第六章----机械的平衡优秀PPT.ppt
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1、61 机械平衡的目的及内容机械平衡的目的及内容一、平衡的目的一、平衡的目的大大多多数数机机械械都都是是由由回回转转构构件件和和作作往往复复运运动动的的构构件件所所组组成成,除除了了中中心心惯惯性性主主轴轴与与回回转转轴轴线线重重合合,且且作作等等速速回回转转的的构构件件外外,其其它它全部的构件都要产生惯性力。全部的构件都要产生惯性力。P=ma=GP=ma=Ge e2 2/g/g举举例例:已已知知图图示示转转子子的的重重量量为为G=10 N,重重心心与与回回转转轴轴线线的的距距离离为为1 mm,转转速速为为n=3000 rpm,求离心力求离心力P P的大小。的大小。=1010=1010-3-32
2、3000/6023000/602 2/9.8/9.8=100 N假如转速增加一倍,假如转速增加一倍,n=6000 rpm P=400 N由由此此可可知知:不不平平衡衡所所产产生生的的惯惯性性力力对对机机械械运运转有很大的影响转有很大的影响。附加动压力会产生一系列不良后果:附加动压力会产生一系列不良后果:PeGGPP力力的的大大小小方方向向始始终终都都在在变变更更,将将对对运运动动副副产产生动压力。生动压力。N21N21N21湘潭高校专用增加运动副的摩擦,降低机械的运用寿命。增加运动副的摩擦,降低机械的运用寿命。产生有害的振动,使机械的工作性能恶化。产生有害的振动,使机械的工作性能恶化。降低机械
3、效率。降低机械效率。平平衡衡的的目目的的:探探讨讨惯惯性性力力分分布布及及其其变变更更规规律律,并并实实行行相相应应的的措措施施对对惯惯性性力力进进行行平平衡衡,从从而而减减小小或或消消退退所所产产生生的的附附加加动动压压力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高运用寿命。力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高运用寿命。二、平衡的内容二、平衡的内容依据构件运动特点形式的不同,平衡问题可归纳为如下两个方面:1.回转件的平衡a)刚性转子的平衡刚性转子的平衡工工作作转转速速n(0.60.75)ne1转转子子一一阶阶自自振振频频率率。可可忽忽视视运运动动时时的的轴轴线线变变形形。平平衡衡时时可可接接受受理
4、理论力学力系平衡的原理。论力学力系平衡的原理。湘潭高校专用当当转转子子工工作作转转速速n(0.60.75)ne1,且且重重量量和和跨跨度度较较大大,运运转转时时会会产产生生较较大大的的变变形形,使使离离心心惯惯性性力力大大大大增增加加。此此类问题困难,有特地的学科论述。类问题困难,有特地的学科论述。2)机构的平衡机构的平衡对对平平面面连连杆杆机机构构,由由于于作作往往复复运运动动和和平平面面运运动动的的构构件件总总是是存存在在加加速速度度,就就单单个个构构件件而而言言,是是无无法法平平衡衡的的。但但可可以以将将整整个个机机构构一并考虑,实行措施对总的惯性力或惯性力矩进行平衡。一并考虑,实行措施
5、对总的惯性力或惯性力矩进行平衡。本章重点介绍刚性转子的平衡问题。本章重点介绍刚性转子的平衡问题。b)挠性转子的平衡挠性转子的平衡所所谓谓刚刚性性转转子子的的不不平平衡衡,是是指指由由于于结结构构不不对对称称、材材料料缺缺陷陷以以及及制制造造误误差差等等缘缘由由而而使使质质量量分分布布不不匀匀整整,致致使使中中心心惯惯性性主主轴轴与与回回转转轴轴线线不不重重合合,而而产产生生离离心心惯惯性性力力系系的的不不平平衡衡。依依据据平平衡衡条条件件的的不不同同,又可分为静平衡和动平衡两种状况。又可分为静平衡和动平衡两种状况。静止静止运动运动湘潭高校专用特特点点:若若重重心心不不在在回回转转轴轴线线上上,
