机械原理 机械的平衡.ppt

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1、第六章第六章第六章第六章 机械的平衡机械的平衡机械的平衡机械的平衡3.3.刚性回转件的平衡试验刚性回转件的平衡试验;2.2.刚性回转件的平衡计算刚性回转件的平衡计算4.4.机构的平衡简介机构的平衡简介.1.1.机械平衡的目的与内容机械平衡的目的与内容机械原理第六章16-1 6-1 6-1 6-1 机械平衡的目的与内容机械平衡的目的与内容机械平衡的目的与内容机械平衡的目的与内容一一.机械平衡的目的机械平衡的目的不平衡惯性力的存在不平衡惯性力的存在-消除或减轻轴承所受的附加动压力消除或减轻轴承所受的附加动压力.1.1.回转件的平衡回转件的平衡2.2.整机的平衡整机的平衡-机器在机座上的平衡机器在机

2、座上的平衡.刚性回转件刚性回转件-转速低转速低(),(),转子动挠度小转子动挠度小;挠性回转件挠性回转件-转速高转速高,转子动挠度大转子动挠度大,是近年发展起来的新课题是近年发展起来的新课题;对含作往复运动和作平面复杂运动的构件对含作往复运动和作平面复杂运动的构件,难以使其质心加速度难以使其质心加速度为为0,0,只能作整机研究只能作整机研究.二二.内容内容第一临界速度第一临界速度机械原理第六章26-2 6-2 6-2 6-2 刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡一一.分类分类-按不平衡的形式分按不平衡的形式分1.1.静不平衡静不平衡相对较薄相对较薄(),),可可近近

3、似似认认为为质质量量分分布布在在同同一一平平面面内内,各各质质点点惯惯性性力力共面共面.*特点特点 若若不不平平衡衡,则则质质心心不不在在回回转转轴轴线线上上,在在静静止止状状态态下下可完全表现出来可完全表现出来-对其平衡称对其平衡称静平衡静平衡.机械原理第六章32.2.动不平衡动不平衡 -其不平衡在静止时不能完全表现出来其不平衡在静止时不能完全表现出来.几何特点几何特点:,不能认为质量不能认为质量 分布在同一平面内分布在同一平面内1)1)静平衡而动不平衡静平衡而动不平衡2)2)静不平衡且动不平衡静不平衡且动不平衡特点特点:)总质心在轴线上总质心在轴线上,惯性力惯性力 的合力为的合力为0-0-

4、静平衡静平衡;)运转时产生运转时产生 P P1 1,P,P2 2,形成形成 惯性力偶矩惯性力偶矩,运动副受到附加动压运动副受到附加动压 力力-动不平衡动不平衡.特点特点:):)总质心不在轴线上总质心不在轴线上,惯性力的合力不为惯性力的合力不为0-0-静不平衡静不平衡;)将惯性力向质心简化将惯性力向质心简化,除合力外还有惯性力偶矩除合力外还有惯性力偶矩-动不平衡动不平衡.-对其平衡称对其平衡称动动平衡平衡.机械原理第六章4二二.静平衡计算静平衡计算(使惯性力的合力为使惯性力的合力为0)0)*仅仅 W Wb b 的的大大小小和和方方向向未未知知,是是有有确确定定解解的的问问题题.可可用用解解析析法

5、法或或矢量图解法矢量图解法求解求解.1.1.问题问题:回转面内回转面内,n,n个不平衡质量个不平衡质量 产生的惯性力的合力不为产生的惯性力的合力不为 0:0:2.2.平衡质径积的计算平衡质径积的计算 在回转面内适当位置加上适当在回转面内适当位置加上适当 配重配重,使其惯性力的合力等于使其惯性力的合力等于0:0:即即:令令 ,则有则有机械原理第六章53.3.配重的安装配重的安装特殊地特殊地,取取1)1)在同一回转面内安装在同一回转面内安装（1）根据回转件的特点选定向径后根据回转件的特点选定向径后,配重的大小也相应确定配重的大小也相应确定.（2）既可在既可在 处加上质量处加上质量 ,也可在也可在

6、处除去质量处除去质量 .2)2)将配重分解到任意选定的两个平面内安装将配重分解到任意选定的两个平面内安装按平行力分解原理按平行力分解原理:消去消去 得得解得解得:机械原理第六章6三三.动平衡计算动平衡计算(使惯性力的合力和合力偶矩均为使惯性力的合力和合力偶矩均为0)0)也可也可直接采用解析法求解直接采用解析法求解1.1.问题问题:若干回转面内有不平衡质量若干回转面内有不平衡质量;2.2.方法方法:先将各不平衡质量的惯性力先将各不平衡质量的惯性力分解分解到任意选定的两个平衡到任意选定的两个平衡 基面上去基面上去,然后再分别就这两个基面作静平衡然后再分别就这两个基面作静平衡.机械原理第六章7四四.

