12其它常用机构与6机械平衡
《机械原理》课件机械的平衡
= 5.6kg
q bI = 6°
m bII
=
m
wW
II b
/ rbII
= 7.4kg
q bII = 145°
§63 刚性转子的平衡实验
一 静平衡实验
一 静平衡实验续
二 动平衡实验 动平衡机的工作原理示意图
§64 转子的许用不平衡量
转子要完全平衡是不可能的;实际上;也不需要过高要求 转子的平衡精度;而应以满足实际工作要求为度 为此;对不 同工作要求的转子规定了不同的许用不平衡量;即转子残余 不平衡量 许用不平衡量有两种表示方法: 1 用质径积mr单位g mm表示
2 用偏心距e 单位μm表示
e = mr/m
例:如图69所示;为一个一般机械的转子;质量为 70kg;转速n=3000r/min;两平衡基面Ⅰ Ⅱ至质心的距离 分别为a=40cm;b=60cm;试确定两平衡基面内的许用不平 衡量
解:因现在要平衡的是一个一般机械的转子;借助表61中典型转 子举例一栏的说明;可知应选用平衡等级G6 3;其平衡精度A=6 3mm/s 今转子角速度ω=πn/30≈0 1n=300rad/s;可求得许用偏心 距为
二 机械平衡的内容
1 绕固定轴回转的构件惯性力的平衡 1刚性转子的平衡 1静平衡:只要求惯性力达到平衡; 2动平衡:要求惯性力和惯性力矩都达到平衡 2挠性转子的平衡:转子在工作过程中会产生较大的弯曲 变形;从而使其惯性力显著增大 2 机构的平衡:对整个机构加以研究;设法使各运动构件 惯性力的合力和合力偶达到完全地或部分的平衡
2对于动不平衡的刚性转子;不论它有多少个偏心质量; 以及分布在多少个回转平面内;都只需在选定的两个平 衡基面内增加或除去一个适当的平衡质量;就可以使转 子获得动平衡双面平衡 3动平衡同时满足静平衡的条件经过动平衡的转子一 定静平衡;反之;经过静平衡的转子不一定动平衡
机械原理总复习总结
第十一章 齿轮系及其机构
一、 齿轮及其应用轮系 (一)轮系 (二)轮系的分类 二、 定轴轮系的传动比计算 (一)平面定轴轮系 (二)空间定轴轮系 三、 周转轮系的传动比计算 (一)周转轮系的组成 (二)周转轮系的类型 (三)周转轮系的传动比计算 四、 混合轮系的传动比计算 (一)混合轮系及其划分 (二)混合轮系的传动比计算
轮廓曲线的设计。 (四)凸轮机构设计中应注意的问题 领会:①凸轮机构的压力角及其与基圆半径的关系;②滚子半径的选择。 简单应用:运用作图法确定凸轮机构的基圆半径、升程、转角、压力角。
第十章 齿轮机构及其自设计
一、渐开线齿轮传动的类型和特点 (一)齿轮传动的类型 (二)齿轮传动的特点 (三)齿轮传动的基本要求 二、 渐开线齿轮及其啮合特性 (一)齿廓啮合的基本定律 (二)渐开线的形成及其定律 (三)渐开线齿廓满足定传动比的要求 (四)渐开线齿廓的啮合特点 三、 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 (一)直齿圆柱齿轮各部分的名称和符号 (二)直齿圆柱齿轮的基本参数 (三)标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸
构的组成及工作原理 (二)棘轮机构的类型、特点及应用 第二节 槽轮机构 (一)槽轮机构的组成及工作原理 (二)槽轮机构的类型、特点及应用 第三节 万向铰链的传动特点
第三章 平面机构的运动分析考核要点
一、速度瞬心法作机构的速度分析 1、速度瞬心的确定 2、利用速度瞬心进行瞬时速度分析 二、用矢量方程图解法作机构的速度及加速
度分析 1、同一构件上两点间的速度及加速度分析 2、两构件重合点间的速度及加速度分析
第四章 机构的力分析考核要点
一、作用在机械上的力 1、驱动力 2、阻抗力 二、运动副中摩擦力的确定 1、移动副中摩擦力的确定 2、转动副中摩擦力的确定 3、平面高副中摩擦力的确定 三、机构总反力的确定 1、斜面机构 2、螺旋机构
机械原理清华12机械的平衡
当转子以等角速度w转动时,各 偏心质量所产生的离心惯性力分别 为:F1,F2,F3。
11.2.1 刚性转子的静平衡设计
增加一个平衡质量mb,其向径为rb 所产生的离心惯性力为Fb。
要求平衡时,Fb, F1, F2, F3所形成的合 力F应为零:
(1)静平衡的条件:分布于转子上的各个偏心质量的离 心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。
(2)对于静不平衡的转子,无论它有多少个偏心质量, 都只需要适当地增加一个平衡质量即可获得平衡, 即对于静不平衡的转子,需加平衡质量的最少数 目为1。
11.2.2 刚性转子的动平衡设计
动不平衡问题:
在转子运动的情况下才能显示 出来的不平衡现象。
11.1 平衡的分类和平衡方法
11.1.1 机械平衡的分类
1)转子的平衡
转子:绕固定轴转动的构件。
转子的平衡:其惯性力和惯性力矩 的平衡问题。 (1)刚性转子的平衡: 作转速低于一阶临界转速的转子平衡。
(2)挠性转子的平衡: 当工作转速大于一阶临界转速的转 子平衡。
2) 机构的平衡
机构的平衡:一般是指存在有往复运 动或平面复合运动构件的机构平衡。
。
11.2.2 刚性转子的动平衡设计
刚性转子的动平衡设计问题可 以用静平衡设计的方法来解决!
