机械原理 课件 6 回转件的平衡.ppt

机械原理——机械的平衡 平衡方法 1、平衡设计 设计阶段从结构上采取措施，进行平衡设计 2 、平衡试验 零件加工好后，通过试验的方法加以平衡 §6-2 回转件的平衡计算 惯性力为平面汇交力系 例 题 在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内,其质量及回转半径分别为m1=5kg, m2=7kg, m3=8kg, m4=10kg; r1=r4=10cm, r2=20cm, r3=15cm, 方位如图所示。又设平衡质量的回转半径rb=15cm。试求平衡质量的大小及方位。 动平衡设计 §6-3 回转件的平衡试验 §6-4 转子的许用不平衡量 * * §6-1 回转件平衡的目的 电风扇 砂轮机 r F w 例： 设偏心质量m=10kg，偏心距r =1mm，?=314 rad/s 惯性力：F = mr?2=10?1x10-3?3142=986 N 重 量：G = mg=10 ?9.8=98 N 可见 ：FG, ??? F ? 惯性力的方向随构件的转动而作周期性变化 定轴转动、往复直线运动、平面运动（都有惯性力或惯性力偶) 不平衡后果： 产生附加动压力? 摩擦?、磨损?、效率?、振动噪音?... 影响机械的工作精度、可靠性、寿命... 造成破坏性事故 . 平衡的目的 消除或减少惯性力的影响 6 回转件的平衡 分类 . 主要作用是补偿误差 机械平衡的分类 1. 刚性转子的静平衡 对长径比＜1/5的构件，作单面平衡（平面汇交力系） m3 m1 m2 FI1 FI2 FI3 m FI . 3. 挠性转子的平衡 4. 机构的平衡 (机构在机架上的平衡) 往复直线运动的构件和复杂平面运动的构件 2. 刚性转子的动平衡 对长径比＞1/5的构件，作双面平衡（空间力系） 例如:机床的主轴、发动机曲轴... §6-2 刚性转子的平衡计算 （平衡设计） 一、质量分布在同一回转面上（静平衡） ? m1 m2 m3 m4 F2 F3 F1 F F4 r1 r2 r3 r4 mb rb 其合力 平衡方法： 在转子上加一平衡质量mb, 使 Fb 质径积 . F1 F2 F4 F3 例 Fb m1 m2 m3 m4 解：根据平衡条件有 取?W=5kg·cm/mm，作质径积多边形 W1 W2 W3 W4 Wb ?W=5kg·cm/mm . 动平衡 量得Wb=16mm 即mb rb=?WWb=80kg·cm mb F2 m1 m2 S F1 F2 F1 二、质量分布不在同一回转面内（动平衡） 实例：电动机的转子、汽轮机的转子、多缸内燃机曲轴… 满足静平衡条件 但离心惯性力偶矩 (颠覆力矩)不平衡 m3 m1 m2 1 2 3 A B C 4 . 也不能分割成若干个静平衡问题 作用于构件上某点的力 F，可向构件上任意另两点分解。 m3 m1 m2 F 力的等效原理 (力的分解原理) F F F L L L 力的效果相同 力矩的效果相同 . F2 F3 F1 1 2 3 m2 m1 m3 r2 r1 r3 . F2 F3 F1 1 2 3 m2 m1 m3 r2 r1 r3 I II F2I F3I F2 II F3 II F1I F1 II L l1 l2 l3 平衡基面 动平衡设计概述 . 取两个平衡基面 把不平衡质量等效到两个平衡基面上 分别在两个平衡基面上做静平衡 等效原理 理论依据：集中力可等效为两平行平面上的两个力 集中力在外侧 等效系统 取定 r 可求 m 原系统 离心力F可等效为两平行平面上的两个力 FA和 FB 取向上为正 取两个平衡基面 把不平衡质量等效到两个平衡基面上 分别在两个平衡基面上做静平衡 F2 F3 F1 1 2 3 m2 m1 m3 r2 r1 r3 I II m2Ir2I m3Ir3I m2IIr2II m3IIr3II m1Ir1I m1IIr1II rbI mb I PI rbII mb II FII L l1 l2 l3 WI W1I W2I W3I W2II W3II W1II WII mbIrbI=WI?W mbIIrbII=WII?W 两类问题 在这个面上做静平衡 在这个面上做静平衡 包含静平衡条件 惯性力分解 惯性力平衡 分清两类问题 总结 动平衡结论 动平衡的条件：转子上各个质量所产生的空间惯性力系的合力及合力偶均为零 对于动不平衡的刚性转子，只要分别在选定的两个平面内各加适当的平衡质量，就能达到完全平衡。即要使转子达到动平衡，所需加的平衡质量的最少数量为2。故动平衡又称双面平衡 由于动平衡同时满足静平衡的条件，故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