18-第10章 平衡.ppt

1、10-1 平衡的目的和分类 10-2 刚性回转件的平衡 10-3 回转件的平衡试验,第10章 平面机构的平衡,10-1 平衡的目的和分类,10-1 平衡的目的和分类,机械在运转时，构件所产生的不平衡惯性力的大小和方向一般都是周期性变化的。这一方面将在运动副中引起附加的动压力，会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，降低机械效率和使用寿命。 另一方面必将引起机械及其基础产生强迫振动或共振，不仅会影响到机械本身的正常工作和使用寿命，而且还会使附近的工作机械及厂房建筑受到影响甚至破坏。,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小惯性力的不良影响。,10-1 平衡的目的和分类,1）回

2、转件的平衡,回转件的结构形状不对称、制造安装不准确或材质不均匀等，在转动时产生的离心力和离心力偶矩不平衡，产生周期性振动，在轴承上引起了大小和方向不断变化的动压力，降低机械效率，影响机械工作质量和寿命。,刚性回转件 挠性回转件,10-1 平衡的目的和分类,精密机床主轴、电动机转子、发动机曲轴、一般汽轮机转子、回转式泵的叶轮,10-1 平衡的目的和分类,2）机架上的平衡,机构各构件的力矩和力偶矩在机架上的平衡 对于机构中作往复运动或平面复合运动的构件，其在运动中产生的惯性力则不可能在构件本身上予以平衡，所以必须就整个机构设法加以平衡。,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,轴向

3、尺寸很小的回转件,只要在同一回转面内加一质量(或在相反方向减一质量)，使它产生的离心力与原有质量所产生的离心力之向量和等于零，这个力系就成为平衡力系，此回转件就达到平衡状态。,b,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,其平衡条件为 F =Fb + Fi=0 (10-1) 或 me2= mbrb2 + miri2=0 即 me= mbrb + miri=0 (10-2),10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,式(10-2)表明：回转件平衡后，e=0，即总质心与回转轴线重合，此时回转件质量对回转轴线的静力矩mge=0，该回转件可以在任何位置保持静止，而不会自行转

4、动，因此这种平衡称为静平衡。,静平衡的条件是： 分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零或质径积的向量和等于零，即回转件的质心与回转轴线重合。,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,例：同一平面内不平衡质量m1、m2、m3及其向径r1、r2、r3， 求应加的平衡质量 mb 及其向径 rb。,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,Mbrb + m1 r1 +m2 r2 +m3 r3 =0,F2,F1,m1,m2,r1,r2,r3,m3,F3,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,由于实际结构的限制，有时在所需平衡的回转面上不能安装平衡质量

5、，如：单缸曲轴,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,欲使Fb 和Fb完全取代Fb，则必需满足平行力分解的关系式，即 Fb +Fb=Fb Fb l=Fbl,以l= l+l代入，解以上二式得,10-2 刚性回转件的平衡,一、质量分布在同一回转面内,若取rb = rb = rb ，则上式简化为,由式(10-3)和(10-4)可知，任何一个质径积都可以用任意选定的两个回转平面T和T内的两个质径积来代替。若向径不变，任一质量都可用任选的两个回转平面内的两个质量来代替。,10-2 刚性回转件的平衡,二、质量分布不在同一回转面内,轴向尺寸较大的回转件，这类回转件转动时所产生的离心力系不再

6、是平面汇交力系，而是空间力系。,单靠在某一回转面内加一平衡质量的静平衡方法并不能消除这类回转件转动时的不平衡。,10-2 刚性回转件的平衡,二、质量分布不在同一回转面内,例：在图示的转子中，设不平衡质量m1、m2分布于相距l 的两个回转面内，且m1=m2 ，rl=-r2。该回转件的质心虽落在回转轴上，而且m1 rl+ m2r2 = 0，满足静平衡条件。回转件仍处于动不平衡状态，称为动不平衡,10-2 刚性回转件的平衡,二、质量分布不在同一回转面内,对于动不平衡的回转件，必须选择两个垂直于轴线的校正平面，并在这两个面上适当附加（或去除）各自的平衡质量，使各质量产生的离心力与力偶矩都达到平衡，这种

7、平衡称为动平衡。,10-2 刚性回转件的平衡,二、质量分布不在同一回转面内,设回转件的不平衡质量ml、 m2 、 m3分布在1、2、3三个回转面内，其向径各为rl、 r2、 r3。,10-2 刚性回转件的平衡,10-2 刚性回转件的平衡,二、质量分布不在同一回转面内,由式（10-4）得,10-2 刚性回转件的平衡,10-2 刚性回转件的平衡,二、质量分布不在同一回转面内,对于回转面T，其平衡方程为,对于回转面T ，其平衡方程为,作向量图，由此求出质径积mbrb 。选定rb 后即可确定mb 。,10-2 刚性回转件的平衡,二、质量分布不在同一回转面内,动平衡的不平衡质量与所选两个校正平面的相对位

8、置有关； 动平衡包含了静平衡的条件，故经动平衡的回转件一定也是静平衡的。但是，静平衡的回转件却不一定是动平衡的。,回转件的动平衡条件是：回转件上各质量的离心力的向量和等于零，且离心力所引起的力偶矩的向量和也等于零。,小 结,静平衡 动平衡 静平衡和动平衡关系,10-3 回转件的平衡试验,结构上不对称于回转轴线的回转件，可以根据质量分布情况计算出所需的平衡质量，使它满足平衡条件。 对于结构对称的回转件，由于制造和装配误差以及材质不均匀等原因，也会引起不平衡，而这种不平衡是无法计算出来的，只能在平衡机上通过实验的方法加以平衡。 根据质量分布的特点，平衡试验法也分为两种。,10-3 回转件的平衡试验

9、,一、静平衡试验法,导轨式静平衡架 架上两根互相平行的钢制刀口形导轨被安装在同一水平面内。 将回转件的轴放在导轨上。 导轨式静平衡架简单可靠，其精度也能满足一般主产需要。其缺点是它不能用于平衡两端轴径不等的回转件。,10-3 回转件的平衡试验,一、静平衡试验法,圆盘式静平衡架 回转件的轴放在分别由两个圆盘组成的支承上，圆盘可绕其几何轴线转动，故回转件也可以自由转动。 这类平衡架一端的支承高度可调，以便平衡两端轴径不等的回转件。,安装和调整都很简便，但圆盘中心的滚动轴承易于弄脏，致使摩擦阻力矩增大，故精度略低于导轨式静平衡架。,10-3 回转件的平衡试验,二、动平衡试验法,图示为一种机械式动平衡机的工作原理图。,10-3 回转件的平衡试验,二、动平衡试验法,机械式动平衡机的结构和测试