对于平面 T :
mb rb m1r1 m2r2 m3r3 0
对于平面 T :
mbrb m1r1 m2r2 m3r3 0 无论是用解析法还是图解法,均可解出 mb rb,mbrb
的大小及方位。
l l
m1r1
2
m1
m2
m3
l1 l
第6章 机械的平衡
科目 机械原理
y2
专 业 机 械 制 造 与 自 动 化
Ⅰ
ω
y1
r1 m1 m2 r2 r3 m3
Ⅱ x2
l1
x1 L
将空间力系的平衡问题转化为两个平面汇交力 首先选定两个回转平面平行面Ⅰ 首先选定两个回转平面平行面Ⅰ和Ⅱ作为平衡 系的平衡问题。 系的平衡问题。分别在两个基面内各加一平衡 基面,将各离心惯性力分别分解到平衡基面Ⅰ 基面,将各离心惯性力分别分解到平衡基面Ⅰ 质量使基面内各惯性力之和分别为零, 质量使基面内各惯性力之和分别为零,则这个 和Ⅱ内。 L − l1 l1 F1 转子达到动平衡。 转子达到动平衡= FⅠ1 FⅠ1Ⅱ = F 1Ⅰ 。 Ⅰ Ⅰ
y
m1 α2 r2 r αb O 1 rb mb m2
各偏心质量所产生的离心惯性力为
F1 = m1 r1ω 2
α1
F2 = m2 r2ω 2
力相平衡。 力相平衡。 即质径积的矢量和为零。 即质径积的矢量和为零。
为了平衡这些离心惯性力, 为了平衡这些离心惯性力,可在转 x 子上加一平衡质量, 子上加一平衡质量,使其产生的离 心惯性力与各偏心质量的离心惯性 m = mm2 r2 m rω 2 0 ΣF1 r1 + 1r1ω 2 + m2br2b = + mb rbω 2 = 0
科目 机械原理 专 业 机 械 制 造 与 自 动 化
导轨式静平衡仪 滚轮式静平衡仪
1、静平衡实验 对转子进行静平衡试验的目的是使转子的质心 落在其回转中心上。 落在其回转中心上。 ≥5( ≤0.2)时 当刚性转子的径宽比D/b≥5(b/D≤0.2)时,通 常只需对转子进行静平衡试验。 常只需对转子进行静平衡试验。 静平衡试验所用的设备称为静平衡架。 静平衡试验所用的设备称为静平衡架。
机械的平衡及调节
第十四章机械的平衡及调节回转体平衡和机械调速是两个不同的机械动力学问题。
在机械设计中,特别是设计高速机械和精密机械时必须予以考虑。
§14—1机械平衡的目的、分类及方法1.目的:机械运动时,各运动构件由于制造、装配误差,材质不均等原因造成质量分布不均,质心做变速运动将产生大小及方向呈周期性变化的惯性力。
(1)在构件运动副中引起附加动压力。
(2)加剧运动副磨损,降低机械效率。
(3)降低构件有效承载能力,缩短寿命。
(4)引起机器及基础产生强迫振动,影响机械工作质量。
(5)当震动频率接近系统的共振范围时,将会波及到周围的设备及厂房建筑。
对于高速、重型和精密机械,惯性力的不良影响更为严重。
为了完全或部分消除这些不良影响,需设法减少或消除惯性力,这就是机械的平衡问题,也是机械平衡的目的所在2.分类:1).转子平衡转子平衡问题:绕固定轴线回转的构件的惯性力和惯性力矩的平衡问题。
刚性转子的平衡问题:转子转速低于一阶临界转速,挠曲线变形忽略挠性转子的平衡问题:转子转速高于一阶临界转速,其旋转轴线的挠曲线的变形不能忽略。
2).机构平衡机构的平衡问题:对整个机构而言,所有构件的惯性力和惯性力矩,可以合成为通过机构总重心的总惯性力和总惯性力矩。
它们可被部分或完全地平衡。
有关它们的平衡问题即为机构的平衡问题。
机构的平衡:为了减小或消除机构中各构件的惯性力和惯性力矩所引起的振动、附加动压力和减小输入转矩波动而采用的改善质量分布、附加机构等的措施,称为机构的平衡,如内燃机曲柄连杆机构等的平衡。
3.研究机械平衡的方法计算法:图解法与解析法。
图解法简单方便;解析法计算结果准确,它们皆用在各不平衡质量大小及质心位置已知的情况下。
试验法则适用于各平衡质量大小及质心位置未知的情况下或虽经计算法加平衡配重平衡,但实际由于材质不均匀、安装制造误差等原因,往往仍达不到预期的要求时,可用试验法平衡之。
这里主要阐述图解法。
