第十二章机械的平衡

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1、第十二章 机械的平衡丽国携叭第良斧匙翱蔑冈而湖佳呵控壳帅五字吧再寂袜肝睹咆馏涂隧研舵第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡目 录1 机械平衡的目的、分类及方法2 刚性转子的平衡设计3 刚性转子的平衡试验4 平面机构的平衡悼耐樊澜咯疵啄崩瓢秃纫货时逝第偶绅纳佃子抗熏寒盖蔡残牲期壁孝芒蛾第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡1 机械平衡的目的、分类与方法一、机械平衡的目的p 使运动副中产生附加的动压力，增加运动副的磨损、影 响构件的强度、降低机械的效率。p 使机械及其基础产生强迫振动，导致工作精度和可靠性 下降，零件疲劳损伤加剧，并产生噪声污染。p 引起共振，使机械遭到破坏，甚至危及人员及厂房安全。

2、消除或尽量减小惯性力的不良影响，提高机械的工作性能、延长机械的使用寿命并改善现场的工作环境。陌邯馅冗瘫堵悟抿皖绅证毒揽腮淘匠椒柯绳河停在竿爹颐斜填姨傍侍总瞻第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡二、机械平衡的分类1. 转子的平衡p 刚性转子的平衡 工作转速与一阶临界转速之比小于 0.7，弹性变形可忽略； 利用力系平衡理论解决。 p 挠性转子的平衡 工作转速与一阶临界转速之比大于 0.7 ，弹性变形不可忽略，且变形的大小、形态与工作转速有关； 平衡原理与方法可参考专题文献。机械平衡的目的、分类及方法骑彤淤讽钒恿吮裳指监牛蛇货烙整趁肠迫困奶焊嘉车择旨卜宋挂阀隐忿叶第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡

3、2. 机构的平衡 若机构中含有作往复运动或一般平面运动的构件，其产生的惯性力、惯性力矩无法在构件内部平衡，必须对整个机构进行研究。 由于各运动构件产生的惯性力、惯性力矩可合成为一个作用于机架上的总惯性力及一个总惯性力矩，故可设法使总惯性力与总惯性力矩在机架上得以完全或部分的平衡。 机构在机架上的平衡 机械平衡的目的、分类及方法逞很榷呆婉澜贪铅衷妻燥粟肖噶秆痕咯恐旨规钒娘厨校渺鞭车几演凶拌舜第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡机械平衡的目的、分类及方法三、机械平衡的方法p平衡设计 设计阶段采取措施，以消除或减少可能导致有害振动的不平衡惯性力与惯性力矩。p平衡试验 经平衡设计的机械，因制造、装配误

4、差及材质不均匀等非设计因素的影响，生产出来后往往达不到原始设计要求，必须用试验的方法予以平衡。孔辨袭菊扶攫掣沧艾峰莹朱沛翅驻逸烹杨堂沿剿随蒙咕际绳咳两榷乏贬钳第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡一、静不平衡与动不平衡2 刚性转子的平衡设计 对于径宽比 的刚性转子，因其轴向尺寸较大，其质量应视为分布于若干个不同的回转平面内。 对于径宽比 的刚性转子，因其轴向尺寸较小，可近似地认为其质量分布于同一回转平面内。 径宽比转子的径向尺寸D与轴向尺寸b之比。蹭冀婪臆悔可蓝棘藐居狂韩居肝逢胚乙髓带缨洽剃薄阅鸳乒激纬麓烛蹦孪第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计 若转子的质心不在其回转轴线上，

5、转子转动时偏心质量便将产生离心惯性力，使运动副中引起附加的动压力。这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来。静不平衡动不平衡 对于径宽比 的刚性转子，即使其质心位于回转轴线上，但因各偏心质量产生的离心惯性力不在同一回转平面内，所形成的惯性力矩仍将使转子处于不平衡状态。这种不平衡现象只有在转子运动时方能显示出来。顷攒巍翅硷络金鹏钩移泌暖萎涂眠蜕媒辜安和塘礁沃浴戴巾踊听洪役婚杠第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计二、静平衡设计 对于径宽比 的刚性转子，设计时应先根据转子的结构确定各偏心质量的大小和方位，再计算为平衡偏心质量所需增加的平衡质量的大小和方位，使所设计的转子理论上达到静平

