第10章+机械的平衡.ppt

1、机 械 原 理,第10章 机械的平衡,10.1 机械平衡的目的及内容,平衡的目的,10.1.1 机械平衡的目的,机构运转时构件上将产生惯性力和惯性力矩，它们在机构各运动副中引起动压力，并传到机架上，当机器不平衡时，将使整个机构发生振动，引起工作机构精度和可靠性下降、零件的磨损和疲劳以及噪声，严重时，将引起机构的共振，损坏设备。,尽量消除附加动压力，减轻有害的机械振动现象，以改善机器工作性能和延长使用寿命。,10.1.2 机械平衡的内容,将其质量重新分布，使其产生的惯性力构成一个平衡力系。包括刚性回转件的平衡和挠性回转件的平衡两方面，本章只介绍前者。,使所有构件上的惯性力、惯性力矩可用在机架上的

2、合力和合力偶矩来替代，从而可以在机架上进行平衡。,回转件的平衡,机架上的平衡,10.2.1 刚性转子的静平衡（质量分布在同一回转面内）,当宽度b与直径D之比 b / D0.2时，转子中的各不平衡因素可近视认为发生在垂直于回转轴线的同一平面内，而且这种不平衡现象在转子静止时即可表现出来，称其为静不平衡。对其进行的平衡称谓静平衡。,10.2 刚性转子的平衡,1. 回转质量可以安装在回转平面内的静平衡计算,-质径积,惯性力表现为离心力，构成同一平面内汇交于回转中心的汇交力系。如果平衡，合力为零。,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矢量和为零。,即：,从而：,平衡条件：,例：,注意

3、：安装方向，位置，大小，加重还是去重,当在所需平衡的回转平面上无法按装平衡质量时，必须在另外两个回转平面内分别安装平衡质量使回转件达到平衡。,2. 回转质量无法安装在回转平面内的静平衡计算,当选定回转半径后，即可求出相应的平衡质量。,m1=1.5kg， m2=0.8kg， r1=140mm，r2=180mm， rb=140mm，去重平衡，求mb的大小和方位。,Mb=1kg，方位用图表示,课堂练习题1,m1=10kg， m2=15kg， m3=10kg，r1=50mm，r2=100mm， r3=70mm，求平衡质径积rbmb的大小和方位。,1513kgmm，277.6,课堂练习题2,当b/D0.

4、2时，回转件的质量不能视为分布在同一平面内。有时不同平面内的不平衡量在静止时并不显示出来，只有在转动时才能显示，称这种不平衡为动不平衡，对其进行的平衡称谓动平衡。,10.2.2 刚性转子的动平衡计算 （质量分布不在同一回转面内）,此时,在一个回转平面内按装平衡质量无法解决平衡问题，必须在两个任选的回转平面内分别安装平衡质量使回转件达到平衡。,动平衡计算,平面1、2、3内的质量m1、m2、m3分别用任选的两个回转平面T、T内质量m1、m2、m3和m1、m2、m3来替代。,即：,分别T、T在按质量分布在同一回转平面内的情况解决不平衡问题。,如右图，若在T、T内，分别沿rb、rb相反的方向r0、r0

5、加上质量m0、m0，以代替原来的不平衡质量m1、m2、m3，并满足下式，则该回转件同样可以得到平衡。,因此，原来质m1、m2、m3所引起的不平衡可以看作任选两回转平面内的不平衡质量m0、m0所产生。单靠在某一平面内进行静平衡，回转件在轴平面内必然存在一个不平衡的 离心合力偶存在，回转件得不到完全平衡。,对于动不平衡的转子，无论其具有多少个偏心质量以及分布在多少个回转平面内，都只要在选定的平衡基面内加上或去掉平衡质量，即可获得完全平衡。,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。,结论：,动平衡的条件：,在一般平面机构中存在着作往复运动和平面复合运动

6、的构件，它们的惯性力和惯性力偶矩不可能在构件内部得到平衡，但对整个机构而言，可以平衡其在机架上所承受的运动构件的总惯性力和总惯性力偶矩。,当机构总质心位置固定不动或作等速直线运动，机架上所承受的运动构件的总惯性力为零，实现机架的平衡。,10.5 机架上的平衡,由于平衡时，,所以有：,但由于各构件的运动是循环的，机构总质心S总是沿着一封闭曲线运动，不可能作等速直线运动。因此，只有使总质心S景致不动。,（1）将构件2的质量代换到B、C两点,1. 四杆机构的平衡,（2）平衡构件1,配重为：,10.5.1完全平衡法,（3）同理，平衡构件3 :,（5）总质心在A、D连线上，机构位置变化时静止不动。,（4

7、）加上配重m、m后，可以认为所有质量集中在A、D两点,（1） 使构件2、3的总质心在B点，加配重m,（2） 再加配重m将质心移到A点,2. 曲柄滑块机构的平衡,此时：,此时：,例,平衡重1,平衡重2,安装不便,10.5.2 近似平衡法,（1） 将连杆2的质量代换到B和C,（2）平衡曲柄AB,（连杆上安装配重不便时采用）,（由第2章得）,水平方向,而：,故：,（3） 平衡滑块惯性力引起的动反力,经过步骤（1）后，滑块总质量为：,FiC使曲柄和滑块处产生动压力R41和R43，因此，在机座上便受到一个力偶矩R34 lAC和一个作用在A处的水平动压力R14h=FiC，为平衡之，在曲柄AB上再配一个对重m。,由m在A处产生的水平和竖直方向的动反力分别为：,平衡,新出现的力,如此既平衡了一部分 FiC，新出现的力又较小,曲柄上的总配重为：,FV最大值与原来水平方向动压力的最