§14—2 转子的平衡一、转子平衡的分类1.概念:由于转子结构不对称、材质不均匀、制造和安装误差等原因,均会引起偏心(质心偏离形心)。
机械设计手册-常用机构
(1)主从动轴1、3和中间轴2位于同一平面;
(2)主从动轴1、3与中间轴2的夹角相等;
(3)中间轴2两端的叉面位于同一平面。
结束
§ 12 - 9 组合机构
几种基本机构组和应用 满足工作要求
齿轮 — 连杆组合机构
结束
§ 12 - 9 组合机构
几种基本机构组和应用 满足工作要求
齿轮 — 连杆组合机构
≥7
由上式圆可销见数:n k 1~06 z 3 1~且 4 k 0 .5 1~3
1~2
槽轮的运动时间总是小于其静止时间
若欲使 k ≥0.5 ,可多装几个圆销,设均匀布置 n 个圆销, k是单销的n倍
kn(1/21/z) 又 k 1 n 2 z/z ( 2 ) 结束
§ 12 - 2 槽轮机构
四 、普通槽轮机构的设计要点
第十二章 其他常用机构
棘轮机构 槽轮机构 凸轮式间歇运动机构 不完全齿轮机构 万向铰链机构 组合机构
§ 12 - 1 棘轮机构
一、棘轮机构的组成及工作特点
1、组成: 棘轮、摇杆、棘爪、止动棘爪
摇杆
2、工作特点
将主动摇杆的往复摆动转 换为棘轮的单向间歇运动
棘爪 棘轮
结构简单、制造方便,运 动可靠,转角可调; 冲击、噪声大,精度低
拨盘
结束
§ 12 - 2
二 、槽轮机构的类型和应用
1、按轮槽的位置
外槽轮机构 内槽轮机构
槽轮机构
2、按拨盘与槽轮轴线的位置
平面槽轮机构 空间槽轮机构
结束
§ 12 - 2
二 、槽轮机构的类型和应用
1、按轮槽的位置
外槽轮机构 内槽轮机构
槽轮机构
2、按拨盘与槽轮轴线的位置
6机械的平衡 ppt课件
4
惯性力的影响
惯性力及惯性力矩随着 机构的运动作周期性变化
Fi Fi=meω2
Fi
e
Fi ω
Fi Fi
Fi
2020/11/29
5
2 机械平衡问题的内容
机械平衡问题的分类
转子的平衡 机构的平衡
刚性转子平衡 挠性转子平衡
mi
Fi
2020/11/29
7
不平衡的不良影响
产生振动和噪音,严重时造成设备的破坏
∑Fi
刚性转子静平衡的方法
在转子上增加平衡质量mb使其产生的平 衡惯性力Fb将原不平衡惯性力∑Fi抵消 例 一转动圆盘其上有偏心质量m1 、 m2 、 m2 、 m4 静平衡计算中的所有惯性力为一平面汇交力系
mi
mb Fb
转子——绕固定轴回转的构件
刚性转子: 工作转速低于(0.6~0.75)一阶共振转速的转子,此状态下
的转子的弹性变形可忽略不计
挠性转子 质量较大、径向尺寸较小且工作转速高于(0.6~0.75)一
阶共振转速的转子,此状态下转子的弯曲弹性变形不可忽略
2020/11/29
6
§6-2 刚性转子的平衡计算
1 刚性转子的静平衡计算 适用对象:轴向尺寸较小的转子(b/d<0.2)
因受结构限制,无法在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个平面上平 衡,故另外选取两个平衡平面S 平面和 P平面
P
s
ⅠⅡ Ⅲ
ⅠⅡ
Ⅲ
2020/11/29 本章作业:6-1,6-2,6-5,6-6,6-7,6-8。 14
∑MP=0
m1r1l1 ms1r1L
ms1
第6章 机械的平衡习题解答
第六章 机械的平衡本章知识要点归纳与总结 1.机械平衡的目的(1)设法将构件的不平衡惯性力加以平衡以消除或减少其不良影响。
(2)机械平衡的内容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衡方法也不同,机械的平衡问题分为下述两类:1) 绕固定轴回转的构件的惯性力平衡可利用在构件上增加或除去一部分质量的方法予以平衡。
2) 机构的平衡使各构件惯性力的合力和合力偶得到完全或部分平衡。