7、回转件平衡的特点回转件平衡的特点1.1.平衡条件平衡条件1)静平衡静平衡:,(使回转件的质心落在其使回转件的质心落在其轴线上即可轴线上即可);2)动平衡动平衡:2.2.最少平衡基面数最少平衡基面数1)1)静平衡最少需静平衡最少需一个一个平衡基面平衡基面,称称单面平衡单面平衡;2)2)动平衡最少需动平衡最少需两个两个平衡基面平衡基面,称称双面平衡双面平衡.*动平衡的回转件一定是静平衡的动平衡的回转件一定是静平衡的,反之则不然反之则不然.机械原理第六章812-1 12-1 图图示示为为一一薄薄盘盘转转子子，重重量量Q=400NQ=400N，经经静静平平衡衡测测定定其其重重心心S S偏偏距距e=1m

8、me=1mm，方方向向垂垂直直向向下下。由由于于该该回回转转面面不不允允许许安安装装平平衡衡重重量量，只只能能在在平平面面、上上校校正正(a=0.1m,(a=0.1m,b=0.16m)b=0.16m)。求在求在、平面上应加的平衡重径积的大小与方向。平面上应加的平衡重径积的大小与方向。解解:薄盘的不平衡重径积薄盘的不平衡重径积由平衡条件由平衡条件解之得解之得:机械原理第六章96-1.6-1.图示非匀质转子中，已知偏心质量为图示非匀质转子中，已知偏心质量为 m m1 1=3g,m=3g,m2 2=4g,m=4g,m3 3=5g;5g;它们的位置半径为它们的位置半径为r r1 1=r=r2 2=r=

9、r3 3=100mm;=100mm;轴向分布尺寸为轴向分布尺寸为l l1 1=100mm,l100mm,l2 2=120mm,l=120mm,l3 3=320mm,l=320mm,l4 4=340mm=340mm。角度参数为：。角度参数为：1 1=60=600 0;2 2=130=1300 0;3 3=240=2400 0.取取平平衡衡的的配配重重基基面面为为和和。配配重重的的质质心心回回转转半半径径为为r r=r=r=100mm.=100mm.试试求求平平衡衡配配重重m m和和m m的的大小和平衡方位（允许采用图解法和解析法求解）。大小和平衡方位（允许采用图解法和解析法求解）。机械原理第六章

10、10解：解：1）将质径积分解到两平衡基面上：）将质径积分解到两平衡基面上：L=l1+l2+l3+l4=880mm.W1=m1r=m1r1(l2+l3+l4)/L=265.91g.mm W1=m1r=m1r1 11/L=34.09g.mm W2=m2r=m2r2(l3+l4)/L=300g.mm W2=m2r=m2r2(11+l2)/L=100g.mm W3=m3r=m3r 3 l4/L=193.18g.mm W3=m3r=m3r3(11+l2+l3)/L=306.82g.mm机械原理第六章11对平衡基面对平衡基面，解得：解得：对平衡基面对平衡基面2，同理可解得，同理可解得平衡基面平衡基面机械原

11、理第六章12机械原理第六章136-3 6-3 6-3 6-3 回转件的平衡试验回转件的平衡试验回转件的平衡试验回转件的平衡试验一一.问题的提出问题的提出 常存在设计时符合平衡条件常存在设计时符合平衡条件,但制成品未达到预期效果的情况但制成品未达到预期效果的情况 (制造安装误差制造安装误差,材质不均匀材质不均匀,计算不精确等引起计算不精确等引起),),需用试验法解决需用试验法解决.二二.静平衡试验法静平衡试验法1.1.导轨式静平衡架导轨式静平衡架 回回转转件件静静止止时时,重重心心S S应应处处在在最最低低位位置置.在在其其反反向向贴贴橡橡皮皮泥泥,使使其其能能随随意意静止即可静止即可.注意注意

12、:刀口处有摩擦存在刀口处有摩擦存在,需正反试验需正反试验;优点优点:简便易行简便易行缺点缺点:要求两端轴颈直径相同要求两端轴颈直径相同.机械原理第六章142.2.圆盘式静平衡架圆盘式静平衡架优点优点:一端可调一端可调,可平衡两端轴颈不等的回转件可平衡两端轴颈不等的回转件;缺点缺点:精度较低精度较低(总法向压力大总法向压力大-摩擦大摩擦大;轴承易脏轴承易脏)机械原理第六章153.3.转子许用不平衡重转子许用不平衡重有两种表示方法：有两种表示方法：1）许用质径积）许用质径积mr;2)许用偏心距许用偏心距e;e;用于单件生产的转子。用于单件生产的转子。用于成批生产的转子。用于成批生产的转子。机械原理

13、第六章16二二.动平衡试验法动平衡试验法 能能感感知知不不平平衡衡重重的的存存在在,并并能能测测出出不不平平衡重的大小和方位衡重的大小和方位.机械原理第六章176-4 6-4 6-4 6-4 平面机构的平衡平面机构的平衡平面机构的平衡平面机构的平衡一一.机构平衡的主要问题机构平衡的主要问题24312341 需平衡作用在机构质心的总惯性力和总惯性力偶矩需平衡作用在机构质心的总惯性力和总惯性力偶矩.(.(仅讨仅讨论前者的平衡论前者的平衡).).二二.简单机构总惯性力完全平衡的方法简单机构总惯性力完全平衡的方法 欲使机构总惯性力为欲使机构总惯性力为0,0,需使机构总质心位置静止不动需使机构总质心位置静止不动.1 1）利用配重）利用配重机械原理第六章182.2.利用对称机构平衡总惯性力利用对称机构平衡总惯性力机械原理第六章19