第十章 平面机构的平衡.ppt

1、第十章 平面机构的平衡,10-1 平衡的目的和分类,目的：机构运转过程中构件产生惯性力和力偶距,在运动副中引起动压力,传到机架上.其大小和方向随机械的运转产生周期性变化.当不平衡时,产生振动,引起工作精度和可靠性下降,零件的磨损和疲劳及噪声.振动频率接近固有频率,共振,损坏机器. 消除附加动压力、减小振动，改善工作性能和延长寿命(机构平衡的目的)。,平衡问题的分类 1) 回转件的平衡（绕固定轴回转构件的惯性力的平衡）：主要发生在回转机构中,如构成电动机发电机和离心机的回转机构.这类机构只有一个做回转运动的活动构件,动压力产生由于回转件质量分布不均匀所致,可用重新调整其质量大小和分布的方法使回转

2、件上所有质量的惯性力形成一平衡力系. 消除动压力和机架的振动,刚性回转件(转速较低, 变形不大的回转件).可通过重新调整回转件上质量的分布,使其质心位于旋转轴线的方法来实现. 挠性回转件(转速较高,回转件产生明显变形的回转件).由于增加了因变形而产生的不平衡,挠性回转件的平衡问题的难度会大大增加.,2) 机架上的平衡,对于存在有往复运动或平面复合运动构件的一般机构,其惯性力和惯性力矩不可能在构件内部消除,但所有构件上的惯性力和力矩可合成一个通过机构质心并作用于机架上的总力.这类问题的平衡必须就整个机构加以研究,设法使其总惯性力和总惯性力矩在机架上得到完全或部分平衡.所以这类平衡称为机架上的平衡

3、.,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,总惯性力加减质量产生的惯性力原有质量的惯性力0达到平衡。,惯性力表现为离心力,构成同一平面内汇交于回转中心的力系,如不平衡,合力不为零,如要平衡,应在同一平面内加一质量,使其相应的 离心力与原有质量所产生的离心力的合力等于零,达到平衡状态.,静平衡：在任意位置保持静止，不会转动；条件：分布在回转件上各个质量的离心力的合力等于零或质径积的矢量和等于零,质径积质量与矢径的乘积,已知：同一回转件的不平衡质量m1,m2,m3及矢径r1,r2,r3，求平衡质量mb及矢径rb,例 2在车床上加工质量为10千克的工件A的孔.工件质心S偏离圆孔中心O

4、的距离为120mm,将工件用压板B,C压在车头花盘D上,设两压板各重2千克,回转半径rB=120,rC=160,位置如图,若花盘回转半径100mm处可装平衡重,求达到静平衡需加的质量及其位置.,B,C,O,A,D,S,60,30,根据公式(10-2),mbrb+mArA+mBrB+mCrC=0,mArA=100*120=120 mBRB=20*120=240 mCrC=20*160=320,单缸曲轴,另两个回转面内分别安装平衡质量,二、质量分布不在同一平面内,对于轴向宽度较大的回转件,质量的分布不能近似地认为位于同一回转面内,应看作分布于沿轴向相互平行的回转面内,产生的惯性力不再是一个平面汇交

5、力系,空间力系.这类回转件的平衡不能单靠在某一回转面加一平衡重来解决平衡问题.,回转件的不平衡质量分布在1,2,3三个回转面内,回转矢径为r1,r2,r3.按图10-2,下一页,一个平面内的质量mb可分别由任意选定的两个平行平面内的另两个质量 所代替.,返回,设所选顶 的回转半径和mb的相等,则满足下列公式,质量分散转化为同一平面内的平衡问题,分布在三个平面内的不平衡质量完全可以被集中在 T和T 两个回转面内的不平衡质量所代替,所引起的不平衡是相同的.分别在回转面T和T 内按质量分布在同一回转面内的情况解决不平衡问题.,如图,若在回转面T和T内,分别沿与rb和rb相反的矢径r0和r0上加m0和