2.刚性转子的平衡计算(2)刚性转子的平衡计算的步骤 1)静平衡计算①计算各偏心质量的质径积i i r m②计算平衡质径积 i i i x b b r m r m αcos )(∑-= i i i y b b r m r m αs i n )(∑-= 大小 ])()[(22y b b x b b b b r m r m r m +=相位角 ])()(a r c t a n [xb b y b b b r m r m =α2) 动平衡计算①选定两个回转平面I 及II 作为平衡基面。
②将各离心惯性力分解到平衡基面I 和II 内。
③在平衡基面I 及II 内按静平衡计算方法各加一平衡质量bI m 及bII m ,使两平衡基面内的惯性力 之和分别为零。
3.刚性转子的平衡实验(1)静平衡实验目的是使转子的质心落在其回转中心上。
静平衡实验可借助于导轨式静平衡实验装置,反复增减 平衡质量以达到静平衡;也可借助于类似单摆的平衡设备,以迅速测出转子不平衡质径积的大小和方位。
(2)动平衡实验目的是使转子获得满意的动平衡。
动平衡实验借助于专用的动平衡机。
(3)现场平衡对于尺寸很大的转子,除在制造间进行平衡,还需在现场通过直接测量机器中转子支架的振动,来确定不平衡量的大小及方位,进而进行平衡。
4.转子的许用不平衡量有两种表示方法,即质径积[mr ] 表示法和偏心距[e ]表示法,两者的关系为 mmr e ][][=5.平面机构的平衡(1)机构平衡的条件:机构的总惯性力I F 和总惯性力偶矩IM分别为零,即0,0==II MF不过,在计算中,总惯性力偶矩对基座的影响应当与外加的驱动力矩和阻抗力矩一并研究,但是 由于驱动力矩和阻抗力矩与机械的工况有关,单独平衡惯性力矩往往没有意义,故这里只讨论总惯性力的平衡问题。
机械原理其它常用机构
外啮合式
20
铣刀 8
9
2
球拍 6
靠模凸轮
作者:潘存云教授
7
不完全齿轮1
不完全齿轮1 5
1
34
乒乓球拍专用靠模铣床
15.10.2020
21
退煤饼
压制
作者:潘存云教授
不完全齿轮 锁止弧
填料
填料
15.10.2020
锁止弧
蜂窝煤饼压制机
使运动平稳
瞬心线附加杆
22
§12-7 非圆齿轮机构
s / rφ =l /r2π s=lφ/2π
3
12
K
作者:潘存云教授
K向
15.10.2020
s
l
rφ
r2π
27
图示螺旋机构中,螺母A固 定,螺母2可沿轴向移动,
且: lA≠lB
当A、B段螺纹旋向相同时, 螺杆1相对于机架3的位移为:
s1=lAφ/2π
lA
A
作者:潘作存者云:教潘授存云教授
3 2B
B
工作原理:外套筒逆时针转 动时,滚子楔紧→内套筒 随之转动,当外套筒顺时针 转动 时,滚子松开 →内套筒不动。
特点:传递运动较平稳、无噪声,
从动件的转角可作无级调整。
易出现打滑现象,运动准确性较差,
不15.1适0.2020合用于精确传递运动的场合
9
摩擦自锁式 棘轮机构
15.10.2020
滚子楔紧式
15.10.2020
2'
2
1
2
3
3
6
特点及应用
结构简单、转角 可调、转向可变。 但只能有级调节动 程, 且棘爪在齿背 滑行会引起噪音、 冲击和磨损→高速 时不宜采用。
《机械设计基础》课程标准
《机械设计基础》课程标准二、课程定位1.为研究机械类产品的设计、开发、制造、维护保养等提供必要的理论基础。
2.是机电一体化专业、数控专业、模具设计与制造等专业必修的一门专业技术基础课。
3.课程定位于高等职业教育,强调对学生进行专业思维能力。
专业实践能力和动手能力的培养。
4.按照“必需、够用”为度的原则呈现课程内容的针对性和应用性。
注重提高学生分析问题、解决问题的能力。
5.把创新素质的培养贯穿于教学中。
采用行之有效的教学方法,注重发展学生专业思维和专业应用能力。
6.是从理论性、系统性很强的基础课和专业基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要转折点,在教学中具有承上启下的作用,课程知识掌握的程度直接影响到后续课程的学习。
三、课程设计思路1.以专业教学计划培养目标为依据,以岗位需求为基本出发点,以学生发展为本位,设计课程内容。
2.让学生在了解常用机构及机械零部件的基本知识及设计方法和设计理论的基础上,能进行简单机械及传动装置的设计,培养学生初步解决工程实际问题的能力。