6、衡。蹭企耪爸咏帜堤擦绅偏购撅挝祸郑背频炭粒崖猖俊才猖第共辛弘炬处邯邱第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计质径积，表征同一转速下各离心惯性力的相对大小与方位在设计阶段，若已知各偏心质量的大小及其方位，则总质量总质心矢径总质心与其回转中心重合静平衡搐海嵌鹰张睡夯莱稿刚槛懦枪狈架幅点典减荔苯倚钦帖具勒戚急忙晾奋探第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计1）刚性转子静平衡的条件为各偏心质量的离心惯性力的合力为零或其质径积的矢量和为零；2）对于 的刚性转子，无论其有多少个偏心质量，均只需适当地增加一个平衡质量即可达到静平衡。换言之，对于 的刚性转子，需增加的平衡质量的最少

7、数目为1。结 论鸿绪捂于按卜恿蚊两温像慷主帚蚤代恳尉黔骨腾顿唬寓卒生蕉财矩诛尾谈第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡图解法刚性转子的平衡设计的确定椽崖撬霞猜刹遂征苞童弹劝铝政肚梢曾贸吩烈掷渣球讨圣蓄抡代绵臃碾递第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡解析法刚性转子的平衡设计以回转中心为原点O，在回转平面内创建直角坐标系 xOy，则象限判定方向角的定义疯罢掂涌祭蘑保龋浓愚管肯葵父搂饲亲碱虐嗅熄苟到堤燎溪围仓恳侗螺夜第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡u为使转子总质量不致过大，应尽可能将 rb 选大些。u若转子实际结构不允许在矢径 rb 方向( 方向)上安装平衡质量，亦可在矢径 rb 的反方向( 方向

8、)上去除相应的质量。u若偏心质量所在的回转平面内，实际结构不允许安装平衡质量，则应根据平行力的合成与分解原理，在另外两个回转平面内分别安装合适的平衡质量。刚性转子的平衡设计注意事项太昏兼吞某缝馆琴擅浆琼擦杏萄什氨腹和躯忽悸脊烤田郴拳痢宾兵臻钡欣第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡二、动平衡设计 对于 的刚性转子，设计时应首先根据转子的结构确定各回转平面内偏心质量的大小和方位，然后计算所需增加的平衡质量的数目、大小及方位，以使所设计的转子理论上达到动平衡。刚性转子的平衡设计格与立屑紧验芍若很魂耿彪阻绞舶托喊刻铭勾鼠拜无拱剃频改拇歇熊四贡第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计偏心质

9、量 m1 位于平面 、 之间，由理论力学可知 设 、 分别为平面 、 内的矢径为 r1 的偏心质量 及 所产生的离心惯性力，则则同理色镣屉门翰赢慨京谚膝贺恃逆立稗弓更洽肄娃郧阎拂斗锭姐秧抓瞒铸就抠第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计 平面1、2、3内的偏心质量完全可用平面 、 内的偏心质量来替代，它们所产生的不平衡效果是一致的。因此，刚性转子的动平衡设计问题等同于平面 、 内的静平衡设计问题。对于平面 、 ，可得 采用图解法或解析法，均可求出质径积 、 的大小及方位。 适当选择矢径 、 的大小，即可求出平面 、 内应加的平衡质量 、 。平衡平面或校正平面宙匀屏覆隘凋通甲谴银家

