第十四章机械的平衡及调速ppt课件.ppt

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1、第14章机械的平衡及调速第14章机械的平衡及调速14.1机械平衡的目的、分类和平衡方法14.2刚性转子的平衡设计14.3刚性转子的平衡试验14.4挠性转子平衡简介14.5平面机构的平衡设计14.6机械速度波动的调节本章基本要求:1.了解机械平衡的目的及其分类，常握机械平衡的方法。2.熟练掌握刚性转子的平衡设计方法，了解平衡试验的原理及方法。3.了解挠性转子的特点及其与刚性转子的主要区别。4.掌握平面机构惯性力平衡的方法，学会用质量静替代法计算平衡质量。14.0概述1.机械的平衡问题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

2、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。2.机械的调速问题机械运转时，由于机械动能的变化会引起机械运转速度的波动，这也将在运动副中产生附加动压力，使机械的工作效率降低，严重影响机械的寿命和精度。因此必须对机械系统过大的速度波动进行调节，使波动限制在允许的范围内，保证机械具有良好的工况，这就是机械的调速问题。14.1平衡的目的、分类

3、和方法14.1.0机械平衡的目的为安全地或部分地消除惯性力和惯性力矩的影响，减小或消除附加动压力，尽量减轻有害的机械振动，以改善机械工作性能和延长其使用寿命，解决机械平衡问题，是研究机械平衡的目的。有一些机械是利用不平衡惯性力来工作的，如：振实机、按摩机、蛙式打夯机、振动打桩机、振动运输机等。14.1.1机械平衡的分类1)转子的平衡转子：绕固定轴转动的构件。转子的平衡：其惯性力和惯性力矩的平衡问题。⑴刚性转子的平衡：作转速低于一阶临界（共振）转速的转子平衡。⑵挠性转子的平衡：当工作转速大于一阶临界（共振）转速的转子平衡。油烟机风轮机构在机架上的平衡：总惯性力和总惯性

4、力矩在机架上得到完全或部分平衡。机构的平衡：一般是指存在有往复运动或平面复合运动构件的机构平衡。惯性力和惯性力矩不可能在构件内部消除所有构件上的惯性力和惯性力矩可合成为一个通过机构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14.1.2机械平衡的方法2)平衡试验1)平衡设计在机械设计阶段，采取措施消除或减少产生有害振动的不平衡惯性力。平衡试验：通过试验的方法加以平衡。平衡设计的机械：理论上达到平衡不平衡现象：达不到原来的设计要求制造不精确材料不均匀安装不准确转子的平衡设计：14.2刚性转子的平衡设计在转子的设计阶段，尤其是在对高速转子及精密转子进行结构设计

5、时，必须对其进行平衡计算，以检查其惯性力和惯性力矩是否平衡。若不平衡，则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性力的影响。(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。刚性转子挠性转子基于弹性梁的横向振动理论。刚性转子：当工作转速一般低于(0.6～0.75)nc1(转子的第一阶共振转速)时，产生的弹性变形很小的转子。挠性转子：当工作转速一般高于(0.6～0.75)nc1(转子的第一阶共振转速)时质量很大、跨度很大、径向尺寸小、共振转速低、产生的变形较大。静不平衡现象：转子的质心不在回转轴线上，当其转动时，其偏心质量就会产生离心惯性力，从而

6、在运动副中引起附加动压力。静不平衡：因为不平衡现象在转子静止时就能显示出来时。静平衡（staticbalance）：如果转子的质心位于回转轴线上时。14.2.1刚性转子的静平衡设计工程中符合这种条件的构件有:齿轮、带轮、车轮、风扇叶轮、飞机的螺旋桨、砂轮等等惯性力分析：对于轴向宽度小（轴向长度与外径的比值D／L≤5）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

7、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