机械原理平衡

ABoo o e mF=me 2 A BS Sm=12.5 kge=1 mm n = 6000 r/min FF = me 2 = 5000 N 其 方 向 作 周 期 性 变 化F 在 转 动 副 中 引 起 的 附 加 反 力 是砂 轮 自 重 的 40倍 。 第 六 章 机 械 的 平 衡 6-1 机 械 平 衡 的 目 的 、 分 类 和 方 法 6-2 刚 性 转 子 的 平 衡 计 算 6-3 刚 性 转 子 的 平 衡 实 验 6-4 转 子 的 许 用 不 平 衡 量 6-5 平 面 机 构 的 平 衡 6-1 机 械 平 衡 的 目 的 、 分 类 和 方 法1. 机 械 平 衡 的 目 的 设 法 将 构 件 的 不 平 衡 惯 性 力 加 以 平 衡 ， 以 消 除或 减 少 惯 性 力 的 不 良 影 响 。 蛙 式 打 夯 机 2.机 械 平 衡 的 分 类（1）转子的平衡刚性转子的平衡挠性转子的平衡 ( n 0.7 nC )转 子 的 平 衡 ： 其 惯 性 力 和 惯性 力 矩 的 平 衡 问 题 。转 子 ： 绕 固 定 轴 转 动 的 构 件 （2）机构的平衡机 构 在 机 架 上 的 平 衡一般是指存在有往复运动或平面复合运动构件的机构惯性力和惯性力矩不可能在构件内部消除所有构件上的惯性力和惯性力矩可合成为一个通过机构质心并作用于机架上的总惯性力和惯性力矩。 3.机 械 平 衡 的 方 法 ：2) 平 衡 试 验 1) 平 衡 设 计在设计阶段，采取措施消除或减少产生有害振动的不平衡惯性力。平 衡 试 验 ：通过试验的方法加以平衡。平衡设计的机械：理论上达到平衡施工阶段：制造不精确、材料不均匀、安装不准确 3)现 场 平 衡 通 过 直 接 测 量 机 器 中 转 子 支 架 的 振 动 ， 来确 定 其 不 平 衡 量 的 大 小 及 方 位 ， 进 而 确 定 应 增加 或 减 去 的 平 衡 质 量 的 大 小 及 方 位 ， 使 转 子 得以 平 衡 。 6-2 刚 性 转 子 的 平 衡 计 算质 量 可 认 为 分 布 在 一 个 平 面 内 (b/D 0.2)质 量 不 分 布 在 一 个 平 面 内 (b/D 0.2) 6-2 刚 性 转 子 的 平 衡 计 算1.刚 性 转 子 的 静 平 衡 计 算 (b/D 0.2)（ 1） 静 不 平 衡 转 子bA BD回 转 平 面m m r FG（ 2） 静 平 衡 及 其 条 件增 加 或 除 去 一 部 分 质 量 ， 使 其 质 心 与 回 转 轴 心 重 合条 件 ： F 0平 面 汇 交 力 系 的 平 衡 （ 3） 静 平 衡 计 算 （ 3） 静 平 衡 计 算 （ 续 ） 图 解 法 （ 2） 对 于 静 不 平 衡 的 转 子 ， 无 论 它 有 多 少 个 偏 心 质量 ， 都 只 需 要 适 当 地 增 加 一 个 平 衡 质 量 即 可 获得 平 衡 ,即 对 于 静 不 平 衡 的 转 子 ， 需 加 平 衡 质 量的 最 少 数 目 为 1。 静 平 衡 计 算 小 结 ：（ 1） 静 平 衡 的 条 件 ： 分 布 于 转 子 上 的 各 个 偏 心 质 量的 离 心 力 的 合 力 为 零 或 质 径 积 的 向 量 和 为 零 。 2. 刚 性 转 子 的 动 平 衡 计 算 (b/D 0.2)（ 1） 动 不 平 衡 转 子m3m1 m2 FF cm m不 能 认 为 质 量 分布 在 同 一 平 面 静 平 衡 而 动 不 平 衡F 0 M 0（ 2） 动 平 衡 条 件空 间 平 行 力 系 的 平 衡 （ 3） 动 平 衡 原 理 2 311 2 3m 2m 1 m 3r2r1 r3I IIF 2IF3I F2 IIF3 IIF1I F1 IIrI m b IP I rIIm b IIFIIL l 1l2 l3 II I 平 衡 平 面 双 面 平 衡 力的等效代换力学基础：力的平行分解即以P1、P2等效代替P应满足：力等效、力矩等效P 1 2l1 l2 21 PPP 21 21 ll lPP 21 12 ll lPP 刚 性 转 子 动 平 衡 计 算 小 结 ：经 过 动 平 衡 的 转 子 一 定 静 平 衡 ； 反 之 ， 经 过静 平 衡 的 转 子 不 一 定 是 动 平 衡 的(1) 动 平 衡 的 条 件 ： 当 转 子 转 动 时 ， 转 子 上 分 布 在 不同 平 面 内 的 各 个 质 量 所 产 生 的 空 间 离 心 力 系 的 合 力及 合 力 矩 均 为 零 。