第六章 机械的平衡.ppt

第六章机械的平衡
§6-1 机械平衡的目的及内容
§6-2 刚性转子的平衡计算
§6-3 刚性转子的平衡实验
§6-4 转子的许用不平衡量
§6-5 挠性转子动平衡简述
§6-6 平面机构的平衡
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§6-1 机构平衡的目的及目的
1. 机械平衡的目的
机械在运转时,构件所生产的不平衡惯性力将在运动副中引
起附加的动压力。
例磨削工作的砂轮
增大运动副中摩擦和构件中的内应力,降低机械效率和使用寿命,影响机械本身的正常工作,
也必将引起机械及其基础产生强迫振动,甚至产生共振。
会导致工作机械及其厂房建筑受到破坏。
A
B
S
S
m=
e=1mm
n=6000r/min
FⅠ
FⅠ=meω2=5000N
其方向作周期性变化
FⅠ在转动副中引起的附加反力是砂轮自重的40倍。
对于高速高精密机
械尤为重要;
机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡;
以消除或减少惯性力的不良影响。
机械的平衡是现代机械的一个重要问题。
对于此类机械则是如何合理利用不平衡惯性力
的问题。
但某些机械却是利用构件产生的不平衡惯性力所引
起的振动来工作。
2. 机械平衡的内容
在机械中,由于各条件的结构及其运动形式的不同,其所产生
的惯性力和平衡方法也不同。
(1)转子的平衡
转子的不平衡惯性力可利用在其上增加或除去一部分质量的
方法加以平衡。
其实质是通过调节转子自身质心的位置来达到消
除或减少惯性力的目的。
机构平衡的目的及目的(2/3)
1)刚性转子的平衡
刚性转子[n<(~)nc1]的平衡,是按其理论力学中的力学
平衡理论进行的。
静平衡
动平衡
只要求其惯性力平衡;
同时要求其惯性力和惯性力偶矩的平衡。
2)挠性转子的平衡
挠性转子[n≥(~)nc1]的平衡,其平衡是基于弹性梁的
横向振动理论。
(2)机械的平衡
作往复移动或平面复合运动的构件,其所产生的惯性力无法
在该构件上平衡,而必须就整个机构加以平衡。
即设法使各运动
构件惯性力的合力和合力偶得到完全地或部分的平衡,以消除或
降低其不良影响。
此类平衡问题为机构的平衡或机械在机座上的
平衡。
机构平衡的目的及目的(3/3)
故这类转
子称为静不平衡转子。
其质量可近似认为分布在同一回转平面内。
这时其偏心质量在转子运转时会产生惯性力。
§6-2 刚性转子的平衡计算
为了使转子得到平衡,在设计时就要根据转子的结构,通过
计算将转子设计成平衡的。

(1)静不平衡转子
对于轴向尺寸较小的盘形转子(b/D<),
因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来,
b
A
B
D
回转平面
m
m
r
ω
FⅠ
G
平衡后转子的各偏心质量(包括平衡质量)
的惯性力的合力为零。
对于静不平衡转子,利用在其上增加或除去一部分
质量,使其质心与回转轴心重合,即可使转子的惯性力得以平衡
的方法。
(2)静平衡及其条件
静平衡
静平衡的条件
ΣF=0
即
(3)静平衡计算
静平衡计算主要是针对由于结构所引起的静不平衡的转子而
进行平衡的计算。
根据其结构,计算确定需增加或除去的平衡质量,使其在设
计时获得静平衡。
例盘形凸轮的静平衡计算
刚性转子的平衡计算(2/4)
对于动不平衡转子,通过选定两个回转平面Ⅰ及Ⅱ
作为平面基面,
这种不
平衡只有在转子运转时才能显现出来的,故称此类转子为动平衡
转子。
其质量就不能分布在
同一回转平面内,而往往是分布在若干个不同的回转平面内。
2. 刚性转子的动平衡计算
(1)动不平衡转子
对于轴向尺寸较大的转子(b/D≥),
这
时即使转子的质心在回转轴线上,但各偏心质量所形成的惯性力
偶的不平衡,
而且其作用方位时随转子的回转而变化的。
(2)动平衡及其条件
动平衡
再分别在这两个面上增加或除去适当的平衡质量,
使转子在运转时各偏心质量所产生的惯性力和惯性力偶矩同时得
以平衡。
这种平衡方法称为动平衡。
刚性转子的平衡计算(3/4)
即根
据其结构计算确定其上需增加或除去的平衡质量,使其设计时获
得动平衡。
(3)动平衡计算
动平衡计算是针对结构动平衡转子而进行的平衡计算。
刚性转子动平衡的条件:各偏心质量(包括平衡质量)产生
的惯性力的矢量和为零,以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也
为零,
ΣF=0,
即
ΣM=0
例1 内燃机曲柄
例2 双凸轮轴
例3 某印刷机的三凸轮转子
刚性转子的平衡计算(4/4)
§6-3 刚性转子的平衡试验
对于经平衡计算在理论上已经平衡的转子,由于其