6、m0,代换原来的不平衡质量m1,m2,m3,并使,图10-4,m1,m2,m3所引起的不平衡可看作任选两回转面内的不平衡质量m0和m0所产生,如单靠在某一回转面加一平衡质量以达到平衡,则回转时在轴面内必然会有另一 不平衡离心合力偶矩存在,回转件仍得不到平衡.,质量分布不在同一回转平面内的回转件，其不平衡可以认为是在两个任选回转面内各有一个不平衡质量所产生；要达到完全平衡，必须在所选两个回转面内各加适当的平衡质量。 动平衡：离心力系和合力和合力偶矩都等于零。条件:分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零,同时离心力所引起的力偶的合力偶矩也等于零.,原平面1,2,3内的不平衡质量可被平面T和T

7、内的平衡质量所平衡.,10-3 圆盘ABCD顺序等距安装在等速回转的轴上，它们的质量分别是7Kg,11Kg,6Kg,5Kg，其质心的偏距各为5，4，6，10。今拟在圆盘D上离回转轴线80mm处加一平衡质量m,并通过调整各圆盘的相位角使该回转机构达到完全平衡。求各圆盘偏心距间的相位角及m的最小值和与圆盘B偏心距间的夹角。,（1）将B,C两圆盘不平衡质量产生的质径积分解到A,D盘上,10-3 刚性回转件的平衡试验法,经过平衡设计的刚性回转件在理论上是完全平衡的,但由于设计制造和装配上的误差和材质不均等原因,实际的回转件往往达不到原设计的要求,在运转时还出现不平衡现象.在设计阶段是无法确定和消除的,

8、需用实验的方法做进一步的平衡.使用过的回转件也可能因失去原先的平衡条件而使工作性能破坏.在生产和维修过程中均需用实验的方法加以平衡.,一、静平衡试验法,质径积等于零,利用静平衡架找出回转件不平衡质径积的大小和方向，并由此确定平衡质量的大小和位置，从而使其质心移到回转轴线上以达到静平衡的方法。,导轨式静平衡架,(1)将两导轨调整为水平 (2)将回转件的轴放在导轨上,让自由滚动,若有偏心质量存在,停止运动时,质心在轴心的最下方(偏移方向确定) (3)用橡皮泥在质心的相反方向加一适当的平衡质量,逐步调整大小和径向位置 (4)当回转件在任意位置都保持静止不动时,所加平衡质量与回转半径的乘积即为回转件达

9、到平衡时所需加的质径积的大小.,导轨式静平衡架,特点：结构简单、精度高。导轨需平行且在同一水平面内，安装、调整要求较高，不能平衡两端轴径不等的回转件。,圆盘式静平衡架,一端支撑高度是可调的,满足两端轴径不等的回转件的平衡,安装调整较简单,摩擦阻力较大,平衡精度不高.,二、动平衡试验法,轴向宽度较大的回转件,必须分别在任意两个回转平面内各加一个适当的质量,才能使回转件达到平衡.将回转件装在动平衡实验机上运转，然后在两个选定的平面内确定所需平衡质径积的大小和方位，从而使回转件达到动平衡的方法。,软支承式电子门动平衡实验机,解算电路,放大器,大小,基准信号发生器,鉴相器,相位,弹性支撑架,结 束,三、回转件的许用不平衡量及平衡精度,许用不平衡量： 平衡精度：与,校正面偏心距e不平衡质径积/回转件质量,10-5 机架上的平衡,调整各运动构件的质量分布使其总质心在机构工作时静止不动。,一、完全平衡法,机架上的惯性力和惯性力矩为零。总质心不动,总质心S,机构在运动过程中S点不动,机构的总质心落在A点，不受机构位置变化的影响,2和3的总质心落在B点,缺点：构件质量要大大增加，对重安装在连杆上，对结构更不利。,抽油泵,二、近似平衡法,若