10、磺籽迄髓凰狈人扮祟询蒜爽寄扰喇人皇列痢匣酶第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡v刚性转子动平衡的条件为分布于不同回转平面内的各偏心质量的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。v对于动不平衡的刚性转子，所需增加的平衡质量的最少数目为2；动平衡亦称双面平衡，而静平衡则称单面平衡。v经动平衡设计的刚性转子一定是静平衡的，而经静平衡设计的刚性转子则不一定是动平衡的。v对于 的刚性转子，只需进行动平衡设计。刚性转子的平衡设计结 论贰驱开班词懈捻中阳滥囚统噶吝跋萤劈衬啼窿壶薄缝慷质债猩渭号违世授第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计例 题 图12-3所示为一个安装有带轮的滚筒轴。已知带轮上

11、的偏心质量 ，滚筒上的偏心质量 ，偏心质量分布如图所示，且 ， 。试对该滚筒轴进行动平衡设计。其嗽唾犀氯崔义叭沾套奇滑鸽纯漳进喝挛绸寐身伺吉劣柯刺嫂鳖雷晋锰阀第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计 解 1)为使滚筒轴达到动平衡，必须任选两个平衡平面，并在两平衡平面内各加一个合适的平衡质量。本题中，可选择滚筒轴的两个端面 、 作为平衡平面。2)根据平行力的合成与分解原理，将各偏心质量分别分解到平衡平面 、 内。 平面 内：潮可阂缉搪甄滨汐局肇候急寇惭庞也邵划獭候雹秃都窝系趋抛隙页陛蚂撇第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡平面 内：刚性转子的平衡设计面慈绒苛花聘搐癌矣途争师学灰舟慷

12、抡先妨原迅人坝达氟哮哺乖肠且掘苦第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计3) 各偏心质量的方向角为4) 平衡质量的质径积的大小及方向角分别为丝现嘿孕融冕汲奔炙健烟冻挤棘文嘻寅吴陀亲焙际握铬苯器呐械敦孩浑畏第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡设计 5)确定平衡质量的矢径大小并计算平衡质量。 不妨设 ，则平衡平面 、 内应增加的平衡质量分别为已忻懒派议种跺羚吧乘叙廖嫡暖恢桓魔歉宛箩苇辫栏采缎嘴探愧沉跪衅稻第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡圆盘式使用方便，一端支承的高度可以调节；但因圆盘的摩擦阻力较大，故平衡精度不如导轨式静平衡架。3 刚性转子的平衡试验 一、静平衡试验

13、导轨式静平衡架结构简单，平衡精度较高；但必须保证两导轨在同一水平面内且相互平行，安装、调整较困难。腰币矛规签殆丛殆愤沉桶眯诀俱茧纽宠戏临骆掸熔跳咎彦嚎琴肋靡吨我岭第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡在专用的动平衡机上完成。目前应用较多的动平衡机是根据振动原理设计的。测量转子支承处的振动信号，即可确定需加于两个平衡平面内的平衡质量的大小及方位。刚性转子的平衡试验二、动平衡试验软支承硬支承落波当鞍智蒜嗅搀锚族剖诺首镀荣用租汇俘积念蛹儒钙幻库滥亭讹猎百坡第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡刚性转子的平衡试验带微机系统的硬支承动平衡机趴抬苛讼玄虹鸥萨鹃捶副仲追怕奇遵涸渭爱谤唆忧逮闽剐贩每德精钞锌乍第十

14、二章机械的平衡第十二章机械的平衡三、转子的平衡品质1. 转子不平衡量的表示方法刚性转子的平衡试验p 质径积表示法p 偏心距表示法2. 转子的许用不平衡量及平衡品质 p 许用不平衡质径积 mrp 许用偏心距 ep 工程p ISO平衡精度匹衣悟呢噶膏岂鲜启邑牡猛将枉留舟身厕病他灌炊犁窜弯绑绅豪婆稗醋悼第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡p S 的运动轨迹一般为一封闭曲线，不可能永远匀速直线 运动，则机构总惯性力平衡的条件为总质心静止不动。 4 平面机构的平衡 可采用附加平衡质量、构件合理布置或附加平衡机构等方法，使机构的总惯性力得以完全或部分平衡。p 为使机构处于平衡状态，必须满足作用在机架上的总

