机械原理_机械的平衡.pdf

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1、第11章机械的平衡第11章机械的平衡11-1平衡的目的、分类和方法11-2刚性转子的平衡设计11-3刚性转子的平衡试验*11-4挠性转子的平衡简介11-5平面机构的平衡设计11-1平衡的目的、分类和方法一、平衡的目的二、平衡的分类三、平衡的方法11-1平衡的目的、分类和方法一、平衡的目的运转中的不平衡惯性力，引起运动副附加动压力。1、增大摩擦，加剧磨损，降低效率；2、引起噪音和强迫振动，工作质量和可靠性下降。11-1平衡的目的、分类和方法一、平衡的目的运转中的不平衡惯性力，引起运动副附加动压力。尤其高速、重载、精密机械。11-1平衡的目的、分类和方法一、平衡的目的机械工业中，如精密机

2、床主轴、电动机转子、发动机曲轴、汽轮机转子和各种泵的叶轮等都需进行平衡。11-1平衡的目的、分类和方法一、平衡的目的研究机械中的惯性力，用平衡设计（设计阶段）与平衡试验的方法对惯性力加以平衡，以完全或部分消除惯性力的不良影响。一、平衡的目的：消除不平衡的危害油田抽油机不平衡的利用：利用惯性力的振动。蛙式打夯机11-1平衡的目的、分类和方法二、平衡的分类按平衡的不同对象，分为：1、转子的平衡2、机构的平衡1、转子（rotor）的平衡转子：绕定轴转动的构件（回转件）转子的平衡：消除转子惯性力和惯性力矩的问题1、转子的平衡质心S偏离回转中心r、质量m的转子，以角速度ω匀速转动时，产生的离心

3、惯性力为mrω2。即使大小不变，方向也在变化。ωS(m)r1、转子的平衡r=1mm，m=10kg，ω=1000r/m则离心惯性力F=mrω2≈110NωS(m)r1、转子的平衡要使离心惯性力mrω2=0，必须使r=0，从而运动副中产生的附加动压力抵消。ωS(m)r1、转子的平衡离心惯性力不为0的原因：结构不对称，材质不均匀，制造误差，装配误差，使用磨损……1、转子的平衡根据工作转速的不同，转子的平衡分：（1）刚性转子（rigidrotor）的平衡：调整质量分布，使质心位于轴线。刚性转子：工作转速较低（一般低于0.6‾0.75倍一阶共振转速），共振转速较高，刚性较好，弹性变形很小，近似

4、认为没有变形，视为刚性构件。1、转子的平衡根据工作转速的不同，转子的平衡分：（2）挠性转子（flexiblerotor）的平衡：工作转速高（超过0.6‾0.75倍一阶共振转速），挠曲变形大，离心惯性力大，平衡较复杂，要根据弹性梁（轴）的横向振动理论进行专门研究。1、转子的平衡根据零件轴向尺寸的大小（薄厚），转子的平衡分：（1）转子的静平衡：径宽比D/b≥5，近似认为质量分布在同一回转面内；（2）转子的动平衡：径宽比D/b<5，质量分布在不同回转面内。2、机构的平衡具有往复运动或平面复合运动构件的机构，其惯性力和惯性力矩不可能在构件内部消除。2、机构的平衡但所有构件的惯性力和惯性力矩可

5、合成为一个通过机构总质心并作用于机架上的总惯性力和惯性力矩。2、机构的平衡必须研究机构整体，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。由于惯性力的合力和合力偶最终由机架承受，故又称机构在机架上的平衡。11-1平衡的目的、分类和方法三、平衡的方法在不同阶段，有不同的平衡方法。1、平衡设计：在设计阶段，通过平衡计算和改进结构，理论上尽可能消除或减小不平衡惯性力。11-1平衡的目的、分类和方法三、平衡的方法在不同阶段，有不同的平衡方法。2、平衡试验：加工装配完毕或使用一段时间后，将设计阶段无法确定和消除的不平衡量，使用试验设备加以平衡。11-1平衡的目的、分类和方法三、平衡的方

6、法在不同阶段，有不同的平衡方法。2、平衡试验？材质不均匀，制造误差，装配误差，使用磨损等非设计原因。11-2刚性转子的平衡设计刚性转子：用于一般机械中的回转体。一、刚性转子的静平衡设计二、刚性转子的动平衡设计一、刚性转子的静平衡设计径宽比D/b≥5，一般可近似认为其不平衡质量分布在同一回转面内。b若质心不在回转轴线，将其置于光滑导轨，在重力矩作用下D将转动，直到重心位于轴线正下方。这种静态时即可表现出来的不平衡现象称为静不平衡。一、刚性转子的静平衡设计径宽比D/b≥5，如齿轮、链轮、皮带轮、盘形凸轮、飞轮、砂轮等。b据转子结构确定偏心质径积大小和方位；D计算需添加的平衡质径积大小和方

7、位。刚性转子的静平衡设计方法：d静平衡要求：ΣF=0FmbbmF33r3rbrr1m12mFddddd21ΣF=F+F+F+F=0123bF2刚性转子的静平衡设计方法：d静平衡要求：ΣF=0FmbbmF33r3rbrr1m12mF2d2d2d2d2d21mωe=mωr+mωr+mωr+mωr=0112233bbF2刚性转子的静平衡设计方法：d静平衡要求：ΣF=0FmbbmF33r3rbrr1m12mFddddd21me=mr+mr+mr+mr=011223