多自由度动平衡机摆架结构的设计与分析——静偶分离弹性摆架的设计及实验分析

摘要

平衡机摆架振动系统是平衡机的主要部分，其设计是平衡机机械结构设计的中心问题，也是决定平衡机性能的关键问题之一。本文的任务是要设计出具有静偶分离特性的新型立式动平衡机的摆架结构，并实现精度较高的动不平衡量测量，为此，在摆架结构上进行创新设计。
　　 本文首先建立了一般立式动平衡机的数学模型。详细分析了立式动平衡机的振动特性；讨论了系统振动中心位置与工作频率的关系、系统静偶分离特性与工作频率的关系。分析得出的各种立式动平衡机平动固有频率和扭动固有频率的取值要求，为后续新型立式动平衡机的设计打下基础。
　　 为实现不平衡和偶不平衡的有效分离，设计了新型的硬支承立式动平衡机摆架结构并对其振动结构进行了分析。由于新的摆架结构采用了簧板和十字簧杆的结构，且采用双传感器相互垂直布置于测量点，这样新型的立式动平衡机可以有效的分离静不平衡和偶不平衡，两者相互影响极小。
　　 对不同截面形状杆振动及梁振动进行了力学分析，得出其振型方程，并分析了对振动影响的参数，说明了关键几何尺寸对动平衡振动特性的影响。
　　 本文还分析了皮带传动、轴承等对动平衡测量的影响，也分析了系统误差。
　　 对新型振动结构的立式动平衡机制造了样机，从静偶分离特性方面进行了实验验证。
　　 本文研制的新型立式动平衡机，可以有效的分离工件的静不平衡与偶不平衡，可以更精确地了解工件的质量特性。可以遇见，新型立式动平衡机将得到广泛的应用，这对我国立式动平衡机的应用具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1转子平衡技术概述

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究的目的和内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

2转子平衡的力学原理

2.1转子的不平衡

2.1.1基本概念

2.1.2转子不平衡引起的危害

2.2转子不平衡的几种情况

2.3不平衡的离心力向校正面的简化

2.4不平衡的表达方式

2.5本章小结

3立式动平衡机的振动分析

3.1系统运动微分方程

3.2系统振动中心

3.3系统静偶分离比

3.4传统双面立式动平衡机的缺陷

3.5本章小结

4摆架系统的设计及振动分析

4.1摆架系统的实体模型

4.2摆架系统的动力学分析

4.2.1摆架振动系统的力系分析

4.2.2立式平衡机的特征及校正面的分离解算

4.3杆的扭转分析

4.3.1杆的扭转力学分析

4.3.2不同截面形状杆的分析

4.4影响杆振动效果的参数

4.4.1杆材料的选择对振型的影响

4.4.2杆长对振型的影响

4.4.3截面参数对振型的影响

4.5粱的横向振动分析

4.5.1梁的横向振动微分方程及其解

4.5.2影响梁横向振动的参数

4.6摆架系统动态优化设计

4.6.1摆架振动结构优化设计数学模型的建立

4.6.2优化设计的标准形式

4.6.3优化数学模型求解方法的选择

4.6.4优化数学模型的求解

4.7本章小结

5影响动平衡精度的因素

5.1转子的动平衡精度

5.2皮带驱动对动平衡精度的影响

5.3轴承对动平衡精度的影响

5.4立式动平衡机的误差分析

5.4.1系统误差

5.4.2原理误差

5.4.3随机误差

5.4.4过失误差

5.5本章小结

6实验结果及应用

6.1新型双面立式平衡机的实验结果

6.1.1没调整簧片之前的实验数据

6.1.2使用簧片调整以后的实验数据

6.2德国卡尔·申克公司的同类产品简介及与之的比较

6.3本章小结

7结论

致 谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录