BOB综合体育DynamicDesignDesign内容简介内容简介本章本章的主要内容主要内容：随着现代机械现代机械日益向大型化、高速化、精密化和高效率化方向发展，机械系统的振动问题机械系统的振动问题日益突出BOB综合体育，良好的机械系统动态性能机械系统动态性能已经成为产品开发设计中的重要的优化目标之一。轴类部件的动态分析和设计方法所谓“动态设计动态设计”是指机械结构和机器系统的动态性能在其图纸的设计阶段就应得到充分考虑，整个设计过程整个设计过程实质上是运用动态动态分析技术分析技术、借助计算机分析、计算机辅助设计和仿真来实现的，达到缩短设计周期、提高设计效率和设计水平的目的。机械系统的动态特性机械系统的动态特性是指机械系统本身的固有频率、阻尼特性和对应于各阶固有频率的振型以及机械在动载荷作用下的响应。机械系统动态设计机械系统动态设计的主要包括两个方面：１）建立一个切合实际的机械系统动态力学模型，从而为进行机械系统动态力学特性分析提供条件；２）选择有效的机械系统动态优化设计方法，以获得一个具有良好的机械系统动态性能的产品结构设计方案BOB综合体育。8.1概述动态分析的动态分析的主要理论基础主要理论基础是模态分析模态分析和模态综合理论模态综合理论。采用的主要的方法有：有限元分析法BOB综合体育、模型试验法及传递函数分析法。模态分析法模态分析法具体包括两个方面：系统固有特性分析和动态响应分系统固有特性系统固有特性包括系统的各阶固有频率、模态振型和模态阻尼比等参数。进行固有特性分析固有特性分析是为了避免系统在工作时发生共振或出现有害的振型，并且为系统进一步的响应分析作准备；动态响应分析动态响应分析是计算系统在外部激振力作用下的各种响应，包括位移响应、速度响应和加速度响应，并将它控制在一定的范围内。系统对外部激振响应外部激振响应会导致系统内部产生动态应力和动态位移，从而影响产品的使用寿命和工作性能，或产生较大的噪声。机械系统的建模方法机械系统的建模方法分为两大类：理论建模法理论建模法按机械系统不同而采用不同的技巧，因而有多种方法（一般主要采用有限元方法和传递矩阵法）；实验建模法实验建模法是指对机械系统（实物或模型）进行激振（输入），通过测量与计算获得表达机械系统动态特性的参数（输出），再利用这些动态特性参数，经过分析与处理建立系统的数学模型。求解平衡方程组进行动态设计动态设计将要用到如下概念概念及计算计算：8.2动态设计的有关概念和基本原理机械系统机械系统（机器或机械结构）是一个弹性系统，在一定条件下受到交变激振力的作用而产生振动振动BOB综合体育，从而影响机械系统的工作精度和使用寿命。组成机械系统的零部件的抗振性能如何，直接影响到整个机械系统的振动稳定性BOB综合体育。提高机械结构动态性能及抗振性能的关键是提高其动刚度其动刚度，机械结构动态设计的核心就是如何设计出动刚度较高的结构。动刚度动刚度是衡量机械系统及结构抗振能力的常用指标常用指标，在数值上等于单位振幅所需的动态力，即(N/mm)系统的静刚度，N/mm；为激振力的角频率，rad/s；为系统的固有角频率，rad为研究问题方便，现采用单自由度系统动刚度表达式，来定性地分析影响动刚度的各种因素。单自由度振动系统受简谐激振力作用时，其动刚度可用下式表示（8-2）其中从上式中不难发现，要提高机械系统结构的动刚度，可采采用措施用措施是：提高固有频率，使结构在远离固有频率的低频率工作，以避免产生共振产生共振，从而提高系统的动刚度；机械系统或机械传动部分的轴系轴系是一个具有无穷多个自由度的弹性系统，因而具有无穷多个固有频率。当轴系的旋转角速度与系统的某一固有频率重合时将会发生共振，有可能使传动部件和支撑它的固定部件承受过大的载荷，甚至引起过大的变形，使密封、轴承等的失效。通常，把发生共振时的转速称之为临界转速临界转速。转轴的临界转速影响旋转轴旋转轴临界转速临界转速的因素主要的因素主要有：(1)轴系的结构特征轴系的结构特征，即转轴的几何尺寸、支承间跨距、材料的弹性模量、联轴器的质量和刚度，以及支承座、底板、基础的动刚度、轴承、密封的动特性等因素都影响旋转轴的临界转速。(2)各转子之间的联结条件各转子之间的联结条件。图9-1所示为具有一个圆盘的轴。则轴的横向弯曲刚度如下式所示：图9-1转轴高速旋转时产生的偏心距e及轴的挠变形48EI（8-3）根据牛顿第二定律，可以得到关的运动方程式（8-4）圆盘质量，kg；ω轴的旋转角速度，rad/s。由上式可以得出（8-5）旋转物体的失衡一台设备在安装投产使用过程中，由于受温度、应力等各种工况的影响，会引起变形、不均匀腐蚀和磨损，这些均可破坏转子动转子动平衡状态平衡状态，并能导致旋转机械故障的发生。