3.在课程实施过程中,充分利用课程特征,加大学生工程体验和情感体验的教学设计,激发学生的主体意识和学习兴趣。
四、课程目标通过本课程的学习,使学生获得正确分析、使用和维护机械的基本知识、基本理论及基本技能,初步具备运用手册设计简单机械的能力,为学习有关专业机械设备课程以及参与技术改造奠定必要的基础。
(一)知识目标:1.掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、组成、性能特点,初步掌握选用和设计方法。
2.具有对机构和零件进行分析计算的能力、一定的制图能力和使用技术资料的能力。
3.能综合运用所学知识和实践技能,具有设计简单机械和简单传动装置及分析、解决一般工程问题的初步能力。
(二)职业技能目标:1.认识《机械设计基础及课程设计》课程学习的一般过程,注重激发学生的学习动机,通过理论教学、实验课程、课程设计、课外综合实践等多种形式的教学活动培养学生的机械设计能力。
机械设计基础——机械的调速和平衡
mr m1r1 m2r2 m1r1l1 m2r2l2
mb1, rb1 Fb1
mb, rb
Fb
mb2, rb2 Fb2
m1r1 mr l2 l m2r2 mr l1 l
分别在两个平面内加上平衡质量使之静平衡 F1 Fb1 0 F2 Fb 2 0
m2 F2
m2’’, r2’’ F2’’
m m l l1
'' 1 ' 1 1 '' ' m2 m2 l2 l2
平面1
' ' m r m b rb 0
' ' i i
平面2
'' '' m r mbrb 0
'' '' i i
机械设计基础——机械的调速和平衡
m2 r2 m3
W1+W2+W3+W4+Wb=0 质径积矢量方程: me mi ri mb rb 0
W
2
m1r1 m2 r2 m3r3 m4r4 mb rb 0
F4
Fb
W3 W4
质径积矢量方程解法: 1. 图解法:定比例尺,作质径积矢量图,量平 衡质径积的大小 2. 解析法:若各不平衡质量方向以角度给出
造成破坏性事故
机械设计基础——机械的调速和平衡
例:
设偏心质量m=10kg,偏心距e =1mm, =314 rad/s 则: 惯性力:F = me2=101x10-33142=986 N
e
F
重量: G = mg=10 9.8=98 N
机械原理12(本科)其他常用机构 (2)
一.螺旋机构的运动分析
当螺杆转过φ时,螺母沿其轴向移动的距离为: S=l φ/(2π) 其中l为螺旋的导程 mm。
A段螺纹
螺母
(1)微动螺旋机构
设螺旋机构中A、 B段的螺旋导程分别 为lA、lB , 且两端螺旋 的旋向相同(即同为 左旋或右旋)
B段螺纹
当螺杆转过φ时,螺母的位移s为:
s=(lA-lB)φ/(2π) 因lA、lB相差很小时,故位移s可能很 小,故这种螺旋机构称为微动螺旋机构。 此种机构常用测微计、分度机构中。
即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。
如果想得到k ≥0.5的槽轮机构,则可在拨盘上 多装几个圆销,
设装有n个均匀分布的圆销,则拨盘转一圈, 槽轮被拨动n次。故运动系数是单圆柱销的n 倍,即:
k =n(z-2)/2z
∵k<1
槽数z 圆销数n 3
得:n< 2z / (z-2)
4 1~3 5
≥ 6
1~2
内啮合槽轮机构
球面槽轮机构
单动式外啮合槽轮机构
双动式外啮合槽轮机构
内啮合槽轮机构
应用实例: 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔。
停顿作用
放映机机构
转位作用
六角车床的刀架转位机构
3空闲
车螺纹 4
六槽内槽轮
2
车帽口
圆销 拨盘
切尾 5 卸牙膏筒
6
1 装牙膏筒
六角车床转塔
三、槽轮机构的运动系数及运动特性
故 即
tan f tan
(7-1)
因此棘爪顺利滑入齿根的条件为:棘轮 齿面角θ 大于摩擦角φ 。或棘轮对棘爪 总反力FR 的作用线必须在棘爪轴心O1 和 棘轮轴心O2之间穿过。
