机械设计基础-第18章--机械的平衡和调速资料讲课讲稿.ppt

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1、机械设计基础-第18章--机械的平衡和调速资料1.回转构件的平衡在机械中有许多绕固定轴回转的构件，例如齿轮、带轮、砂轮以及电动机的转子、汽轮机的转子等。回转构件的不平衡惯性力可利用在构件上增加或除去一部分质量的方法予以平衡。若回转构件的工作转速与其一阶临界转速之比小于0.7时，其弹性变形可以忽略不计，这类构件称为刚性回转构件。刚性回转构件的平衡可以用理论力学中力系的平衡原理处理。若回转构件的工作转速与其一阶临界转速之比等于或大于0.7时，会产生较大的弯曲变形，这类构件称为挠性回转构件。挠性回转构件的平衡问题十分复杂。18.1.2机械平衡的分类22.机构的

2、平衡对于作往复运动或平面运动的构件，其惯性力和惯性力矩不可能就构件本身加以平衡，但所有构件上的惯性力和惯性力矩可以合成为一个通过机构质心并作用于机座上的总惯性力和总惯性力矩。因此，这类平衡问题必须就整个机构进行分析，设法使机构的总惯性力和总惯性力矩得到完全或部分的平衡。这类平衡问题又称为机构在机座上的平衡。318.2刚性回转构件的平衡18.2.1刚性回转构件的平衡条件任何一个回转构件，其离心惯性力系均可简化为一个合力FI和一个合力矩MI。若离心惯性力系的合力FI和合力矩MI均等于零，说明该回转构件的离心惯性力系完全平衡。因此，回转构件完全平衡的条件为FI

3、＝0MI＝04回转构件的静不平衡1.静平衡当回转构件只满足FI＝0时，称该回转构件处于静平衡状态。回转构件的离心惯性力系的合力等于其质量与加速度的乘积。因而只有当质心位于回转轴线上时，才能使质心加速度在任何瞬时都为零，从而满足静平衡条件。把回转构件放在摩擦力很小的两个水平刀口上，如果回转构件是静不平衡的，其质心必定不在回转轴线上。在重力G作用下，回转构件将会转动，直到其质心C位于最下方时才会静止。由于这种不平衡状态可以通过静态试验显示出来，所以称为静不平衡。5回转构件的动不平衡2.动平衡当回转构件同时满足FI＝0和MI＝0时，称该回转构件处于动平衡状态。

4、由理论力学可知，当回转构件等速转动时，只有将通过质心的中心惯性主轴作为回转轴时，才能满足的动平衡条件。回转构件质心位于回转轴线上，其惯性力系为一个合力偶矩（一对大小相等，方向相反的惯性力FI、F′I，它们之间距离为L）MI，且MI＝FIL≠0，因而是动不平衡的。显然，若将该回转构件放在两个水平刀口上，将是随遇平衡的。这种不平衡只有回转构件转动时才显示出来，因而称为动不平衡。618.2.2静平衡1.静平衡计算静平衡计算就是确定所增加或除去的平衡质量，使回转构件的质量重新分配，而将其质心移到回转轴线上。对于宽径比b/d≤0.2的回转构件，如齿轮、带轮等，可近

5、似认为各不平衡质量均位于同一回转平面内。因此当该回转构件匀速转动时，各不平衡质量所产生的离心惯性力构成一个平面汇交力系。该力系可简化为一个离心惯性力的合力Fi，若Fi不等于零，则该回转构件是不平衡的。要使其平衡，可在同一回转平面内增加一平衡质量（或在相反方向减去一平衡质量），使它产生的离心惯性力Fb与Fi相平衡，即FI=Fi+Fb=07即me2=miri2mbrb2=0消去2，可得me=mirimbrb=0上式中质量与向径的乘积称为质径积，表示同一转速下回转构件上各离心惯性力的相对大小和方位。显然，静平衡回转构件的总质心与回转轴线

6、重合，即e=0。故质量分布在同一回转平面内的刚性回转构件的平衡条件是：回转构件中各质量的质径积的向量和等于零。8不平衡质量分布已知同一回转面内的不平衡质量m1、m2、m3及其向径r1、r2、r3，由回转构件静平衡条件可得mbrbm1r1m2r2m3r30在这个向量方程中，只有mbrb为未知，故可用向量多边形求解。9首先选定质径积比例尺F=(kgm/mm)，并折算出代表各已知质径积m1r1、m2r2、m3r3的线段长，然后依次首尾相接地作已知向量m1r1、m2r2、m3r3，最后连成封闭向量多边形，其封闭向量即表示mbrb。根据回转构件结构特点

7、选定rb的大小，即可确定平衡质量mb。通常尽可能将rb的值选大些，以使mb小些。不平衡质量分布封闭向量多边形10平衡质量的质心位置应按下述方法确定：如果用在回转构件上增加质量的办法求其平衡，则其质心应处于过回转轴心引平行于mbrb的向径rb的矢端。如果用在回转构件上挖去一定材料的办法求其平衡，则其质心应处于rb的矢端。rb和rb大小相等，方向相反，在同一直线上。不平衡质量分布封闭向量多边形112.静平衡试验静平衡试验所用的设备称为静平衡架。试验时，将需要平衡的回转构件放在静平衡架上让其轻轻地自由滚动，如果回转构件上有偏心质量存在，其质心C必在轴心的正

8、下方，这时在轴心的正上方任意向径rb处加一平衡质量mb，反复试验，多次调整mbr