旋转物体失衡的本质旋转物体失衡的本质是质量中心与回转中心不相重合，即存在偏心质量，旋转时将会产生离心力离心力。机械系统旋转物体的失衡机械系统旋转物体的失衡有如下三种情况:静不平衡旋转物体上的各偏心质量产生的合力不等于零，即这种不平衡力可以在静力状态下确定，故称静不平衡静不平衡。动不平衡旋转物体上的各偏心质量合成出两个大小相等方向相反但不在同一直线上的不平衡力不平衡力，物体在静止时虽然获得平衡，但在旋转时就会产生一个不平衡力偶不平衡力偶，即，这种不平衡只能在动态下确定，故称动不平衡动不平衡。混合不平衡一个物体既存在静不平衡又有动不平衡，即：混合不平衡是物体失衡的普遍状态，特别是长度与直径比L/D较大的物体，多产生混合不平衡混合不平衡。刚性旋转零件的平衡刚性旋转零件的平衡对于如轮盘、砂轮、齿轮、汽车轮胎等这类轴向长度较小的薄盘形旋转零件，不平衡惯性力偶不平衡惯性力偶一般可忽略，只要在一个校正平面上加上校正配重，在低速平衡机上就可进行平衡。对于平衡精度要求不高的其他情况也可以在静平衡机上进行静平衡静平衡。刚性转子的平衡刚性转子的平衡对于轴向长度较大的旋转零件，如轴类、滚筒、厚齿轮以及在轴上安装有各种旋转零件的刚性转子等，通常情况下，不仅有不平不平衡惯性力衡惯性力，还有不平衡惯性力偶不平衡惯性力偶。刚性转子是指从零到最高工作转速范围内，转子本身可以看成是刚体，即弹性挠曲很小可以忽略的转子。刚性转子平衡时，平衡转速不受限制，不必要求在工作转速下平衡。如果平衡设备的灵敏度较高，一般采用低速平衡。(2)转子常用的平衡方法挠性转子的平衡挠性转子的平衡所谓挠性转子通常是指工作转速大于第一阶临界转速0.7的转子。由于挠性转子本身旋转时的动挠度，会对转子的平衡状态产生重要影响，而转子的动挠度曲线随着转速的改变而改变，因此不能使用刚性转子的平衡方法来平衡挠性转子平衡挠性转子。挠性转子的平衡方法挠性转子的平衡方法基本上有两种：振型平衡法振型平衡法和影响系数影响系数平衡法平衡法。在这两种基本平衡方法的基础上派生出几个挠性转子的平衡方法，详细可参见有关资料。动态设计的动态设计的目标目标是在保证机械系统满足其功能要求的条件下具有 良好的动态性能，使其经济合理、运转平稳、可靠。因此，必须把握 机械结构的固有频率、振型和阻尼比，通过动态分析 动态分析找出系统的薄弱 环节来改进设计。 动态设计的 动态设计的原则 原则是： 提高系统振动稳定性，避免失稳。具体设计时，以上述为基本原则，应根据具体设备的要求，给出 动态设计指标 动态设计指标。 机械系统动态设计的基本原则和步骤机械系统动态设计的基本原则和步骤 机械系统动态设计 机械系统动态设计基本工作步骤 工作步骤如下： 建立动力学模型根据机械结构或机械系统的设计图纸，建立系统动力学模型 系统动力学模型或应 用试验模态分析技术（如有限元分析）建立结构的试验模型 结构的试验模型。 动态持性分析建立出结构的动力学模型后，求解自由振动方程得到结构的振动 结构的振动 固有特性 固有特性；引入外部激励进行动力响应分析 动力响应分析；进行振动稳定性分析 振动稳定性分析。 动态设计指标的评定根据机械系统或结构在设计时提出的动态设计原则，对机械系统 或结构的动态性能进行评定 动态性能进行评定。 结构修改和优化设计如果结构的某些指标没有满足动态设计原则的要求，要进一 步改善其动态性能 改善其动态性能，则根据要求改进原来的设计，转到步骤(1)重 新开始动态设计 动态设计，直至达到要求为止。 轴类部件 轴类部件，尤其是传动轴部件是机器的关键部件，其性能好坏直 接关系到机器的性能。轴类部件的抗振能力即动刚度 动刚度是影响其动态性 能的重要因素。 8.3 轴类部件的动态分析和设计 下面以某转轴为例，应用有限元法来说明进行轴类部件的动态分 析的基本过程及步骤。 轴类部件轴类部件在工作时，轴上的不平衡旋转零件所产生的周期变化

　　《大学信息技术基础与应用Win10+Office 2016》教案 第3课 了解信息时代的“宠儿”——计算机（一）

　　《商品信息采编》（文求实）719-8 教案 第4课 了解商品拍摄常识和布置商品拍摄场景

　　《信息技术基础及应用（Windows10+Office 2016）》教案 第5课 管理文件及文件夹、认识常用工具软件

　　《商品信息采编》（文求实）719-8 教案 第1课 商品信息采编基础知识

　　《商务礼仪》（李莉）800-3 教案 第6课 成竹在胸以礼待——电话礼仪

　　《新能源汽车维护与故障诊断（第2版）》教案 第17课 热管理系统故障诊断（二）

　　《做美好生活的践行者：劳动教育理论与实践教程》 教案 第7课 家居保洁与美化

　　《学前儿童游戏指导（第2版）》教案 第12课 智力游戏概述与智力游戏的类型