机械设计基础 教学课件 作者 王亚辉 主编第十九章 机械的平衡与调速第19章 机械的平衡与调速.ppt

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1、第19章机械的平衡与调速第四节机器速度波动的调节第三节回转件的动平衡第19章机械的平衡与调速第二节回转件的静平衡第一节概述机械平衡：机器运转时，构件所产生的惯性力将在运动副中引起附加动压力。为了完全或部分地消除惯性力的不良影响，设法将构件的惯性力加以消除或减小，就是机械平衡的目的。机械调速：机械运转时，机械功能的变化会引起速度的波动，这也将在运动副中产生附加压力，使机械的工作效率降低，严重影响机械的寿命和精度。必须对机械系统过大的速度波动进行调节，使波动限制在允许的范围内，这就是机械的调速的问题。第一节

2、概述对于径宽比D／b≥5的转子（如齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮及叶轮等），它们的质量可以视为分布在同一平面内。如图所示，红色小块为偏心质量，转子在运转过程中必然产生惯性力，从而在转动副中引起附加动压力。刚性转子的静平衡就是利用在刚性转子上加减平衡质量的方法，使其质心回到回转轴线上，从而使转子的惯性力得以平衡的一种平衡措施。一、刚性转子的平衡1．静平衡计算第二节回转件的静平衡已知盘形不平衡转子其偏心质量分别为m1、m2、m3，向径分别为r1、r2、r3，所产生的惯性力分别为F1、F2、F3，据平面力系平衡的

3、原理，所加的平衡质量mb及其向径rb可由下图求得。第二节回转件的静平衡静平衡的条件：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。为了使设计出来的转子质量不致过大，一般应尽可能将向径rb选大些，这样可使质量mb小些。第二节回转件的静平衡由上述分析可得出如下结论：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。第二节回转件的静平衡2．静平衡实验将需要平衡的回转件放置在两相互平行的刀口形导轨上，若

4、回转件的质心不在回转轴线上，则回转件将在重力矩的作用下发生滚动，当停止滚动时质心必在正下方。这时在质心位置的正对方用橡皮泥加一平衡质量，然后继续做试验，并逐步调整橡皮泥的大小与方位，直至该回转件在任意位置均能保持静止为止。此时回转件的总质心已位于回转轴线上，回转件达到静平衡。根据最后橡皮泥的质量与位置，在构件相应位置上增加（或减少）相同质量的材料，使构件达到静平衡。静平衡架第二节回转件的静平衡刀口式滚轮式1.动平衡计算对于径宽比D／b＜5的转子，质量分布于多个平面内，除受离心惯性力的影响外，尚受离心惯性

5、力偶矩的影响,这种只有在转子转动时才能显示出来的不平衡称为动不平衡。动平衡不仅平衡各偏心质量产生的惯性力，而且还要平衡这些惯性力所产生的惯性力矩。第三节回转件的动平衡如图，偏心质量m1、m2、m3分别位于平面1、2、3上的，质心向径分别为r1、r2、r3。根据转子的实际结构选定两个垂直于转子轴线的平面、作为平衡基面，并设与相距l。、第三节回转件的动平衡按照力矩平衡的原则，原分布在平面1、2、3上的偏心质量m1、m2和m3，完全可以用平面T′、T″上的m1′和m2″、m2′和m2″、m3′和m3″所代替。

6、对于平面T′对于平面T″第三节回转件的动平衡由上述分析可得出如下结论：（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。（2）对于动不平衡的转子，无论它有多少个偏心质量，都只需要在任选的两个平衡平面T′、T″内各增加或减少一个合适的平衡质量即可使转子获得动平衡，即对于动不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为2。因此，动平衡又称为双面平衡。（3）由于动平衡同时满足静平衡条件，所以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

7、的。第三节回转件的动平衡2．刚性转子的动平衡实验对于径宽比D/b＜5的刚性转子，其动平衡工作需要通过动平衡实验来完成，以确定需加于两个平衡平面中的平衡质量的大小及方位。动平衡实验一般需要在专用的动平衡机上进行，生产中的动平衡机种类很多，虽然其构造及工作原理不尽相同，但其作用都是用来确定需加于两个平衡平面中的平衡质量的大小及方位。电测式动平衡机的工作原理：由驱动系统、试件的支承系统和不平衡量的测量系统这三个主要部分所组成。利用动平衡机，通过测量转子本身或支架的振幅和相位来测定转子平衡基面上不平衡量的大小和

8、方位。第三节回转件的动平衡第四节机械速度的波动及其调节如果机械驱动力所作的功W驱=阻力所作的功W阻,即：机械运动速度的波动将在运动副中造成附加压力，降低机械的效率、使用寿命和工作质量。当机器某工作时间段A驱≠A阻机械速度的波动W驱＞W阻→盈功→机械动能↑W驱＜W阻→亏功→机械动能↓应采取一定的措施，把速度波动限制在一定范围内。W驱＝W阻→机械主轴匀速运转第四节机械运转的速度波动及其调节一、周期性速度波动及其调节1．周期性速度波动的原因在运动