机械动力学基础

机械动力学基础刚性回转件的平衡1⒋1刚性回转件的平衡机械平衡的目的和方法刚性回转件的静平衡刚性回转件的动平衡回转件的平衡试验2一、机械平衡的目的和方法3⒈不平衡的危害4

⒉平衡目的：5⒊回转件的平衡及分类回转件：绕固定轴线转动的构件；又称为（转子）。

回转件的平衡：其惯性力和惯性力矩的平衡问题。回转件平衡的分类：1）静平衡：只要求其惯性力的平衡；2）动平衡：同时要求其惯性力和惯性力矩的平衡。61）平衡设计

在机械设计阶段，采取措施消除产生有害振动的不平衡惯性力。经平衡设计的机械在理论上达到平衡。

⒋回转件的平衡方法2)平衡试验

经平衡设计的机械虽然在理论上达到平衡，但由于制造不精确、材料不均匀及安装不准确等非设计方面的因素，实际制造出来后往往达不到设计要求，还会有不平衡现象。需要通过试验的方法加以平衡。返回7二、刚性回转件的平衡设计在刚性回转件（转子）的设计阶段，特别是对高速转子和精密转子进行结构设计时，必须对其进行平衡计算，以检查其惯性力和惯性力矩是否平衡。若不平衡，则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性力的影响，这一过程称为刚性回转件的平衡设计。回转件的平衡设计是按理论力学中的力系平衡理论进行的。返回8（一）刚性回转件的静平衡⒈适用情况：对于轴向尺寸较小的盘状刚性回转件（轴向宽度与其直径之比b／D＜0.2),可以近似地认为其质量分布在垂直于其回转轴线的同一平面内。如：齿轮、砂轮、盘形凸轮等。9

若刚性回转件的重心（或质心）不在回转轴线上，则当其回转时，其偏心质量会产生惯性力从而在运动副中引起附加动压力。因这种不平衡现象在转子静态时就表现出来，故称其为静不平衡回转件。⒉静不平衡现象：10⒊刚性回转件件的静平衡衡设计对静不平衡衡的刚性回回转件，可可利用在其其上增加（（或除去））一部分重重量的方法法，使其重重心与回转转轴线重合合，从而可可使转子的的惯性力得得以平衡。。使回转件的的惯性力得得到平衡的的措施称为为回转件的的静平衡。。11盘形回转件件的静平衡衡设计举例例如图所示为为一盘状回回转件，已已知各偏心心重量Q1、Q2、Q3、Q4，从回转中心心到各偏心心重量中心心的向径分分别为r1、r2、r3、r4，方位如图所所示。构件的等角角速度为，确定需要添添加的配重重Q及其向径r（回转半径的的大小和方方位）。12分析：为了回转件件达到静平平衡，需要要在回转件件上加一配配重Q，使其产生的的惯性力与与各偏心重重量产生的的离心惯性性力相平衡衡。各偏心重量产生的离心惯性力为P1、

P2、

P3、P4，由于它们的合力不为零，故回转件处于静不平衡状态13平衡条件：：Q1r1+Q2r2+Q3r3+Q4r4+Qr=0则封闭矢量量w代表配重的的重径积Qr。其大小为：：Qr=w.W,N.cm14求出Qr之后，根据据回转件的的结构特点点选定r，所需配重重Q的大小随之之确定，安安装方向即即为向量图图上w所指方向。为了使设计计出来的转转子重量不不致过大，，一般应尽尽可能将r选大些，这这样可使Q些。转子平衡后后，其总重重心与回转转轴线相重重合。15若回转件的的实际结构构不允许在在向径r的方向上安安装配重，，也可以在向向径r的相反方向向，即在向径r′的方向上去掉一部分材料料Q′（Q′r′=Qr），使构件得到到平衡。16结论回转件静平平衡的条件件：分布于该回回转件上所所有偏心重重量的离心心惯性力的的合力等于于零或重径径积的矢量量和等于零零。平衡措施：对于静不平平衡的回转转件，无论论它有多少少个偏心重重量，都只只需增加（（或去除））一个适当当的配重，，即可使其其达到平衡衡。（回转件静平平衡又可称称为单面平平衡）返回17（二）刚性性回转件的的动平衡⒈适用情况况：对于轴向尺尺寸较大的的刚性回转件件（轴向宽度度与其直径径之比b／D≥0.2),其质量分布布于沿轴向向的许多互互相平行的的回转面内内。如：多缸发发动机的曲曲轴、电动动机转子、、内燃机凸凸轮轴、机机床主轴等等。返回18⒉动不平衡衡现象在这种情况况下，即使使回转件的的重心在回转转轴线上，，但当其回回转时，各各偏心质量量产生的离离心惯性力不在在同一回转转面内，所所形成的惯惯性力偶仍仍使转子处处于不平衡衡状态。因这种不平平衡只有在在转子运动动时才显现现出来，故故称其为动不平衡。19⒊刚性回转件件的动平衡衡设计20例2：如如图所示为为一长回转转件，设在在三个互相相平行的平平面1、2及3内，，分别有偏偏心重量Q1、Q2、Q3，分析：各偏心重量量产生的离离心惯性力力P1、P2、P3，将形成一空空间力系。。21把空间力系系的平衡问问题转化为为两个平面面汇交力系系的平衡问问题。回转件的动动平衡设计计可用静平平衡设计的的方法来解解决。只要在两平平衡基面内内各加一适适当的配重重，使两基基面内的惯惯性力之和和分别为零零，转子即即得以平衡衡。22平衡设计后后的转子23结论回转件动平平衡的条件件：分布布于该回转转件上所有有偏心重量量的离心惯惯性力的合合力等于零零，同时惯惯性力引起起的力偶的的合力偶矩矩也等于零零。平衡措施：对于动不不平衡的回回转件，无无论它有多多少个偏心心重量，都都只需要在在任选的两个平衡基面内内各加上（（或除去））一个适当当的配重，，即可使其其达到平衡衡。（动平平衡又称为为双面平衡衡）。24⒈由于动平衡衡同时满足足静平衡的的条件，故故经过动平平衡的回转转件一定是是静平衡的的，反之，，经过静平平衡的回转转件不一定定是动平衡衡的。⒉对于重量量分布在同同一平面的的回转件，在它达到静静平衡以后后，可以