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机械动态设计ppt

发布人: 菠菜导航 来源: 菠菜导航网站 发布时间: 2020-05-30 08:55

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  机械动态设计 机电工程学院 机械制造及自动化系 2015年11月9日 Harbin Institute of Technology 随着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 振动问题日益突出,良好的机械系统动态 性能已经成为产品开发设计中的重要的优 化目标之一。 2020/5/11 Harbin Institute of Technolo2gy 1.概述 所谓“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,整个设计过程实质 上是运用动态分析技术、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。 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technolo3gy 机械系统动态设计主要包括两个方面: 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。 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technolo4gy 动态分析的主要理论基础是模态分析和模态综合理论。采用的 主要的方法有:有限元分析法、模型试验法及传递函数分析法。 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 析。 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。 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technolo5gy 机械系统的建模方法分为两大类: ● 理论建模法 ● 实验建模法 (1) 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); (2) 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。 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technolo6gy 2. 转轴的临界转速 机械系统或机械传动部分的轴系是一个具有无穷 多个度的弹性系统,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。 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technolo7gy 影响旋转轴临界转速的因素主要有: (1)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。 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technolo8gy 图1 转轴高速旋转时 产生的偏心距e及 轴 的挠变形 图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: K 48EI l3 式中,E——为轴的弹性模量。 根据牛顿第二定律,可以得到关 于x 的运动方程式 m(xe)2 Kx 式中,m —— 圆盘质量,kg;ω ——轴的旋转角速度,rad/s。 由上式可以得出 xe (2 K) m1 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technolo9gy 又因: n K m 由上式可知,当 n时 x。 则 n K m 为转轴的临界转速。 2020/5/11 *- Harbin Institute of Techno1lo0gy 谢谢! 2020/5/11 *- Harbin Institute of Technol1o1gy

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