机械设计原理第六章.ppt

机械设计原理第六章课件现在学习的是第1页，共11页6-1 机械平衡的目的及内容机械平衡的目的及内容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 磨削工件的砂轮 增大了运动副中摩擦和构件中的内应力，降低了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。ABSSm=12.5 kge=1 mmn=6000 r/minFF=me 2=5000 N其方向作周期性变化F在转动副中引起的附加反力是砂轮自重的40倍。现在学习的是第2页，共11页 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的。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。（）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。机娥平衡的目的及内容机娥平衡的目的及内容(2/3)现在学习的是第3页，共11页1）刚性转子的平衡 刚性转子n(0.60.75)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(0.60.75)nc1的平衡，其平衡是基于弹性梁的横向振动理论。（2）机构的平衡 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。机械平衡的目的及内容机械平衡的目的及内容(3/3)现在学习的是第4页，共11页 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.刚性转子的静平衡计算（1）静不平衡转子对于轴向尺寸较小的盘形转子(b/D 0.2)，因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来，bABD回转平面mmrFG现在学习的是第5页，共11页 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F0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刚性转子的平衡计算(2/4)现在学习的是第6页，共11页 对于动不平衡转子，通过选定两个回转平面及作为平衡基面，这种不平衡只有在转子运转时才能显现出来的，故称此类转子为动不平衡转子。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/D0.2)，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仍不平衡，而且其作用方位是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刚性转子的平衡计算(3/4)现在学习的是第7页，共11页 即根据其结构计算确定其上需增加或除去的平衡质量，使其在设计时获得动平衡。（3）动平衡计算动平衡计算是针对结构动不平衡转子而进行平衡的计算。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，F0，即M0例1 内燃机曲轴例2 双凸轮轴例3 某印刷机的三凸轮轴的平衡计算刚性转子的平衡计算刚性转子的平衡计算(4/4)现在学习的是第8页，共11页6-3 刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验 对于经平衡计算在理论上已经平衡的转子，由于其制造精度和装配的不精确、材质的不均匀等原因，就会产生新的不平衡。但这种无法用计算来进行平衡，而只能借助于实验平衡。平衡实验是用实验的方法来确定出转子的不平衡量的大小和方位，然后利用增加或除去平衡质量的方法予以平衡。1静平衡实验（1）实验设备导轨式静平衡仪滚轮式静平衡仪现在学习的是第9页，共11页（2）实验方法 先将转子放在平衡仪上，轻轻转动，直至其质心处于最低位置时才能停止。此时在质心相反的方向加校正平衡质量，再重新转动。反复增减平衡质量，直至呈随遇平衡状态，即转子达到了静平衡。（3）实验特点结构简单、操作方便。能满足一定精度要求，但工作效率低。对于批量转子静平衡，可采用一种快速测定平衡的单面平衡机。2动平衡实验转子的动平衡实验一般需在专用的动平衡机上进行。（1）实验设备 动平衡实验机主要由驱动系统、支承系统、测量指示系统等部分组成。例 光电式动平衡机刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验(2/3)现在学习的是第10页，共11页（2）实验原理 目前多数动平衡机是根据振动原理设计的，测振传感器将因转子转动所引起的振动转换成电信号，通过电子线路加以处理和放大，最后用仪器显示出被测试转子的不平衡质量矢径积的大小和方位。3现场平衡 对于一些尺寸非常大或转速很高的转子，一般无法在专用动平衡机上进行平衡。即使可以平衡，但由于装运、蠕变和工作温度过高或电磁场的影响等原因，仍会发生微小变形而造成不平衡。在这种情况下，一般可进行现场平衡。现场平衡 就是通过直接测量机器中转子支架的振动，来确定其不平衡量的大小及方位，进而确定应增加或减去的平衡质量的大小及方位，使转子得以平衡。例 动平衡机的工作原理刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验(3/3)现在学习的是第11页，共11页