第二章平面机构的平衡详解.ppt

??? 质量代换法 为使替代前后的力学效应完 全相同，则应满足：? （3）所有替代质量对原点的转动惯量之和应等于原构件对坐标原点的转动惯量。 （1）所有替代质量之和与 原构件质量相等； （2）所有替代质量的总质心与原构件的质心重合； ??? 注意： 质量动替代后，替代质量的动能之和与原构件的动能相等；而质量静替代后，动能则不相等。 ??质量静替代： 若只满足前两个条件，则替代质量的总惯性力和原构件的惯性力相同，而惯性力矩不同。 质量动替代： 满足上述三个条件时，替代质量产生的总惯性力和惯性力矩与原构件的惯性力和惯性力矩相等。 例：对图示铰链四杆机构进行平衡设计，以使其运转时机构惯性力完全平衡。 已知：lAB=120mm, lBC=400mm, lCD=280mm, lDA=450mm, 各杆的质量及质心S1, S2, S3 的位置分别为m1=0.1kg, lAS1=75mm, m2=0.8kg, lBS2=200mm, m3=0.4kg, lDS3=150mm。 s1 设re1=100mm, re3=200mm，通过计算求得me1, me3 ，并求出机构平衡后的总质量m及总质心位置S。 解题方法： ?? 本题采用质量静替代法。 通过在两连架杆BA和CD延长线上各加一个平衡质量使其达到完全平衡。 解题步骤： 质量代换法可以获得完全平衡，但需要增加很大配重，导致机械的重量大为增加。 ??? 当机构本身要求多套机构同时工作时，可采用对称布置方式使惯性力得到完全平衡 由于机构各构件的尺寸和质量完全对称，故在运动过程中其总质心将保持不动。 利用对称机构可得到很好的平衡效果，但机器的体积将会增大。 2）对称布置法 (1) 加平衡质量法 (2) 近似对称布置法 (3) 加平衡机构法 三、机构惯性力的部分平衡 部分平衡: 平衡机构总惯性力中的一部分。 常用的方法有： 1、 加平衡质量法 用质量静替代可将连杆 质量m2用集中在铰链B、 C的两个质量mB2和mC2 来替代质量。 例：图示曲柄滑块机构 的摆动力的部分平衡。 惯性力分析： 将曲柄质量m1用集中在 铰链B,A的两个质量mB1 和mA1来代换。 A点是静止的，mA1不引起惯性力,不考虑。则： 这个机构的质量经过代换后可认为只存在两个集中质量mB和mC。 已知B,C两点的加速度才能求出惯性力,滑块C位移为： θ是曲柄转角. 经过整理后，得到C点加速度近似为： 在铰链B处的惯性力为： 滑块C处的惯性力为： 一阶惯性力 二阶惯性力 质量mB所产生的惯性力，只 需在曲柄1的延长线E点处加 一平衡质量mE1即可完全被平 衡。 质量mC作往复移动，会产生往复惯性力。可在曲柄延长线上E处再加一平衡质量mE2来部分平衡此力。 加在E点的平衡配重为： k一般取为1/3~2/3 ?? 2、近似对称布置法 由于采用的是非完全对称布置，所以只能使惯性力在 机架上得到部分的平衡。 只要设计时保证me1re1=me2re2=mclAB/2，就可使曲柄滑 块机构中的一阶惯性力得到平衡。 3、加平衡机构法 ?曲柄滑块机构中一阶惯性力用齿轮机构作为平衡机构。 平衡二阶惯性力： 采用一对转向相反、角速度大小为2ω的齿轮机构 齿轮1、2上的平衡质量用来平衡一阶惯性力； 齿轮3、4上的平衡质量用来平衡二阶惯性力。 3、加平衡机构法 也可用加连杆机构的方法来部分平衡机构的惯性力。 3、加平衡机构法 用加齿轮机构的方法平衡惯性力时，平衡效果好，但 采用平衡机构将使结构复杂、机构尺寸加大，这是此 方法的缺点。 本章结束！ * 平面机构的平衡 1 机械平衡的目的及内容 一、机械平衡的目的 机械在运转时,构件产生的不平衡惯性力的主要危害是： 在运动副中引起附加的动压力; 增加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; 惯性力是周期性变化的，将引起机械及其基础产生强迫振动。 机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡力加以平衡， 以消除或减小其不良影响 所谓平衡，就是采用构件质量再分配等手段完全地 或部分地消除惯性载荷。 平衡是在机械运动设计完成之后进行的一种动力学设计。 二、机械平衡的内容 分为两类： 1、绕固定轴回转的构件的惯性力的平衡 2、 机构的平衡 这类构件的不平衡力可利用在该构件上增加或除去一部分质量的方法予以平衡。 其所产生的惯性力无法在该构件本身上 平衡，而必须