(2) 对 于 动 不 平 衡 的 转 子 ， 需 加 平 衡 质 量 的 最 少 数 目为 2。 动 不 平 衡 又 称 为 双 面 平 衡 ， 而 静 平 衡 则 称 为单 面 平 衡 。 6-3 刚 性 转 子 的 平 衡 实 验 导 轨 式 静 平 衡 仪滚 轮 式 静 平 衡 仪1、 静 平 衡 导 轨 式 静 平 衡 仪 2、 动 平 衡 6-4 转 子 的 许 用 不 平 衡 量1 许 用 不 平 衡 量 表 示 方 法质 径 积 表 示 法偏 心 距 表 示 法e mr /mmre对 于 具 体 给 定 的 转 子 ， 这 种 表 示 方 法 便 于 平 衡 操 作 ， 比较 直 观当 衡 量 转 子 的 优 劣 或 衡 量 平 衡 机 检 测 精 度 时 ， 为 了 便 于 比较 ， 采 用 许 用 偏 心 距 较 好 2 转 子 的 平 衡 精 度 等 级 与 许 用 不 平 衡 量 的 确 定（ 1） 转 子 的 平 衡 精 度 A和 平 衡 等 级 G 转 子 平 衡 结 果 的 优 良 程 度 称 为 转 子 的 平 衡 精 度 国 际 上 常 用 来 表 示 转 子 的 平 衡 精 度 1000e （ 2） 转 子 许 用 不 平 衡 量 的 确 定A e /1000 m m /s静 不 平 衡 的 转 子 ， e 由 上 式 求 得 对 于 动 不 平 衡 转 子 ， 先 由 表 中 定 出 e， 再 求 得 许 用不 平 衡 质 径 积 mr me， 然 后 在 将 其 分 配 到 两 个 平 衡基 面 上 。 a S bmr =mrb/(a+b)mr =mra/(a+b) 6-5 平 面 机 构 的 平 衡 机 构 平 衡 的 条 件 通 常 ， 对 机 构 只 进 行 总 惯 性 力 的 平 衡 ， 此 时 ，应 使 机 构 的 质 心 加 速 度 为 零 ， 即 应 使 机 构 的 质 心 静止 不 动 。 F 0 M 0 结 论 ： 采 用 完 全 平 衡 法 ， 平 衡 效 果 很 好 。 但 会 使 机构 的 质 量 或 体 积 大 为 增 加 ， 故 一 般 采 用 部 分 平 衡 法 。（ 2） 利 用 平 衡 质 量 平 衡研 究 表 明1 完 全 平 衡（ 1） 利 用 对 称 机 构 平 衡机 构 的 总 惯 性 力 恒 为 零完 全 平 衡 n个 构 件 的 单 自 由 度 机 构 的 惯性 力 ， 应 至 少 加 n/2个 平 衡 质 量 2 部 分 平 衡（ 1） 利 用 平 衡 机 构 平 衡结 论 ： 采 用 往 复 惯 性 力 的 部 分 平 衡 法 ， 既 可 减 少 惯 性力 的 影 响 ， 又 可 减 少 需 加 的 平 衡 质 量 。 一 般 对 机 械 的工 作 较 为 有 利 。（ 2） 利 用 平 衡 质 量 平 衡（ 3） 利 用 弹 簧 平 衡总 惯 性 力 只 需 平 衡 其 中 的 一 部 分 直 列 式 发 动 机 (L) V型 发 动 机 欧 洲 的 豪 华 轿 车 往 往 采 用 8缸 以 上 的 V型 发 动 机 设 计 ， 比如 劳 斯 莱 斯 的 、 奔 驰 顶 级 的 S600轿 车 等 都 是 V12发 动 机 ，而 目 前 V型 发 动 机 最 高 可 达 到 16缸 ， 排 量 在 10升 以 上 。 水 平 对 置 式 发 动 机 (H )保 时 捷 911系 列 小 结 ：1.刚 性 转 子 的 静 平 衡 计 算适 用 范 围 ： b/D 0.2手 段 ： 增 加 或 除 去 一 部 分 质 量 ， 使 其 质 心 与 回 转 轴 心 重 合条 件 ： F 0力 学 依 据 ： 平 面 汇 交 力 系 的 平 衡2. 刚 性 转 子 的 动 平 衡 计 算适 用 范 围 ： b/D 0.2 F 0 M 0条 件 ：力 学 依 据 ： 空 间 平 行 力 系 的 平 衡单 面 平 衡手 段 ： 根 据 力 的 等 效 代 替 原 则 ， 将 所 有 不 平 衡 惯 性 力 向选 定 的 两 个 平 衡 基 面 内 分 解 。 然 后 在 平 衡 基 面 内 通 过 增减 质 量 来 达 到 平 衡 双 面 平 衡 homework 6-2 6-10