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  • 2022-04-29 14:31:13 发布

最新清华大学机械原理课件--第11章-机械的平衡课件PPT.ppt

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'清华大学机械原理课件--第11章-机械的平衡 11.1平衡的分类和平衡方法 11.1.1机械平衡的分类转子的平衡:其惯性力和惯性力矩的平衡问题。(2)挠性转子的平衡:当工作转速大于一阶临界转速的转子平衡。1)转子的平衡转子:绕固定轴转动的构件。(1)刚性转子的平衡:作转速低于一阶临界转速的转子平衡。 机构在机架上的平衡:总惯性力和总惯性力矩在机架上得到完全或部分平衡。2)机构的平衡机构的平衡:一般是指存在有往复运动或平面复合运动构件的机构平衡。惯性力和惯性力矩不可能在构件内部消除所有构件上的惯性力和惯性力矩可合成为一个通过机构质心并作用于机架上的总惯性力和惯性力矩。 盘形转子的静平衡设计举例:已知:分布于同一回转平面内的偏心质量为m1,m2和m3从回转中心到各偏心质量中心的向径为r1,r2和r3。当转子以等角速度w转动时,各偏心质量所产生的离心惯性力分别为:F1,F2,F3。11.2.1刚性转子的静平衡设计 增加一个平衡质量mb,其向径为rb所产生的离心惯性力为Fb。11.2.1刚性转子的静平衡设计要求平衡时,Fb,F1,F2,F3所形成的合力F应为零:F=F1+F2+F3+Fb=0 11.2.1刚性转子的静平衡设计质量与向径的乘积称为质径积,表示在同一转速下转子上各离心惯性力的相对大小和方位。m和e分别为转子的总质量和总质心的向径;mi和ri分别为转子各个偏心质量及其质心的向径;mb和rb分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。转子平衡后,其总质心将与回转轴线相重合,即e=0。 根据质径积mbrb,确定rb和平衡质量大小。安装方向:向量图上所指的方向。11.2.1刚性转子的静平衡设计若转子的实际结构不允许在向径rb的方向上安装平衡质量,如何做?为了使设计出来的转子质量不致过大,一般应尽可能将rb选大些,这样可使mb小些。 11.2.1刚性转子的静平衡设计在向径rb的相反方向上去掉一部分质量来使转子得到平衡!可在另外两个回转平面内分别安装平衡质量,以使转子得以平衡。若在所需平衡的回转面内实际结构不允许安装或减少平衡质量? (2)对于静不平衡的转子,无论它有多少个偏心质量,都只需要适当地增加一个平衡质量即可获得平衡,即对于静不平衡的转子,需加平衡质量的最少数目为1。11.2.1刚性转子的静平衡设计结论:(1)静平衡的条件:分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。 11.2.2刚性转子的动平衡设计径宽比D/b<5的转子(多缸发动机的曲柄、汽轮机转子)。特点:轴向宽度较大,其质量分布在几个不同的回转平面内。转子的动平衡设计:根据转子结构确定出各个不同回转平面内偏心质量的大小和位置。计算出为使转子得到动平衡所需增加的平衡质量的数目、大小及方位;在转子设计图上加上这些平衡质量,以便使设计出来的转子在理论上达到动平衡。动不平衡问题:在转子运动的情况下才能显示出来的不平衡现象。 11.2.2刚性转子的动平衡设计设转子上的偏心质量m1,m2和m3分别在回转平面1,2,3内,其质心的向径分别为r1、r2、r3。当转子以等角速度w转动时,平面1内的偏心质量m1所产生的离心惯性力:F1=m1w2。在转子的两端选定两个垂直转子轴线的平面T"、T"。设T"与T"相距l,平面1到平面T"、T"的距离分别为、F1可用分解到平面T‘和T"中的力、来代替。 11.2.2刚性转子的动平衡设计由理论力学的知识可知、分别为平面、中向径为r1的偏心质量、所产生的离心惯性力。原分布在平面1、2、3上的偏心质量、、,完全可以用平面、上的和,和,和所代替,它们的不平衡效果是一样的。 