性力的合力和合力偶最终均由机械的基础所承担 , 故又称这

4、类平稳问题为 机械在机座上的平稳 ；刚性转子的平稳是本章要介绍的主要内容；其次节 刚性转子的平稳运算为了使转子得到平稳,在设计时就要依据转子的结构, 通过运算将转子设计成平稳的；1. 刚性转子的静平稳运算1 静不平稳转子对于轴向尺寸较小的盘状转子即轴向宽度b 与其直径 D 之比 b D 0 2的转子 , 其质量可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内；这时如其质心不在回转轴线上, 就当其转动时 ,其偏心质量就会产生惯性力；由于这种不平稳现象在转子静态时即可表现出来 , 故称其为 静不平稳转子 ；2 静平稳及其条件 对于静不平稳的转子进行静平稳时 , 可利用在转子上增加或除去一部分质量的方

5、法,使其质心与回转轴心重合 ,即可使转子的惯性力得以平稳 ,称为 静平稳 ；静平稳的力学条件 : 在转子上加一平稳质量所产生的惯性力与各偏心质量的惯性力的合力 或质径积 的矢量和 为零 ,或使转子的质心在回转轴线上,即FI = 0 3 静平稳的运算 静平稳的运算是针对结构引起的静不平稳的转子而进行的平稳运算；即依据转子的结构 ,运算确定需在转子上增加或除去的平稳质量,使其设计成平稳的；图 6-1 所示一盘状转子：已知其具有偏心质量 m1、m2,它们各自的回转矢径为 r1 、r2 （矢量）,当转子以角速度 回转时,各偏心质量所产生的离心惯性力为：Fi =m i 2ri i=1,2 F b: 为了

6、平稳这些离心惯性力,在转子上加一平稳质量 得汇交力系： F = F i +F b=0 m b,其产生的离心惯性力；学习必备 欢迎下载学习必备 欢迎下载教学内容提要设平稳质量 mb 的矢径为 r b：就：m1 r1+ m2r2 +mbrb =0 质径积： mi ri 建立直角坐标系,依据力平稳条件, F = 0 ,即 Fx = 0 、 Fy = 0 （mbrb ）x = - mi ricos i（mbrb ）y = - mi risin i i:第 i 个偏心质量 mi 的矢径 ri 与 X 轴方向的夹角,逆时针为正mb rb= （mbrb ）2 x +（mbrb ）2 y.依据转子结构选定 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质量 mb ,mbrb = mb rb对于静不平稳的转子 ,无论有多少个偏心质量 , 只需进行 单面平稳 ；2. 刚性转子的动平稳运算1 动不平稳转子 对于轴向尺寸较大的转子 即 b D 0.2 的转子 , 其质量不行以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内 , 而往往是分布在如干个不同的回转平面内,这时就当其转动时 , 由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内,因而将形成惯性力偶 ,所以仍然是不平稳的；而且该力偶的作用方位是随转子的回转而变化的；这种不平稳现象只有在转子运

8、转的情形下才能显示出来, 故称其为 动不平稳转子 ；2 动平稳及其条件 对于动不平稳的转子 , 为使转子在运转时其各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平稳；需在选择两个平稳基面 , 并适当地各加一平稳质量 , 使两平稳基面内的惯性力之和分别为零 ,这个转子便可得以动平稳；动平稳的力学条件：各偏心质量 包括平稳质量 的惯性力的矢量和为零 , 以及由这些惯性力所构成的力矩的矢量和也为零 ,即F I = 0 M I = 0 3 动平稳的运算 动平稳的运算是针对结构引起的动不平稳的转子而进行的平稳运算；即依据转子的结构 ,运算确定需在转子上增加或除去的平稳质量,使其设计成动平稳的；对于任何动不平

9、稳的刚性转子,无论其具有多少个偏心质量, 以及分布于多少个回转平面内,都只需对其进行 双面平稳 ；学习必备 欢迎下载教学内容提要例 1: 下图所示为一装有皮带轮的滚筒轴；已知： 皮带轮上有一不平稳质量m 1 =0.5kg,滚筒上具有三个不平稳质量m2= m3 = m4=0.4kg,r 1=80mm,r 2= r 3= r 4=100mm各不平稳质量的分布如以下图,试对该滚筒轴进行平稳设计；学习必备 欢迎下载教学内容提要本次课总结：1 当D/b5时,可以将转子上各个偏心质量近似地看作分布在同一回转平面内,其 惯性力的平稳问题实质上是一个平面汇交力系的平稳问题；平稳质量 mb的求解方法即可 用图解法,也可用解析法；应用公式,求出所需增加平稳质量的质径积 mbr b的大小和方 向,确定 rb后,即可得到 mb ；2 当D/b5时,转子的轴向宽度较大, 偏心质量不能看作是分布在同一回转平面内,这时转子需要进行动平稳设计；在设计过程中,第一应在转子上选定两个可添加平稳质 量的、且与离心惯性力平行的平面作为平稳平面,然后运用平行力系分解的原理将各偏 心质量所产生的离心惯性力分解到这两个平稳平面上；这样就把一个空间力系的平稳问 题转化为两平稳平面内的平面汇交力系的平稳问题；在求解出平稳质量之后,设计工作 并未完成,仍需要在该零件图的相应位置上添加上这一平稳质量,