机械设计基础课件 第八章 回转件平衡.ppt

《机械设计基础课件 第八章 回转件平衡.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章回转件的平衡一、回转件平衡的目的二、回转件平衡的计算三、回转件的平衡试验第一节回转件平衡的目的生产中大多数机械是由作回转运动和往复运动的构件组成。这些构件中除去那些回转轴线与惯性主轴重合且以等角速度转动的构件外．所有作其他运动的构件都将产生惯性力和惯性力矩。每个回转构件都可看作是由若干质量组成的。从理论力学可知，一偏离回转中心距离为r的质量m，当以角速度ω转动时，所产生的离心力F为：第一节回转件平衡的目的这些惯性力和惯性力矩将在机构各运动副中引起动压力。它可以使运动副间的摩擦力增大，各构件中的内应力增加并降低机械效率。这些附加的动压力也可以传至机器的机座，必将引起机械及其基础产生周期性的

2、强迫振动。第一节回转件平衡的目的尤其在高速机械的运行过程中，产生强烈的振动和噪声、降低机械中各零件的寿命甚至引起机件破坏，从而发生严重事故。因此，消除或部分消除惯性力的不良影响，是现代机械设计中一个非常重要的问题。由于机构运动过程中，其各构件的运动是确定的，因此在运动过程中产生的惯性力也是有一定规律的。研究构件惯性力及其变化规律，对其惯性力进行完全平衡或部分平衡，从而减轻机械的振动，提高机械的使用寿命，这就是回转件平衡的目的。第一节回转件平衡的目的第一节回转件平衡的目的由于平面机构中各构件的运动可以概括为转动、移动和作平面运动三种。绕固定轴回转的构件，称之为转子；作往复直线运动或作平面一般运动

3、的构件，则属于另一种形式。第一节回转件平衡的目的一、刚性转子的平衡方法如果刚性转子绕固定轴作等速回转，由于它的质心加速度与质心到回转轴的偏心距有关，因此，若想使其惯性力为零，一般在构件上加一平衡质量或除去一部分质量而重新调整构件的质量分布，使总质心落在回转轴线上。这样，构件的惯性力可以在构件内部加以平衡。这种平衡方法称为内平衡。第一节回转件平衡的目的二、作往复直线运动或平面复合运动的构件的平衡方法这种构件无论其重量如何分布，其质心总是在运动的。因此，不可以采取对刚性转子的平衡方法重新调整质量分布，使质心的加速度在任何瞬时都为零。即此类构件内部不可能平衡。第一节回转件平衡的目的就整个机械而言，各

4、构件的惯性力和惯性力偶可用作用在机座上的总惯性力和总惯性力矩来代替，使机构的惯性力和合力矩得到完全或部分的平衡。这种平衡方法不能在一个构件内部进行，故称为构件的外平衡。即机械在机座上的平衡。第一节回转件平衡的目的在机械工业中，向精密机床主轴、电动机转子、发动机曲轴、一般汽轮机转子和各种回转式泵的叶轮等都需要进行平衡。本章讨论的对象限于刚性回转件，即用于一般机械中的回转件。至于高速大型汽轮机和发电机转子等，因构件回转时的变形问题不容忽视，属于挠性回转件，其平衡原理和方法可参阅其他有关书籍。第二节回转件平衡的计算对于绕固定轴线转动的回转件，若已知组成该回转件的各质量的大小和位置，可用数学方法分析回

5、转件达到平衡的条件，并求出所需的平衡质量的大小和位置。现根据组成回转件各质量的不同分布，分两种情况进行分析。第二节回转件平衡的计算一、质量分布在同一回转面内对于轴向尺寸很小的回转件，如叶轮、飞轮、砂轮等，其质量的分布可以近似地认为在同一回转面内。因此，当该回转件匀速转动时，这些质量所产生的离心力构成同一平面内汇交于回转中心的力系。如果该力系不平衡，则它们的合力不等于零。由力学汇交力系平衡条件可知，第二节回转件平衡的计算欲使其平衡，只要在同一回转面内加一质量(或在相反方向减一质量)；使它产生的离心力与原有质量所产生的离心力之总和等于零，这个力系就成为平衡力系，此回转件就达到平衡状态，其平衡条件为

6、:第二节回转件平衡的计算式中F、Fb和分别表示总离心力、平衡质量的离心力和原有质量离心力的合力。上式可写成回铸件的总质量总质心向径平衡质量平衡质量的质心的向径原有各质量及其质心的向径上式中质量与向径的乘积称为质径积，它表达各个质量所产生的离心力的相对大小和方向。第二节回转件平衡的计算式(8—2)表明，回转件平衡后，e=o，即总质心与回转轴线重合，此时回转件质量对回转轴线的静力矩mge＝o，该回转件可以在任何位置保持静止，而不会自行转动，因此这种平衡称为静平衡(工业上也称单面平衡)。由上所述可知，静平衡的条件是：分布于该回转件上各个质量的离心力(或质径积)的向量和等于零，即回传件的质心与回转轴线

7、重合。式中只mbrb为未知，故可用向量多边形求解。第二节回转件平衡的计算由式(8—2)得第二节回转件平衡的计算如图8—1b所示，依次作已知向量m1r1、m2r2、m3r3，最后将m3r3的矢端与m1r1的尾部相连，该封闭向量即表示mbrb。根据回转件结构特点选定rb的大小，所需的平衡质量就随之确定。平衡质量的安装方向即向量图上mbrb所指的方向。通常尽可能将rb的值选大些，以便使mb小些。第二节回