对于平面:11.2.2刚性转子的动平衡设计刚性转子的动平衡设计问题可以用静平衡设计的方法来解决!对于平面:无论是用解析法还是图解法,均可解出,的大小及方位。 动平衡设计步骤:在转子上选定两个适于安装平衡质量的平面作为平衡平面或校正平面;确定需在两个平衡平面内增加的平衡质量的质径积大小和方向;选定向径,将平衡质量加到转子相应的方位上。11.2.2刚性转子的动平衡设计 小结:(1)动平衡的条件:当转子转动时,转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。11.2.2刚性转子的动平衡设计(2)对于动不平衡的转子,需加平衡质量的最少数目为2。动不平衡又称为双面平衡,而静平衡则称为单面平衡。(3)经过动平衡的转子一定静平衡;反之,经过静平衡的转子则不一定是动平衡的。 11.3刚性转子的平衡试验试验原因及目的:平衡设计:理论上是完全平衡的。还会出现不平衡现象。需要用试验的方法对其做进一步平衡。 11.3.1刚性转子的静平衡试验当刚性转子的径宽比D/b≥5时,通常只需对转子进行静平衡试验。静平衡试验所用的设备称为静平衡架。导轨式静平衡架:应将两导轨调整为水平且互相平行;将转子放在导轨上,让其轻轻地自由滚动;待转子停止滚动时,其质心S必在轴心的正下方,这时在轴心的正上方任意向径处加一平衡质量(一般用橡皮泥);反复试验,加减平衡质量,直至转子能在任何位置保持静止为止;根据橡皮泥的质量和位置,得到其质径积;根据转子的结构,在合适的位置上增加或减少相应的平衡质量。 11.3.1刚性转子的静平衡试验圆盘式静平衡架:当转子两端支承轴的尺寸不同时,应采用这种平衡架。 径宽比D/b<5的刚性转子:必要时在制成后还要进行动平衡试验。11.3.2刚性转子的动平衡试验动平衡试验一般需要在专用的动平衡机上进行,确定需加于两个平衡平面中的平衡质量的大小及方位。 11.3.2刚性转子的动平衡试验一种带微机系统的硬支承动平衡机该动平衡机由机械部分、振动信号预处理电路和微机三部分组成。 11.4挠性转子平衡简介当转子的工作转速超过第一临界转速时,由离心惯性力所引起的弯曲变形增加到不可忽略的程度,且其变形量随转速变化,这类转子称为挠性转子。由于转子在运转中产生明显的变形---动挠度。要平衡其离心惯性力尽量消除其动挠度!!!用刚性转子的平衡方法是不能解决挠性转子动平衡问题 11.4挠性转子平衡简介(2)消除或减小转子的支承动反力,并不一定能减小转子的弯曲变形程度,而明显的动挠度对转子具有不利的影响。(1)由于存在着随角速度ω变化的动挠度y,因此在一个角速度下平衡好的转子,不能保证在其它转速下仍处于平衡状态。挠性转子动平衡的特点: 11.5平面机构的平衡设计一般存在往复运动或平面复合运动构件,其惯性力和惯性力矩不可能在构件内部平衡。机构在机架上的平衡:设法使总惯性力和总惯性力矩在机架上得到完全或部分平衡。将所有构件上的惯性力和惯性力矩合成为一个通过机构质心并作用于机架上的总惯性力和惯性力矩。 11.5.1平面机构惯性力的平衡条件要使机构作用于机架上的总惯性力F得以平衡,就必须满足F=-mas=0m—机构中活动构件的总质量as—机构总质心S的加速度m不可能为零,故必须使as为零,即机构总质心S应作匀速直线运动或静止不动。又由于机构中各构件的运动是周期性变化的,故总质心S不可能永远作匀速直线运动。 11.5.1平面机构惯性力的平衡条件要使机构作用于机架上的总惯性力F得以平衡,就必须满足F=-mas=0完全或部分地平衡方法:构件的合理布置加平衡质量加平衡机构平衡条件:欲使总惯性力F=0,只有设法使总质心S静止不动。 1)加平衡质量法在某些机构中,可通过在构件中添加平衡质量的方法来完全平衡其惯性力。11.5.2机构惯性力的完全平衡质量替代法:将构件的质量简化成几个集中质量,并使它们所产生的力学效应与原构件所产生的力学效应完全相同。用来确定平衡质量的方法:质量替代法主导点向量法线性独立向量法本课程仅介绍质量替代法。 1)加平衡质量法为使替代前后的力学效应完全相同,必须满足下列条件:(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;(3)所有替代质量对质心的转动惯量与原构件对质心的转动惯量相同。