机械设计基础 教学课件 作者 孙占刚 主编 邹克武 贾志宁 副主编第18章 回转体的平衡.ppt

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1、第18章回转体的平衡18.1回转体的静平衡18.2回转体的动平衡机械运转时各运动构件将产生大小及方向均发生周期性变化的惯性力，这将在运动副中引起附加动压力，增加摩擦力而影响构件的强度。这些周期性变化的惯性力会使机械的构件和基础产生振动，从而降低机器的工作精度、机械效率及可靠性，缩短机器的使用寿命。尤其当振动频率接近系统的固有频率时会引起共振，造成重大损失。因此必须合理地分配构件的质量，以消除或减少动压力，这个问题称为机械平衡。18.1回转体的静平衡惯性力分析：对于轴向宽度小（轴向长度与外径的比值b

2、／d≤0.2）的回转件，例如砂轮、飞轮、盘形凸轮等，可以将偏心质量看作分布在同一回转面内，当回转件以角速度ω回转时，各质量产生的离心惯性力构成一个平面汇交力系，如该力系的合力不等于零，则该回转件不平衡。此时在同一回转面内增加或减少一个平衡质量，使平衡质量产生的离心惯性力F与原有各偏心质量产生的离心惯性力的矢量和ΣFi相平衡，即：静平衡条件上式可改写成：式中、分别为回转平面内各偏心质量及其向径；、分别为平衡质量及其向径；m、e分别为构件的总质量及其向径。rr称为质径积。当e=0，即总质量的质心与回转

3、轴线重合时，构件对回转轴线的静力矩等于0，称为平衡。可见机械系统处于静平衡的条件是所有质径积的矢量和等于0。⑴根据转子结构定出偏心质量的大小和方位；⑵计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小及方位；⑶在转子设计图上加上该平衡质量，以便使设计出来的转子在理论上达到平衡。静平衡设计的步骤：根据结构特点选定合适的，即可求出。如果结构上允许，尽量将选得大些以减小，避免总质量增加过多。设计举例1：静平衡试验所用的设备称为静平衡架。刚性转子的静平衡试验动不平衡问题：对于轴向宽度大（b／D＞0.2）的回转件，

4、如机床主轴、电机转子、多缸发动机的曲柄、汽轮机转子等，其质量不是分布在同一回转面内，但可以看作分布在垂直于轴线的许多相互平行的回转面内，这类回转件转动时产生的离心力构成空间力系。欲使这个空间力系达到平衡就必须使其合力及合力偶矩均等于零。因此只在某一回转面内加平衡质量的静平衡方法并不能使其在回转时得到平衡。特点：轴向宽度较大，其质量分布在几个不同的回转平面内。18.2回转体的动平衡动不平衡现象：在转子运动的情况下才能显示出来的不平衡现象。动平衡：当转子各偏心质量引起的惯性力的和力和惯性力偶的和力偶都

5、均为零时。动平衡力学条件：转子的动平衡设计步骤：⑴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。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；⑵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（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）；⑶选定向径，将平衡质量加到转子相应的方位上。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。