第二章 平面机构的平衡.pdf

第二章平面机构的平衡 机械电子工程学院 彭倍 惯性载荷的危害 • 惯性力（力矩）的大小和方向是周期性变化的，因而通过 构件和运动副传到基座上的摆动力（力矩）的大小和方向 也是周期性变化的。 • 惯性力（力矩）的周期性变化加剧了作用于驱动构建上的 平衡力矩的波动，在传动系统中产生冲击载荷，造成系统 的扭转振动。 • 惯性载荷在构件中引起附加动应力，影响构件的强度；在 运动副中引起副驾反动力，加剧磨损并降低机械的效率。 平 衡 • 采用构件质量再分配手段完全地或部分地消除惯 性载荷。 • 不进行振动的频率分析和响应分析，而仅着眼于 消除或部分消除引起振动的激振力。 • 平衡在本质上是一种以动态静力分析为基础的动 力学综合。 平衡的种类 • 机构在机座上的平衡 将个运动构件视为一个整体系统进行的平衡，目标是消除或者部分消 除摆动力和摆动力矩，从而减轻机构整体在机座上的振动 • 机构输入转矩的平衡 维持主动构件等速回转而应施加与主动构件上的平衡力矩。 • 运动副中压力的平衡 为解决机构中某些运动副中由惯性力引起的动压力过大的问题，可进 行运动副中动压力的平衡 平衡的措施 • 通过加配重的方法来进行平衡 • 通过机构的合理布局或设置附加机构的方法来平 衡 • 1）部分平衡 2）完全平衡 3）优化综合平衡 质量代换法 • 将构件的质量用若干集中质量来代换，使这些代 换质量与原有的质量在动力学上等效。 代换条件 • 各代换质量的总和应等于原来构件的质 量 静代换 • 各代换质量的总质心应与原来的质心相 重合 • 各代换质量对坐标原点的转动惯量之和 动代换 应等于原构件对坐标原点的转动惯量 实质量代换 • 两点动代换 • 两点静代换 广义质量代换 曲柄滑块机构的摆动力部分平衡 2.4 平面连杆机构的完全平衡 机构总质心保持静止不动 摆动力 平衡 摆动力矩平衡 用质量再分配实现摆动力的完全平衡 线性独立矢量法： • 首先建立机构总质心表达式，表达式中含有机构的几何、 物理参数和各杆的运动参数。 • 该表达式中的运动参数不是独立的，将机构封闭矢量方程 引入总质心表达式。 • 根据摆动力完全平衡的条件——总质心保持静止不动，令 总质心表达式中随时间变化的项为零，就得到了平衡方程 • 根据平衡方程，确定所加配重的位置和大小 总质心位置 复数形式