《机械原理》课件第6章机械的平衡

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1、◆刚性转子的平衡计算◆刚性转子的平衡实验◆转子的许用不平衡量◆平面机构的平衡◆掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法；◆了解平面四杆机构的平衡原理。本章教学目的本章教学内容第6章机械的平衡本讲重点：刚性转子静、动平衡的原理和方法§6-1机械平衡的目的及内容一、机械平衡的目的设法将构件的不平衡惯性力加以消除或减少。二、机械平衡的内容1.绕固定轴回转的构件惯性力的平衡1）刚性转子的平衡（1）静平衡：只要求惯性力达到平衡；（2）动平衡：要求惯性力和惯性力矩都达到平衡。2）挠性转子的平衡：转子在工作过程中会产生较大的弯曲变形，从而使其惯性力显著增大。

2、2.机构的平衡：对整个机构加以研究，设法使各运动构件惯性力的合力和合力偶达到完全地或部分的平衡。§6-2刚性转子的平衡计算一、刚性转子的静平衡计算1.静不平衡指质心不在回转轴线上且轴向尺寸较小的盘状转子（b/D<0.2），在转动时其偏心质量就会产生离心惯性力，从而在运动副中引起附加动压力的不平衡现象。2.静平衡设计指通过在转子上增加或除去一部分质量，使质心与回转轴心重合以消除惯性力的不利影响的平衡设计方法。一、刚性转子的静平衡计算（续）如图为一盘状转子。已知m1和m2和r1和r2为平衡这些离心惯性力，在转子上加一平衡质量mb，使Pb与Pi

3、相平衡，即：矢径ri当转子以角速度w回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力为：质径积miri平衡质径积mbrb的大小和方位可根据上式用图解法求出。1）分析与计算)2,12==irmPiii（rrwå=+=0biPPPvvv¾¾¾¾®¾=bbbrmPvv2w设02211=++bbrmrmrmvvv（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。（2）对于静不平衡的转子，不论它有多少个偏心质量，都只需在同一平衡面内增加或除去一个平衡质量即可获得平衡---------单面平衡。求出mbrb后，可以根据转子

4、的结构选定rb，即可定出平衡质量mb。也可在rb的反方向rb’处除去一部分质量mb’来使转子得到平衡，只要保证mbrb=mb’rb’即可。一、刚性转子的静平衡计算（续）2）结论对于b/D0.2的转子，其质量不能再视为分布在同一平面内，即使质心在回转轴线上，由于各惯性力不在同一回转平面内，所形成惯性力偶仍使转子处于不平衡状态。二、刚性转子的动平衡计算1.动不平衡动不平衡：只有在转子运动的情况下才显现出来的不平衡。当转子以角速度w回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力将形成一空间力系。二、刚性转子的动平衡计算（续）2.动平衡计算如图为一长转子

5、。已知m1，m2和m3以及r1，r2和r3。转子动平衡的条件是：P=0M=01）分析与计算321PPPrrr和、（3）在平衡基面I及II内适当地各加一平衡质量，分别使两个基面内的惯性力之和分别为零，则转子达到动平衡。二、刚性转子的动平衡计算（续）（1）将力P分解为相互平行的两个分力：（2）选定两个回转平面I及II作为平衡基面，将各离心惯性力分别分解到平衡基面I及II内将P1,P2和P3分解为平衡基面I内的P1Ι,P2Ι,P3Ι和平衡基面II内的P1Π,P2Π，P3Π空间力系转化为两个平面汇交力系。LlLPPLPlPIII/)(,/

6、11-==二、刚性转子的动平衡计算（续）平衡基面I及II内的平衡质量的大小和方位的确定同静衡计算方法。分别列出基面I及II内的平衡条件式中二、刚性转子的动平衡计算（续）两基面内平衡质量的惯性力:将其代入上述平衡条件的式中并经整理得：二、刚性转子的动平衡计算（续）（1）动平衡的条件：当转子转动时，转子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和合力矩均为零。2）结论选取适当的比例尺，用图解法求出mbⅠrbⅠ和mbIIrbII；根据转子的结构选定rbⅠ和rbII，定出平衡基面I及II内的平衡质量mbⅠ和mbII。二、刚性转子的动

7、平衡计算（续）（2）对于动不平衡的刚性转子，不论它有多少个偏心质量，以及分布在多少个回转平面内，都只需在选定的两个平衡基面内增加或除去一个适当的平衡质量，就可以使转子获得动平衡---------双面平衡。（3）动平衡同时满足静平衡的条件经过动平衡的转子一定静平衡；反之，经过静平衡的转子不一定动平衡。根据平衡条件有：解:已知：,10,20,15,104321kgmkgmkgmkgm====cm，lllcmrcmrrcmr30,20,30,403423123421=======cmrrbIIbI50==??==bIIbImm求0313203

8、132223344332211=+++=+++bIIbIIbIbIrmrmrmrmrmrmrmrmvvvvvvvv作质径积多边形Wm以例:基面I：基面II：例1（续）°===66.5/bIbI