8 回转件的平衡
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第一章平面机构的自由度和速度分析题1-1在图示偏心轮机构中,1为机架,2为偏心轮,3为滑块,4为摆轮。
试绘制该机构的运动简图,并计算其自由度。
题1—2图示为冲床刀架机构,当偏心轮1绕固定中心A转动时,构件2绕活动中心C摆动,同时带动刀架3上下移动。
B点为偏心轮的几何中心,构件4为机架。
试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。
题1—3计算题1-3图a)与图b)所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)。
题1-3图a)题1-3图b)题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。
题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并标出原动件。
题1—5图 题解1—5图题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。
第二章 连杆机构题2-1在图示铰链四杆机构中,已知 l BC =100mm ,l CD =70mm ,l AD =60mm ,AD 为机架。
试问:(1)若此机构为曲柄摇杆机构,且AB 为曲柄,求l AB 的最大值;(2)若此机构为双曲柄机构,求l AB 最小值; (3)若此机构为双摇杆机构,求l AB 的取值范围。
题2-2 如图所示的曲柄滑块机构: (1)曲柄为主动件,滑块朝右运动为工作 行程,试确定曲柄的合理转向,并简述其理由;(2)当曲柄为主动件时,画出极位夹角θ,最小传动角g min ; (3)设滑块为主动件,试用作图法确定该机构的死点位置 。
D题2-1图题2-3图示为偏置曲柄滑块机构,当以曲柄为原动件时,在图中标出传动角的位置,并给出机构传动角的表达式,分析机构的各参数对最小传动角的影响。
题2-4设计一曲柄摇杆机构,已知机构的摇杆DC长度为150mm,摇杆的两极限位置的夹角为45°,行程速比系数K=1.5,机架长度取90mm。
第8章 回转件的平衡8.1 复习笔记一、回转件平衡的目的机械中有许多构件是绕固定轴线回转的,这类作回转运动的构件称为回转件(或称转子)。
1.不平衡的原因由于回转件的结构不对称、材质不均匀或是制造不准确等因素,使回转件在转动时产生离心力系的不平衡,使离心力系的合力和合力偶矩不等于零。
2.不平衡的危害(1)在运动副中产生附加的动压力,从而增大构件中的内应力和运动副中的摩擦,加剧运动副的磨损,降低机械效率和使用寿命;(2)使机械产生周期性振动,降低工作可靠性和精度、零件材料的疲劳损坏以及令人厌倦的噪声。
3.回转件平衡的目的调整回转件的质量分布,使转子工作时的离心力达到平衡,以消除附加动压力,尽可能减轻有害振动,改善机构工作性能。
二、回转件的平衡计算根据组成回转件各质量的不同分布,可分两种情况。
1.质量分布在同一回转面内轴向尺寸很小的回转件(B/D <0.2),将其质量看作是分布在同一平面内,如风扇叶轮、飞轮、砂轮等。
对于这类转子,利用在刚性转子上重心的另一侧加上一定的质量,或在重心同侧去掉一些质量,使质心位置落在回转轴线上,从而使离心惯性力达到平衡,即平衡条件为:b 0=+∑=i F F F式中,F 、b F 、i F ∑分别表示总离心力、平衡质量的离心力、原有质量的离心力。
写成质径积的形式为:b b 0=+∑=i i me m r m r特点:若重心不在回转轴线上,则在静止状态下,无论其重心初始在何位置,最终都会落在轴线的铅垂线的下方,这种不平衡现象在静止状态下就能表现出来,故称为静平衡。
静平衡的条件:分布于回转件上各个质量的质径积的向量和为零,即:b b 0+∑=i i m r m r2.质量分布不在同一回转面内 对于轴向尺寸较大(B/D ≥0.2)的回转件,如内燃机中的曲轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等,其质量的分布不能再近似地认为是位于同一回转面内,而应看作分布在垂直于轴线的许多互相平行的回转平面内,离心惯性力将形成一个不汇交空间力系,因此必须使各质量产生的离心力的合力和合力偶都等于零,才能达到平衡,即平衡条件为:0F ∑= 0M ∑=平衡方法:对于动不平衡的转子,无论其具有多少个偏心质量以及分布在多少个回转平面内,只要将各不平衡质量产生的惯性力分别分解到两个选定的平衡基面内,则动平衡即转化为在两平衡基面内的静平衡计算问题。
回转件:机械中有许多构件是绕固定轴线回转的,这类作回转运动的构件称为回转件(转子)F=mrw2回转件平衡的目的:调整回转件的质量分布,使回转件工作时离心力达到平衡,以消除附加动压力,尽可能减轻有害的机械振动静平衡:回转件平衡后,e=0,即总质心与回转轴线重合,此时回转件质量对回转轴线的静力矩mge=0。
该回转件可以在任何位置保持静止,而不会自行转动静平衡条件:分布于该回转件上各个质量的离心力(或径向积)的向量和等于零,即回转件的质心与回转轴线重合动平衡:质量分布不在同一回转面内的回转件,只要分别在任选的两个回转面内各加上适当的平衡质量就能达到完全平衡。
这种类型的平衡称为动平衡动平衡条件:回转件上各个质量的离心力的向量和等于零,而且离心力所引起的力偶矩的向量和也等于零动平衡的回转件一定也是静平衡的,但静平衡的回转件却不一定是动平衡的静平衡试验法:利用静平衡架,找出不平衡质径积的大小和方,并由此确定平衡质量的大小和位置,使质心移到回转轴线上而达到平衡动平衡试验法:令回转件在动平衡试验机上运转,然后在两个选定的平面上分别找出所需平衡质径积的大小和方位,从而使回转件达到动平衡的方法(1)两种振动产生的原因分析:主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力,使输入功和输出功之差形成周期性动能的增减,从而使主轴呈现周期性速度波动,这种波动在运动副中产生变化的附加作用力,使得机座产生振动。
而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量,在回转时产生方向不断变化的离心力所产生的。
(2)从理论上来说,这两种振动都可以消除。
对于周期性速度波动,只要使输入功和输出功时时相等,就能保证机械运转的不均匀系数为零,彻底消除速度波动,从而彻底消除这种机座振动。
对于回转体不平衡使机座产生的振动,只要满足静或动平衡原理,也可以消除的。
(3)从实践上说,周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。
因为实际中不可能使输入功和输出功时时相等,同时如果用飞轮也只能减小速度波动,而不能彻底消除速度波动。