第6章 机械的平衡习题解答
第六章 机械的平衡 本章知识要点归纳与总结 1.机械平衡的目的(1)设法将构件的不平衡惯性力加以平衡以消除或减少其不良影响。
(2)机械平衡的内容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衡方法也不同,机械的平衡问题分为下述两类:1) 绕固定轴回转的构件的惯性力平衡可利用在构件上增加或除去一部分质量的方法予以平衡。
2) 机构的平衡使各构件惯性力的合力和合力偶得到完全或部分平衡。
2.刚性转子的平衡计算(1)静平衡和动平衡1)静平衡计算①计算各偏心质量的质径积i i r m②计算平衡质径积 i i i x b b r m r m αcos )(∑-= i i i y b b r m r m αsin )(∑-=大小 ])()[(22y b b x b b b b r m r m r m += 相位角 ])()(arctan[xb b y b b b r m r m =α2) 动平衡计算①选定两个回转平面I 及II 作为平衡基面。
②将各离心惯性力分解到平衡基面I 和II 内。
③在平衡基面I 及II 内按静平衡计算方法各加一平衡质量bI m 及bII m ,使两平衡基面内的惯性力之和分别为零。
3.刚性转子的平衡实验(1)静平衡实验目的是使转子的质心落在其回转中心上。
静平衡实验可借助于导轨式静平衡实验装置,反复增减平衡质量以达到静平衡;也可借助于类似单摆的平衡设备,以迅速测出转子不平衡质径积的大小和方位。
(2)动平衡实验目的是使转子获得满意的动平衡。
动平衡实验借助于专用的动平衡机。
(3)现场平衡对于尺寸很大的转子,除在制造间进行平衡,还需在现场通过直接测量机器中转子支架的振动,来确定不平衡量的大小及方位,进而进行平衡。
4.转子的许用不平衡量有两种表示方法,即质径积[mr ] 表示法和偏心距[e ]表示法,两者的关系为 mmr e ][][=5.平面机构的平衡(1)机构平衡的条件:机构的总惯性力I F 和总惯性力偶矩I M分别为零,即0,0==I I M F不过,在计算中,总惯性力偶矩对基座的影响应当与外加的驱动力矩和阻抗力矩一并研究,但是由于驱动力矩和阻抗力矩与机械的工况有关,单独平衡惯性力矩往往没有意义,故这里只讨论总惯性力的平衡问题。
机械原理(第七版)第6章机械的平衡
m1r1+ m2r2+ …+mbrb=0
2)计算各偏心质量的质径积的大小;
3)取质径积比例尺μW=?kg·mm/mm; 4)按矢径ri(i=1,2,…,n)的方向连续
作矢量Wi(i=1,2,…,n)(长度为 mi ri /μW);
图6-1
5)连末首端的矢量,即得Wb。 则mbrb=WbμW (mbrb方向为Wb所指的方向)。
它们的质量可以视为分 布在垂直于回转轴线的同一 平面内,如其质心不在回转 轴线上,则其偏心质量产生
F=me 2
m e
D
的惯性力不平衡。这种不平
衡现象在转子静态时就会表
B
现出来,故称为静不平衡。 徐州工程学院
D
F=me 2 m e
B
转子的静平衡,就是利用在转子上增加或除去一平衡 质量的方法,使其质心回到回转轴线上,从而使转子的惯 性力得到平衡(即∑F = 0)的一种平衡措施。 其平衡的原理:利用理论力学平面汇交力系的平衡理论。
平衡的原理:根据弹性梁的横向振动平衡理论进行平衡。 徐州工程学院
2、机构的平衡 机械中作往复移动和平面复合运动的构件,其所产生
的惯性力无法通过调整其质心的方法来平衡,所以不能对 构件本身来进行平衡,而必须就整个机构加以研究,设法 使各活动构件惯性力的合力和合力偶得到完全或部分平衡。
机构平衡的方法可采用:
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二、机械平衡的内容及分类 研究机械平衡的实质就是研究如何消除或减轻构件或
机构所产生的惯性力或惯性力矩。由于机械中各活动构件 的运动形式不同,所以机械的平衡问题可分为两类:
1、转子(rotor)的平衡
机械中绕固定轴线回转的构件称为转子。 其平衡的方法是利用在该构件上增加或除去一部分质 量,调整其质心在回转轴线上的方法予以平衡。
机械原理——机械的平衡
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机械原理
这部分有何作用
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机械原理
§6-1 机械平衡(mechanical balance)的目的及内容
一、 机械平衡的目的
机械在运转时,构件所产生的不平衡惯性力将在
需平衡作用在机构质心的总惯性力和总惯性力 偶矩。 仅讨论前者的平衡。完全平衡和部分平衡
二. 简单机构总惯性力完全平衡的方法
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欲使机构总惯性力为零,应使机构的质心加速度为零, 即应使机构的质心静止不动。
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机械原理
二. 简单机构总惯性力完全平衡的方法
机构的完全平衡是指机构的总惯性力恒为零。为了达到机构 的完全平衡的目的,可采用如下措施:
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机械原理
三. 简单机构总惯性力部分平衡的方法
特点: ⅰ) 总质心在轴线上, 惯性力的合力为0---静平衡; ⅱ) 运转时产生 P1, P2 , 形成惯性力偶矩, 运动副受到 附加动压力---动不平衡. 2)静不平衡且动不平衡 特点: ⅰ) 总质心不在轴线上,惯性力的合力不为0---静不平衡; ⅱ) 将惯性力向质心简化,除合力外还有惯性力偶矩--动 不平衡.
汽轮机转子
水轮机转子
电机转子
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机械原理
(1)刚性转子(rigid rotor)的平衡
刚性转子:工作转速一般低于(0.6~0.75)倍nc1的转子。
nc1为转子的第一阶临界转速
转子临界转速: 与转子及其支承系统的固有振动频率相对应的转子转速
静平衡:只要求其惯性力平衡。 动平衡:同时要求其惯性力和惯性力矩的平衡。 (2) 挠性转子(flexible rotor)的平衡 挠性转子:工作转速大于(0.6~0.75)倍nc1的转子。 其平衡原理是基于弹性梁的横向振动理论。
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4.动平衡的计算
由理论力学知识,一个力可以分解为与它相平行的两个分力。将F1、F2、F3分解到两个相互平行的平衡基面上。仿照静平衡计算,在两个平衡基面上各作一次静平衡。可求出在两个平衡基面上所加的平衡质量mb'、mb"及向径rb'、rb"。
2、摩擦式棘轮机构
1)偏心楔块式棘轮机构;2)滚子楔紧式棘轮机构
(三)棘轮机构的特点:
1.齿啮式棘轮机构的特点
齿啮式棘轮机构结构简单,棘轮转角可实现有级调节,但传动平稳性差。适合于转速不高,转角不大和小功率场合。
2.摩擦式棘轮机构的特点
摩擦式棘轮机构传递运动平稳,无噪音,棘轮可实现无级调节,但易打滑,运动准确性差。
1.棘轮机构的组成:
主动摆杆、棘爪、棘轮、机架
2.棘轮机构的工作原理:
摆杆单向摆动时,棘轮沿同一方向转过一个角度;而棘轮向另一个方向转动时,棘轮静止不动。
(二)棘轮机构的类型:
1.带轮齿的棘轮机构
1)按动作分:单动式棘轮机构;双动式棘轮机构
2)按啮合形式分:外啮式棘轮机构;内啮式棘轮机构
3)按轮齿形状分:矩形棘轮机构;锯齿形棘轮机构;可变向棘轮机构
已知盘形不平衡转子其偏心质量分别为m1、m2、m3,向径分别为r1、r2、r3,所产生的惯性力分别为F1、F2、F3,据平面力系平衡的原理,所加的平衡质量mb及其向径rb可由质径积平衡方程求得。(可采用图示的图解法,也可采用解析法。)
