第十章机械的平衡课件.ppt

第十章 机械的平衡 §10-1 概述 二． 机械平衡的内容 三、 转子的平衡 四、 转子的平衡实验 转子经过平衡计算，安装或去除了所需的平衡质量之后，只是在理论上解决了由于转子结构上有偏心而产生的不平衡问题。 而由于制造、材料及安装等造成的不平衡，是我们在设计计算中无法解决的，这只能借助于平衡试验来解决。试验方法也有两类，即静平衡试验和动平衡试验。 两种静平衡架 五、 转子的平衡精度 平面机构的平衡简介 本 章 结 束 * * 成都大学工业制造学院 孙付春 一． 机械平衡的目的 在机械的运转过程中，由于机械构件结构的不对称、内部材质的不均匀或者制造安装不精确等原因，都可能使其中心惯性主轴与回转轴线不重合而产生离心力。构件产生的不平衡惯性力，不仅会在运动副中引起附加的动载荷，增大运动副中的摩擦和构件的内应力，降低机械的效率和使用寿命，而且还会产生振动。 这些惯性力都会传到及机器的基础上，特别是由于这些惯性力的大小及方向一般都是周期性变化的，所以必将引起机器及其基础产生强迫振动。如果这种振动的振幅较大，或者其频率接近于共振范围，将引起极其不良的后果，不仅会降低机器的工作精度及可靠性，甚至会产生大的事故及破坏。 所以，除了少数利用振动来工作的机械外（例如振动夯实机、振动压路机等），都应设法消除或减小惯性力，使机械在惯性力得到平衡的状态下工作。这就是机械的平衡问题，也就是机械平衡的目的。 由上述可知，机械的平衡是现代机械工程中一个重要问题，尤其在高速机械及精密机械中，进行机械的平衡就显得尤为重要。 在机构中，由于构件的结构和运动形式不同，其所产生的惯性力的平衡原理与方法也不同。 对于绕固定轴线回转的构件，其惯性力可以通过在该构件上增加或取出质量的方法予以平衡。这类构件我们称作转子。 转子可以分为两大类：挠性转子和刚性转子。对于挠性转子的平衡属于专门学科研究的内容。所以，刚性转子的平衡问题是本章主要讨论的内容之一。 对于刚性转子的平衡，如果只要求其惯性力达到平衡，称作静平衡（单面平衡）；如果不仅要求其惯性力达到平衡，而且要求由惯性力引起的力偶矩也达到平衡，则称作动平衡（双面平衡） 。 至于作往复运动以及作平面复合运动的构件，因其重心是运动的，而又无法使其重心的加速度在任一瞬时都为零，其所产生的惯性力无法在构件本身上予以平衡，而必须就整个机构系统进行研究，努力使惯性力的合力和合力偶得到完全或部分的平衡。 1）绕固定轴回转构件的平衡，称作转子的平衡。 2）机构惯性力的合力及合力偶的平衡，称作机构的平衡。 所以，机械的平衡问题可以归纳为下述两方面内容： 我们主要讨论刚性转子[n(0.6～0.75)nc1] 的平衡，对机构的平衡只作简要的介绍。 前面我们已经给出了转子的定义：绕固定轴回转的构件。 由于转子结构不对称或制造不精确、安装不准确、材质不均匀等原因，都会导致其质心偏离回转轴。 如图所示，若回转构件以等角速度? 回转，其偏心质量为m，矢径为 ，则将产生一个作用在轴承上的离心惯性力，即： r F 力的方向随转子的转动而发生周期性变化。 对于转子的平衡，我们首先在设计时就需要根据转子的结构和质量分布等情况进行平衡计算，使其在工作时的惯性力在理论上达到平衡。至于因制造不精确和材质不均匀等因素而导致的不平衡，则可以用实验的方法加以平衡。 如图所示，对于轴向尺寸较小的回转构件（ ），如齿轮、带轮、飞轮、盘形凸轮等，其质量可以近似地认为是分布在与其轴线垂直的同一平面内。 这类转子的质心若不在其回转轴线上，则当转子回转时将会产生离心惯性力，产生不平衡现象。但是，由于其质量是在同一平面内，所以其惯性力也在同一平面内，不会形成力偶矩。对这类转子的不平衡现象我们称作静不平衡。 一） 转子的平衡计算 1．转子的静平衡计算 如图所示，如果某一静不平衡转子有偏心质量m1、m2和m3，它们的回转半径分别为r1、 r2和r3。 当转子以角速度? 等速回转时,各偏心质量所产生的离心惯性力分别为：F1、F2、和F3，为平衡这些离心惯性力，可在转子上加上部分质量m ,使它所产生的惯性力F与F1、F2、和F3平衡。则 F +F1+F2+F3=0 m?2 r + m1?2 r1+m2?2 r2+m3?2 r3=0 m r + m1r1+m2r2+m3r3=0 可用图解法求出质径积矢量m r : 质径积m r计算出来后，为使转子平衡，可以在平衡