机械原理-机械的平衡

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1、第六章机械的平衡一、机械平衡的目的及内容二、刚性转子的平衡计算三、刚性转子的平衡实验五、平面机构的平衡四、转子的许用不平衡量1本章重点：刚性转子动平衡的原理与方法；静平衡只能平衡惯性力，动平衡使惯性力和惯性力矩均为零。满足静平衡要求的转子，不一定满足动平衡要求，而满足动平衡要求的转子，一定满足静平衡要求本章难点：一个转子，不论其形状如何复杂，理论上只需要在任意选定的两个平面内分别增加（或减少）一个平衡质量，就能使该转子完全平衡。2这部分有何作用3§6-1机械平衡(mechanicalbalance)的

2、目的及内容一、机械平衡的目的机械在运转时，构件所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力。例磨削工作的砂轮ABSSm=12.5kge=1mmn=6000r/minFⅠFⅠ在转动副中引起的附加反力是砂轮自重的40倍。FⅠ=meω2=5000N其方向作周期性变化4二、机械平衡的内容1.转子(rotor)的平衡转子：绕固定轴回转的构件。转子的不平衡惯性力可通过增加或除去一部分质量的方法加以平衡。实质--调节转子质心的位置至回转中心。机械平衡的目的就是消除或减轻轴承所受的附加动压力。也有机械利用不平衡惯

3、性力工作—打夯机、振动台等5汽轮机转子水轮机转子电机转子6（1）刚性转子(rigidrotor)的平衡刚性转子：工作转速一般低于(0.6～0.75)倍nc1的转子。nc1为转子的第一阶临界转速转子临界转速:与转子及其支承系统的固有振动频率相对应的转子转速静平衡：只要求其惯性力平衡。动平衡：同时要求其惯性力和惯性力矩的平衡。挠性转子：工作转速大于(0.6～0.75)倍nc1的转子。其平衡原理是基于弹性梁的横向振动理论。（2）挠性转子(flexiblerotor)的平衡2.机构的平衡对含作往复运动和作平面

4、复杂运动的构件,无法使其质心加速度为0，只能作整机研究。7§6-2刚性转子的平衡计算一、刚性转子的静平衡(staticbalance)bABD回转平面mmrωFⅠG相对较薄()，可近似认为质量分布在同一平面内,各质点惯性力共面。*特点若不平衡,则质心不在回转轴线上,在静止状态下可完全表现出来。（1）静不平衡转子：8平衡后转子的各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零。对于静不平衡转子，利用在其上增加或除去一部分质量，使其质心与回转轴心重合，即可使转子的惯性力得以平衡的方法。（2）静平衡及其条件ΣF

5、＝0即（3）静平衡计算静平衡计算主要是针对由于结构所引起的静不平衡的转子而进行平衡的计算。根据其结构，计算确定需增加或除去的平衡质量，使其在设计时获得静平衡。盘形凸轮的静平衡计算静平衡静平衡的条件910ω解：例：如图，盘状转子偏心质量m1、m2，回转半径r1、r2，如何实现静平衡？可用作图法和解析法求解质径积11选定rbmb确定，其相位角除了增加平衡质量mb之外，也可以从转盘上除去一部分质量，但要满足两个条件。1.mb在mb相反的方向‘2静不平衡转子,无论偏心质量有多少,只需进行单面平衡。12二、刚性

6、转子的动平衡(dynamicbalance)--其不平衡在静止时不能完全表现出来。几何特点:,不能认为质量分布在同一平面内，而是分布在不同的回转平面内。（1）动不平衡转子即使转子的质心在回转轴线上，但各偏心质量所形成的惯性力偶仍不平衡，而且其作用方位是随转子的回转而变化的。这种不平衡只有在转子运转时才能显现出来的分类：1）静平衡而动不平衡；2）静不平衡且动不平衡13二、刚性转子的动平衡(dynamicbalance)特点:ⅰ)总质心在轴线上,惯性力的合力为0---静平衡;ⅱ)运转时产生P1,P2,形成

7、惯性力偶矩,运动副受到附加动压力---动不平衡.1）静平衡而动不平衡特点:ⅰ)总质心不在轴线上,惯性力的合力不为0---静不平衡;ⅱ)将惯性力向质心简化,除合力外还有惯性力偶矩--动不平衡.2）静不平衡且动不平衡142.动平衡及其条件对于动不平衡转子，通过选定两个回转平面Ⅰ及Ⅱ作为平面基面，再分别在这两个面上增加或除去适当的平衡质量，使转子在运转时各偏心质量所产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。动平衡这种平衡方法称为动平衡。内燃机曲轴双凸轮轴1516173.刚性转子动平衡的条件使得各偏心质量（包括平

8、衡质量）产生的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也为零1819在平衡基面I和II内各施加一个平衡质量，使两平衡基面内的惯性力之和为零，则该转子可满足动平衡要求。由于涉及到两个平衡基面，故动平衡也称为双面平衡。*动平衡需要考虑的问题：1.转子的结构和安装空间2.力矩平衡的效果（适当增加平衡基面之间的距离）3.尽量减小平衡质量（增大rb）20可以随便选择平衡平面  和  的位置吗？从动平衡计算方法的角度来看，平衡平面  和  可以任意选定。