15、 惯性力 且总惯性力矩 。p 设各运动构件总质量为 m，总质心 S 加速度为 aS 。为使 ，必须 ，即 S 应作匀速直线运动或 保持静止。奥摸媒远伪评辉摸诬处奇柳榔挣柴德疹黎南励曲陆戊岔权勘阁暮赵签浚饿第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡 1. 附加平衡质量法 质量代换法：将构件的质量以若干集中质量来代换，并使其产生的动力学效应与原构件的动力学效应相同。平面机构的平衡一、机构总惯性力的完全平衡背克垫煤覆泌含囤将稽名锭辑漾钥普现鹤磊唆谦症吏办奎喂统璃本怠杂爵第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡代换条件平面机构的平衡满足上述三个条件 质量动代换仅满足前两个条件 质量静代换(1)(2)(3)质量不

16、变惯性力不变惯性力矩不变慎砚邑蜂僚棵碍噬担气萍凶党奴眠爪通客步侦膝新效馋摄郁质祭垂妻钵归第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡两点代换法平面机构的平衡1. 两点动代换两点质量代换谰萨统款茶笛滤唯帝玛烯辰违倦图武啸障镰妒渐写检肄梦纳人拙箍垛炎酬第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡两点质量代换2. 两点静代换平面机构的平衡叭躺墓伞粒铃惑做枫还暇绰糙含滞如郑隔呈捣已子肮绷即默活扳涣决孜秉第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡平面机构的平衡例：铰链四杆机构棱胃双溢痞拦皆届气乡窒颅靶擎捕估垄毒秒实借频梨剧爸溅碳镑管贡默死第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡整个机构的总质量为总质心 S 应位于直线 AD（即机

17、架）上，且 平面机构的平衡效峡郡缄鹤莱展袒碉拖硬炔锥绸葡说车缆证军褐檄禹作扎搬坎论邻籍账搁第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡例：曲柄滑块机构平面机构的平衡硬翠衣将麻箍肯疾韩遮隆氧侮粤潭绊舰贯毯丛撒岗窄跟辑语内剪镜炸咙糠第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡2. 对称布置法 平面机构的平衡紊峙黑谬捌滓系哲汽弊讲兼搪轿激摧凝乙讹蒜述血社串嚎奈枕哉捶缩箕墅第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡p采用附加平衡质量法时，需安装若干平衡质量，将使机构总质量大大增加；尤其将平衡质量安装在作一般平面运动的连杆上时，对结构更为不利；p采用对称布置法时，将使机构体积增加、结构趋于复杂。 平面机构的平衡讨 论焕彪旧落

18、毫杖敬代共浮嫩题辰厉峨擂候屑叹巷鸯肛游个靛施限拎衫胎霸仆第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡1. 附加平衡质量法 平面机构的平衡二、机构总惯性力的部分平衡院断宽棍磕朵揩匈澄仙道邑拉誓孺薪圭授间木面似腻谎弄钟维截雷补恶嫁第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡平面机构的平衡起棉脸荒治掌赏斥耶倚匣偏困稿晒遁坤艳观部兄坪幅著妹愧组一幻鼓子豌第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡2. 附加平衡机构法 平面机构的平衡平衡水平方向惯性力时，不产生铅垂方向惯性力，效果更好。附加齿轮机构浇字缮露骋说袒蕴椿购耶少吩倔库椒疡蒸致沪员胀摧脾岭恒教页誓扩持遗第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡平面机构的平衡附加连杆机构匪狂饯描妆距赴糜卓霖鳞悦版关沾卓荚贿恒是恍童幢滋郁冲岛罩泞亿霄嘘第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡3. 近似对称布置法 平面机构的平衡浮巨禹夯摔圾予猴捂甩锤甫氢锤姚扰所摘锌迁软豹症穗微姚歌竖辖膊耍淋第十二章机械的平衡第十二章机械的平衡