设一构件质量为m,其对质心S的转动惯量为Js。若以n个集中质量m1,m2...mn来替代,替代点的坐标为(x1,y1),(x2,y2),...(xn,yn) 1)加平衡质量法质量动替代: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。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。 【典型例题】例2: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。1)加平衡质量法已知: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,lAS=75mm,m2=0.8kg,lBS2=200mm,m3=0.4kg,lDS3=150mm。 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。1)加平衡质量法设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。 1)加平衡质量法解题步骤: 2)对称布置法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。 11.5.3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(2)近似对称布置法(3)加平衡机构法 11.5.3机构惯性力的部分平衡(1)加平衡质量法图示的曲柄滑块机构:用质量静替代可得到两个可动的替代质量mB和mC。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me2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来平衡此力。?但质量me2产生的惯性力只部分平衡往复惯性力。这只是一种近似平衡法。 (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。 (3)加平衡机构法平衡曲柄滑块机构中一阶惯性力:用齿轮机构作为平衡机构。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。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(图b)。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。!!也可用加连杆机构的方法来部分平衡机构的惯性力。 本章基本要求:1.了解机械平衡的目的及其分类,常握机械平衡的方法。2.熟练掌握刚性转子的平衡设计方法,了解平衡试验的原理及方法。3.了解挠性转子的特点及其与刚性转子的主要区别。4.掌握平面机构惯性力平衡的方法,学会用质量静替代法计算平衡质量。 第四节清脏腑热一.方剂配伍特点:二.功用特点:清某经某脏某腑之热三.主治证:脏腑热证 **导赤散[方源]《小儿药证直诀》 [组成]生地黄木通甘草梢各6竹叶3 [功用]清心利水养阴。 [主治]:心经火热证症状分析:心经热盛:心胸烦热,口渴面赤,饮冷,口舌生疮;心热移于小肠:小溲赤涩刺痛,舌红,脉数。 方解君:木通:清心降火,利水通淋臣:生地:清心养阴*木通配生地,利水不伤阴,养阴不恋邪,共用以清心泄热。佐使:竹叶:清心除烦,引热下行;生甘草梢:(1)直达茎中清热而止淋痛,(2)调和诸药,使泻火不伐胃 本方证属“水虚火不实”,故不用黄连直泻心火。小儿稚阴稚阳之体,易寒易热,易虚易实,本方治疗小儿心热之偏于实或偏于虚者,皆收其功。若心经实热,须加黄连,甚者更加大黄,釜底抽薪之法。P82 配伍特点1.清利并进,清心利尿通淋。2.利补兼施,利水通淋而不伤阴,养阴生津而不恋邪。小儿稚阴稚阳之体,故治实当防其虚,治虚应防其实,本方的配伍特点最宜于小儿。 