第八章 平衡.pptVIP

(5) 耐热性准则 耐热性指的是零件在工作条件下抗氧化、抗热变形和抗蠕变的能力。零件在高温下（一般钢零件在300~400℃以上，轻合金和塑料零件在100~150℃以上）工作时，其强度会降低，削弱承载能力；热变形会导致零件承受附加载荷，同时会出现蠕变和氧化现象，严重影响机械精度或使零件失效。为了保证零件在高温下正常工作，除合理设计其结构及合理选材之外，还可采用水冷或气冷等降温措施。 * 第8章 回转件的平衡 §8-1 回转件平衡的目的 机械在运转时，构件的离心力会引起运动副中的摩擦和构件中的内应力增大，降低机械效率和使用寿命。由于这些离心力的大小和方向都是周期性变化的，所以必引起机械及其基础产生强迫振动。如果其振幅较大，或其频率接近于机械的共振频率，则将引起极其不良的后果。 机械平衡的目的就是设法将回转件的离心力和离心力偶矩加以平衡以消除或减小离心力的不良影响。 本章只讨论刚性回转件的静平衡和动平衡问题。 由理论力学可知，与回转中心距离为r的质量m,以角速度转动时，会产生的离心力Ｆ为 Ｆ＝mrω２ (8-1) 如果回转件的结构不对称、制造不准确或材质不均匀，便会使整个回转件在转动时产生离心力系的不平衡，使离心力系的合力（主向量）和合力偶矩（主矩）不等于零。 解释几个基本概念 1. 回转件（转子） — 机械中是绕固定轴线回转的构件，称为回转件（或转子）。 2. 刚性回转件 — 在机械中回转件的刚性很好，回转时产生的弹性变形很小，可以认为对其回转没有影响，这类回转件称为刚性回转件。 3. 静平衡 — 对刚性回转件只进行离心力系的平衡称为静平衡。 4. 动平衡 — 对刚性回转件同时进行离心力系和离心力矩的平衡称为动平衡。 §8-2 回转件的平衡计算 回转件的平衡计算分为两种情况。一种是质量分布在同一回转面内情况，另一种是质量分布不在同一回转面内情况。 一、质量分布在同一回转面内 对于轴向尺寸较小的盘状回转件(直径和宽度比＞５) ，如齿轮、叶轮、飞轮、砂轮等。其质量的分布可以近似地认为在同一回转面内。 1. 平衡质量和回转件质量在同一回转面内 当回转件匀速转动时，离心力构成同一平面内汇交于回转中心的力系。如果该力系不平衡，则合力ΣFi 不等于零。根据力学汇交力系平衡条件，力系平衡只需在同一回转面内加一质量（或在相反方向减一质量），使它产生的离心力与原有质量所产生的离心力系的向量和为零，这个力系就成为平衡力系。其平衡条件为: F＝Fb＋ΣFi＝0 式中F、Fb和ΣFi 分别表示总离心力、平衡质量的离心力和原有质量离心力的合力。将回转件的总质量m和总质心向径e，平衡质量mb和质心向径rb，原有各质量mi和质心的向径ri，代入上式 meω2＝mbrbω2＋Σmiri ω2 ＝0 简化上式，得 me＝mbrb＋Σmiri ＝0 （8-2） 上式中质量与向径的乘积称为质径积，它表示各个质量所产生的离心力的相对大小和方向。 上式表明，回转件平衡后，e＝0，即总质心与回转轴线重合，此时回转件质量对回转轴线的静力矩mge＝0，该回转件可以在任何位置保持静止，而不会自行转动，因此这种平衡就是静平衡。 1 所以，静平衡的条件是：分布于该回转件上各个质量的离心力（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。 例如图a所示，已知同回转面内的不平衡质量m1、m2、m3、(kg)及其向径r1、r2、r3、(m)，求应加的平衡质量mb及其向径rb 。 由式（8-2） mbrb＋Σmiri ＝0 得 mbrb＋m1r1 ＋m2r2＋m3r3＝0 上式表示向量和为零，画出的向量多边形应是尾部相连的封闭向量图。如图b所示。 平衡质量积mbrb的确定：根据回转件结构特点选定rb的大小，所需的平衡质量就随之确定。平衡质量的安装方向即 向量图上mbrb 所指的方向。通常尽可能将rb 的值选大些，以便使mb 小些。 2. 平衡质量和回转件质量不在同一回转面内 如果实际结构的限制，不能在需要平衡的回转面上安装平衡质量，如图a 所示单缸曲轴。可以另选两个回转平面分别安装平衡质量来使回转件达到平衡。 在平衡面两侧任意选定两个回转平面T′和T″, 它们与原平衡平面的距离分别为l′和l″。在T′和 T″面内设置平衡质量mb′和mb″;其质心向径分别为 rb′