6、则则在在静静止止状状态态下下,无无论论其其重重心心初初始始在在何何位位置置,最最终终都都会会落落在在轴轴线线的的铅铅垂垂线线的的下下方方这这种种不不平平衡衡现现象象在在静静止止状状态态下下就就能能表表现现出出来来,故故称为静平衡。称为静平衡。如自行车轮一、静平衡计算一、静平衡计算静静平平衡衡原原理理:在在重重心心的的另另一一侧侧加加上上确确定定的的质质量量,或或在在重重心心同同侧侧去去掉掉一一些些质质量量,使使质质心心位位置置落落在在回回转转轴轴线线上上,而而使使离离心心惯惯性性力力达到平衡。达到平衡。适适用用范范围围:轴轴向向尺尺寸寸较较小小的的盘盘形形转转子子(B/D0.2B/D0.2),
7、如如风风扇扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件,叶轮、飞轮、砂轮等回转件,计计算算方方法法:同同一一平平面面内内各各重重物物所所产产生生的的离离心心惯惯性性力力构构成成一一个个平平面面汇汇交交力力系系pipi,假假如如该该力力系系不不平平衡衡,那那么么合合力力Pi0Pi0。增增加加一一个个重物重物GbGb后,可使新的力系之合力:后,可使新的力系之合力:P=PbP=PbPi=0Pi=062 刚性转子的平衡计算刚性转子的平衡计算 BD湘潭高校专用?设设各各偏偏心心质质量量分分别别为为m mi i,偏偏心心距距为为r ri i ,转转子子以以等速回转,产生的离心惯性力为:等速回转,产生的离心惯性力为:称称mi
8、ri为为质径积质径积称称Giri为为重径积重径积平衡配重所产生的离心惯性力为:平衡配重所产生的离心惯性力为:Pb=mb2rb总离心惯性力的合力为:总离心惯性力的合力为:Pb+Pi=0所产生的离心惯性力为:所产生的离心惯性力为:Pi=mi2rimb2rb+m12r1+m22r2+m32r3=0 mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0 mbgrb+m1gr1+m2gr2+m3gr3=0 Gbrb+G1r1+G2r2+G3r3=0 m1m2m3r2r1r3W1W2W3Wb1.1.刚性转子的静平衡计算刚性转子的静平衡计算P3P1P2Pbrb可用图解法求解上述矢量方程可用图解法求解上述矢量方程(选定
9、比例选定比例w)。湘潭高校专用2.2.刚性转子的动平衡计算刚性转子的动平衡计算图图示示凸凸轮轮轴轴的的偏偏心心质质量量不不在在同同一一回回转转平平面面内内,但但质质心心在在回回转转轴轴上上,在在随随意意静静止止位置,都处于平衡状态。位置,都处于平衡状态。这这种种在在静静止止状状态态下下处处于于平平衡衡,而而运运动动状状态态下下呈呈现现不不平平衡衡,称称为为动不平衡。对此类转子的平衡,称为动不平衡。对此类转子的平衡,称为动平衡动平衡。适适用用对对象象:轴轴向向尺尺寸寸较较大大(B/D0.2)(B/D0.2)的的转转子子,如如内内然然机机中中的的曲曲轴轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必需按动平衡
10、来处理。和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必需按动平衡来处理。理理由由:此此类类转转子子由由于于质质量量分分布布不不在在同同一一个个平平面面内内,离离心心惯惯性性力力将形成一个将形成一个不汇交不汇交空间力系,故不能按静平衡处理。空间力系,故不能按静平衡处理。惯性力偶矩:惯性力偶矩:M=PLM=PL0 0 运动时有:运动时有:P P1 1+P+P2 2=0=0 任意空间力系的平衡条件为:任意空间力系的平衡条件为:P P =0,M=0=0,M=0LPP湘潭高校专用从理论上讲,对于偏心质量分布在多个运动平面内的转子,对每一个运动按静平衡的方法来处理(加减质量),也是可以达到平衡的。问题是由于实际结构不
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