用方指征心胸烦热,口渴,口舌生疮,或小便赤涩,舌红,脉数。 加减运用心火较盛,加黄连以清心泻火;心热下移小肠,小便不通,加车前子、赤茯苓以增清热利水之功。 **龙胆泻肝汤《医方集解》 组成龙胆草6、黄芩9、栀子9、车前子9、木通6、泽泻9、生地6、当归3、柴胡6、生甘草6(10味药) 功用清肝胆实火,泻下焦湿热。 主治1.肝胆实火上炎证症状:头痛目赤,胁痛,口苦,耳聋,耳肿等2.肝胆湿热下注证症状:阴肿,阴痒,阴汗,小便淋浊,或妇女带下黄臭等,舌红,苔黄腻,脉弦数有力。 方解君:龙胆草:清肝胆实火,泻肝胆湿热,凉肝猛将臣:黄芩、栀子:泻火解毒,清热燥湿佐:车前子、木通、泽泻:清利湿热下行生地、当归:养阴补血柔肝,防苦燥渗利伤阴;佐使:柴胡:疏肝胆理气,使气疏而热郁解,合黄芩解肝胆之热,加强清上之力引诸药归于肝胆之经生甘草:清热缓肝,和中调药。 配伍特点1.泻中有补,使祛邪不伤正,泻火不伐胃。2.降中有升,条达肝气,疏畅气机。3.清泻与渗利并用,以清泻为主。 运用用方指征:口苦溺赤,舌红苔黄,脉弦数有力属肝胆实火上炎,肝经湿热下注者。加减运用:1.肝胆实火偏盛而湿不明显者,可重用清肝热药,少用利湿药;2.肝胆湿盛而热轻者,可加强利湿药,减轻泻火药及养阴用量; 运用3.肝火上炎之头痛眩晕,目赤多眵,口苦易怒,可加菊花、桑叶清肝明目;4.小便淋浊涩痛,加瞿麦、海金砂清热利水通淋;5.玉茎生疮,或阴囊肿痛,加连翘,黄连,大黄泻火解毒。使用注意:本方药多苦寒,非肝胆实火之证,不宜用之。 歌诀龙胆泻肝通泽柴,车前生地草归偕;栀芩泻热清肝胆,湿热实邪力能排. 左金丸功效:清泻肝火,降逆止呕.主治:肝火犯胃证.症见呕吐吞酸,胁痛口苦,舌红苔黄,脉弦数.黄连:重用,苦寒,清泻肝火,又清胃火;吴茱萸:反佐,辛热,开郁,降逆止呕.黄连与吴茱萸用量为(6:1).配伍特点:辛开苦降,肝胃同治. **泻白散[方源]《小儿药证直诀》 [组成]地骨皮桑白皮各15粳米10甘草3 [功用]清泻肺热,平喘止咳。· [主治]肺热喘咳证病因病机:肺有伏火郁热,肺气壅阻。症状:气喘咳嗽,皮肤蒸热,日晡尤甚,舌红苔黄,脉细数。此时正气未伤,伏火不甚。 方解君:桑白皮15:清泻肺热,止咳平喘。臣:地骨皮15:清热养阴,助君药泻肺中伏火。佐使:粳米养胃和中,培土生金炙甘草3甘缓和药,使君臣清上之性缓留于上,泻肺之力缓行于下。 用方指征喘咳气急,皮肤蒸热,舌红苔黄,脉细数 加减运用肺经热重,可加黄芩、知母等增强清泄肺热之效燥热咳嗽者,可加瓜蒌皮、川贝、麦冬、沙参以润肺止咳喘甚,加苏子、杏仁、葶苈子降气平喘。附方:葶苈大枣泻肺汤,即两味组成。泻肺行水,下气平喘。主治:痰涎壅盛,咳喘胸满。 苇茎汤组成:苇茎60薏苡仁30冬瓜仁24桃仁9功效:清肺化痰,逐瘀排脓主治:肺痈。咳嗽痰多,咳则胸痛,吐腥臭痰或吐脓血,舌红苔黄腻,脉数。病因病机:热毒壅肺,痰瘀互结。 方解君:苇茎:善清肺熱,为肺痈必用之品。臣:冬瓜仁:清热化痰,利湿排脓;薏苡仁:上清肺热排脓,下利肠胃渗湿;佐:桃仁:活血逐瘀,润燥滑肠;与冬瓜仁配合,泄湿熱痰瘀从大便而解。 运用1,用药指征:肺痈,胸痛,咳嗽,吐腥臭痰或吐脓血,舌红苔黄腻,脉数。2,加减运用:1)若肺痈未成脓,加金银花,鱼腥草以加强清热解毒之功效。2)脓以成者,可加桔梗,甘草,贝母以加强化痰排脓之效。 比较同:均具有清肺止咳之功,用治肺热咳嗽。不同:泻白散:以桑白皮配地骨皮为主,即能清热泻肺,又能养阴退热,其化痰力不及苇茎汤,为清肺止咳之剂。用于肺热喘咳证。苇茎汤:以苇茎配冬瓜仁为主,功专清热化痰以止咳,又能逐瘀排脓以消痈,其止咳退热之力不及泻白散,为清肺消痈之方。用于热毒壅肺,痰瘀互结之肺痈。 **清胃散【组成】生地黄当归身各9牡丹皮9黄连6升麻9【功用】清胃凉血。 清胃散【主治】胃火牙痛。牙痛牵引头痛,面颊发热,其齿喜凉而恶熱;或牙宣出血;或牙龈红肿溃烂;或颊腮肿痛;口气熱臭,口干舌燥,舌红苔黄,脉滑数。病因病机:胃有积熱,熱循足阳明经脉上攻所致阳明胃经循面颊,分布于耳前,颊车等处,并绕口唇,入齿龈。 方解:君:黄连:直泻胃府之火。臣:升麻:清胃解毒,“火郁发之”。