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1、,第8章 回转件的平衡,课题名称：精密机械设计基础,2009年2月16日,第8章 回转件的平衡,8-1 回转件平衡的目的 8-2 回转件的平衡计算 8-3 回转件的平衡试验,第8章 回转件的平衡,回转件平衡的目的,不平衡的危害：,周期性的附加动压力，产生振动，产生噪声； 降低精度，降低可靠性； 降低轴承寿命，降低效率。,回转件不平衡的原因：,结构不对称制造不准确材质不均匀,8-1 回转件平衡原因及危害,精密机床主轴、电动机转子、汽轮机转子、汽车轮胎等都需要进行平衡。,回转件平衡的目的,目的：消除或减少运转机构产生的不平衡惯性力和惯性力矩 方法：调整回转件的质量分布,径宽比D/b5的转子（砂轮、
2、飞轮、齿轮）：可近似地认为其质量分布在同一回转平面内。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,D,b,mb,rb,静平衡的条件是：各质量的离心力（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,已知：分布于同一回转平面内的偏心质量为m1, m2和m3，从回转中心到各偏心质量中心的向径为r1，r2 和r3,当转子以等角速度转动时，各偏心质量所产生的离心惯性力分别为：F1，F2，F3。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,增加一个平衡质量mb，其向径为rb，所产生的离心惯性力为Fb。,要求平衡时，Fb, F1, F2, F3所形成的合力F应为零：F=F1+F2+
3、F3+Fb=0,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,解：,m和e为转子的总质量和总质心的向径； mi和ri为转子各个偏心质量及其质心的向径； mb和 rb为所增加的平衡质量及其质心的向径。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,根据质径积mbrb，确定rb和平衡质量大小。 安装方向：向量图上所指的方向。,为了使设计出来的转子质量不致过大，一般应尽可能将rb选大些，这样可使mb小些。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,在向径rb的相反方向上去掉一部分质量来使转子得到平衡！,可在另外两个回转平面内分别安装平衡质量，以使转子得以平衡。,若在所需平衡的回转面内
4、实际结构不允许安装或减少平衡质量？,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,任何一个质径积都可以用任意选定的两个回转平面内的质径积代替；若向径不变，任一质量可用任意选定的两个回转平面内的质量代替。,注意：两个质径积或者两个质量应在平衡质量向径积和回转轴线构成的平面内。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,（1）根据转子结构定出偏心质量的大小和方位； （2）计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小及方位； （3）在转子设计图上加上该平衡质量，以便使设计出来的转子 在理论上
5、达到平衡。,平衡的步骤：,（2）静平衡质量的数目：对于静不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为1。,结论：,（1）静平衡的条件：分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布在同一回转面内,假设m1=m2，r1 =-r2 回转件是否达到静平衡？,8-2 回转件的平衡计算,质量分布不在同一回转面内,径宽比D/b 5的转子（多缸发动机的曲轴、汽轮机转子）。特点：轴向宽度较大，其质量分布在几个不同的回转平面内。,动不平衡问题,在转子运动的情况下才能显示出来的不平衡现象。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布不在同一回转面内,8-2 回转件的平
6、衡计算,质量分布不在同一回转面内,首先在转子上选定两个回转平面和作为平衡基面，该平面用来加装或去掉平衡质量。,将三个不同回转面内的离心惯性力往平面和上分解。,8-2 回转件的平衡计算,质量分布不在同一回转面内,8-2 回转件的平衡计算,质量分布不在同一回转面内,作图法求解,8-2 回转件的平衡计算,选定两个平面作为平衡平面或校正平面,选定向径，将平衡质量加到转子相应的方位上,动 平 衡 设 计 步 骤,确定两个面内平衡质量质径积大小和方向,质量分布不在同一回转面内,(1) 动平衡的条件：当转子转动时，分布在不同平面内的各个质量的空间离心惯性力系合力及合力矩均为零。,(2) 动不平衡的转子，需加
7、平衡质量的最少数目为2,(3) 经过动平衡的转子一定静平衡；反之，经过静平衡的转子则不一定是动平衡的。,返回,8-2 回转件的平衡计算,小结：,2008年,质量分布不在同一回转面内,回转件的平衡实验,一、静平衡实验,导轨式平衡架,特点：结构简单、精度高，但两刀口平行、调整困难，且要求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，工作效率低，不适合批量生产。,回转件的平衡实验,单摆式平衡架：,特点： 使用方便，但精度较低。,特点：工作效率高。,动平衡实验,根据强迫振动理论有：Z=mr 成正比,用标准转子测得：Z0=m0r0,= Z0/m0r0,不平衡质径积： mr= Z/,动平衡实验,确定相位差,摆架位于最高点时，不平衡质量不在正上方，而是处在沿回转方向超前角的位置。,称为强迫振动相位差。,动平衡实验,将图（b）转动 2-2后与图（a）叠加，,不平衡质量位于H1与H2连线的中垂线上。,笔尖会划出一小段圆弧,中点取为最高点。,动平衡实验,本章重点,掌握静平衡和动平衡的计算方法。,熟悉静平衡和动平衡的实验方法。,