若在rb的方向上不能添加质量,可在rb的反方向r/b上除去一部分质量m/b来使转子得到平衡。只要保证mbrb = m/br/b即可。
2)槽数z与圆销数n的关系
三.机械的平衡(50分钟)
(一)机械平衡的目的
不平衡→由惯性力和惯性力矩引起;
后果→引起运动副Biblioteka 附加动反力、构件中的内应力↑、摩擦和磨损↑、机械效率↓、寿命↓;
平衡的目的→尽量减小或消除惯性力、惯性力矩的影响惯性力。改善机构工作性能。
(二)平衡的内容及分类
1.刚性转子的平衡
结论:对于静不平衡转子,不论其中含有多少不平衡质量,都只需在一个面内添加一个配重,使其达到静平衡------单面平衡。
实际情况:不论其中含有多少不平衡质量,一般只能找出一个(如使用悬挂法),而平衡配重倒很可能出现多个(正质量、负质量)。
3.动平衡的概念
当转子的宽径比(B/D)大于0.2时,其质量就不能视为分布在同一平面内了。这时,其偏心质量分布在几个不同的回转平面内,如图所示。既使转子的质心位于回转轴上,也将产生不可忽略的惯性力矩,这种状态只有在转子转动时才能显示出来,称为动不平衡。
这样,转子毫无疑问是静平衡的;同时两个平衡的平面力系之间是不会产生力矩的,因此,转子就达到了动平衡。
结论:对于任何动不平衡的刚性转子,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,都只要在选定两个平衡基面内分别各加上一个平衡质量,即可实现动平衡------双面平衡。
转子转速n较低(n<0.6~0.7一阶临界转速),转子完全可以看作刚性转子。
2.挠性转子的平衡
当转子转速较高接近或超过回转系统的第一阶临界转速时,转子将产生明显的变形,这时转子将不能视为刚体,而成为一个挠性体。
3.机构的平衡
存在平动和平面一般运动的构件,只能达到使所有构件的惯性力和惯性力矩最后以合力和合力矩的形式作用在机架上。这类平衡问题又称为机构在机架上的平衡。
拨盘以匀角速连续回转,当拨盘上的圆销进行槽轮的径向槽中时,带动槽轮转过一个角度;当圆销退出径向槽时,拨盘上的凸弧与槽轮上的凹弧卡住,槽轮不转。槽轮与主动拨盘的轴线平行,其转向相反,最小槽数应大于3。
(二)槽轮机构的类型:
1)内啮合槽轮机构;2)外啮合槽轮机构;3)球面槽轮机构。
(三)槽轮机构的特点:
(四)棘轮机构的应用:
1)射沙自动线的浇铸机构;2)自行车飞轮机构
(五)棘轮机构的设计要点:
1.棘轮转角大小的调节
1)改变摇杆摆角的大小
2)改变棘爪行程内的齿数
2.棘爪的工作条件
二.槽轮机构(20分钟)
(一)槽轮机构的机构组成与工作原理
1.槽轮机构的组成:
主动拨盘、槽轮、机架。
2.槽轮机构的工作原理:
(三)刚性转子的平衡计算
1.静平衡的概念
盘状转子:轴向尺寸较小,即宽径比(B/D)小于0.2,例如齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮及叶轮等,它们的质量可以视为分布在同一平面内。
刚性转子的静平衡:就是利用在刚性转子上加减平衡质量的方法,使其质心回到回转轴线上,从而使转子的惯性力得以平衡的一种措施。
2.静平衡的计算
槽轮机构结构简单,工作可靠,但槽轮转角不能调节。适应于速度不太高的场合。
(四)槽轮机构的应用:
1)电影放映机的卷片机构;2)六角自动车床转塔刀架的转位机构
(五)槽轮机构的设计要点:
1.工作条件
1)圆销在进入或退出槽口时,应避免与槽发生冲击。
2)要设置锁住装置
2.销数、槽数与动停比
1)动停比(运动系数)
对于任何动不平衡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要在选定两个平衡基面内分别各加上一个平衡质量即可实现动平衡双面平衡
第十二章其它常用机构、第六章机械的平衡
第一讲
一.棘轮机构(30分钟);
二.槽轮机构(20分钟);
三.机械的平衡(50分钟)。
一.棘轮机构(30分钟)
(一)棘轮机构的机构组成与工作原理