黄连得升麻,则泻火而无凉遏之弊;升麻得黄连,则散火而无升焰之虞。佐:生地黄,牡丹皮:清热养阴,凉血止血。当归:养血和血。使:升麻:引经。 清胃散配伍特点:(1)苦降与升散相伍,黄连苦寒泻胃火,得升麻之升散则泻火而无凉遏之弊;升麻清胃解毒,升散郁遏之伏火,得黄连苦寒沉降相制,则散火而无升焰之虞。(2)气血两清。黄连,升麻清胃火,配生地,丹皮凉解血热。 清胃散运用:用方指征:胃火牙痛,牙痛牵引头痛,口气熱臭,舌红苔黄,脉滑数。加减运用:1)若兼肠燥便秘者,加大黄以导热下行。2)口渴饮冷者,加石膏以清热生津。3)胃火炽盛之牙宣,可加牛膝导热下行。应用宜忌:牙痛属风寒及肾虚火炎者不宜。 附方泻黄散(小儿药证直诀):藿香5山栀子3石膏5甘草9防风12泻脾胃伏火。用治脾胃伏火。口疮口臭,烦渴易饥,口燥唇干,舌红脉数,以及脾热弄舌等。泻黄散清泻与升发并用,兼顾脾胃;与清胃散以清胃凉血,兼以升散解毒不同。 清胃散玉女煎君:黄连6石膏15-20臣:升麻9,生地6,丹皮9熟地9-30佐:当归6知母5麦冬6牛膝使:升麻牛膝5同:清胃热——胃热证,牙痛及牙宣清胃火力强,养阴生津力强兼凉血散瘀胃火炽盛胃热阴虚清胃散与玉女煎比较表 清胃散:泻火药与凉血药并用,泻火力强,为气血两清之剂。纯治胃热实证。玉女煎:泻火药与滋肾药并用,虚实并治,为清补并用,泻火滋水之剂。用治火盛阴亏证。玉女清胃石膏知,熟地麦冬牛膝施;气血两燔牛膝去,更加生地玄参宜. **芍药汤《素问病机气宜保命集》 [组成]芍药15-30当归9黄连5-9槟榔木香甘草大黄各6黄芩9官桂2-5(9味药) 功用清热燥湿,调气和血。 主治湿热痢疾。病因病机:湿热壅滞肠道。湿热与气血积滞相搏:便脓血,赤白相兼;气机阻滞:腹痛,里急后重;湿热下迫:肛门灼热,小便短赤,舌苔黄腻,脉弦数。 方解君:白芍15-30:柔肝理脾,调和气血,缓急止痛。臣:黄连、黄芩:清热燥湿,解毒,厚肠止痢。佐:大黄:泻下湿热积滞。“通因通用”木香、槟榔6:行气导滞。“调气则后重自除”当归:柔肝和血。“行血则便脓自愈”合大黄行瘀通滞;合白芍行血和血;肉桂:辛散助当归行血;制芩、连寒凉冰伏邪气之弊。佐使:甘草:益胃和中,合芍药缓急止痛;调和诸药。 配伍特点:1)清热燥湿为本,兼以气血同治。2)通因通用;大黄,槟榔,以通治痢。3)寒热并用。反佐肉桂。本方为通因通用法的代表方,通因通用法指治疗因湿热积滞而致泄泻时,顺从其泄泻下利的表面现象,采用泻下除积治其本的药物治疗,使积滞去而泄泻止的一种治法。 运用用方指征:痢下赤白,腹痛里急,苔腻微黄属湿热为患者。芍药汤对一般下利则少用.可区别于葛根黄芩黄连汤. 附方1.黄芩汤(<伤寒论>)黄芩12白芍9甘草6大枣3枚清热止泄痢,和中止痛.主治湿热泄泻,痢疾而见发热,口苦,腹痛,舌红,脉弦数者。2.香连丸(局方):黄连(吴茱萸炒),木香。清热燥湿,行气导滞。用于湿热痢疾。歌诀:黄芩大枣芍药甘,泄泻下痢腹痛侵;此方遂为治痢祖,加入香连法可参。 芍药汤由黄芩汤加减而来:黄芩汤去大枣,合香连丸,黄芩白芍甘草黄连木香再加大黄,槟榔,当归,肉桂。 **白头翁汤《伤寒论》 组成白头翁15、黄连6、黄柏12、秦皮12 功用清热解毒,凉血止痢。 [主治]热毒痢疾病因病机:热毒与气血相搏,下迫大肠热毒与气血相搏:下痢脓血,赤多白少, 气机阻滞:腹痛,里急后重;热毒下迫:肛门灼热;热邪伤津:渴欲饮水;舌红苔黄,脉弦数。 方解君:白头翁15:能入血分,清热解毒,凉血止痢。臣:黄连6、黄柏12:清热解毒,燥湿止痢。佐使:秦皮12:清热燥湿,收敛止痢。 运用用方指征下痢赤多白少,腹痛,里急后重,舌红苔黄,脉弦数属热毒痢者。 附方白头翁加甘草阿胶汤(金贵要略):主治产后血虚热痢.止痢与扶正兼顾.白头翁汤治热痢,连柏秦皮四味医;再加阿胶与甘草,血虚热痢用之宜. 比较同:清热解毒,治痢之功,用治湿热痢疾。异:白头翁汤---以白头翁配黄连为主,能入血分,功用侧重于解毒凉血,使血分热毒清而痢止。用于热毒壅滞于肠,深入血分而致的血热毒痢。芍药汤---以白芍配黄连为主,功专清热燥湿,兼能调和气血,泻下积滞,是“通因通用”的代表方。用于湿热壅滞,气血淤滞而成的湿热下痢。'