2013第6章 机械的平衡详解.ppt

作 业 P95 练习题：1-3 * 判断机构是否自锁可采用以下方法： 1、分析驱动力是否作用于摩擦角（或摩擦圆）之内； 2、机械效率是否等于或小于零； 3、阻抗力是否等于或小于零； 4、驱动力是否等于或小于最大摩擦力。 一是要清楚机械自锁的概念；二是要清楚机械是正行程自锁，还是反行程自锁；三是要根据机械的具体情况，选用简便的机械自锁条件确定的方法。 自锁问题小结 要做到正确确定机械的自锁条件: 第6章 机械的平衡 ◆ 刚性转子的平衡计算 ◆刚性转子的平衡实验 ◆转子的许用不平衡量 ◆平面机构的平衡 ◆ 掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法； ◆了解平面四杆机构的平衡原理。 本章教学目的 本章教学内容 本章重点： 刚性转子静、动平衡的原理和方法 二．机械平衡的分类 1 . 转子的平衡 1）刚性转子的平衡 2）挠性转子的平衡 2. 机构的平衡 刚性好、工作转速较低、弹性变形较小。 (1)静平衡：只要求惯性力达到平衡； (2)动平衡：要求惯性力和惯性力矩都达到平衡。 刚性较差、工作转速较高、弹性变形较大。 基于弹性梁的横向振动理论进行平衡。 一．机械平衡的目的 三．机械平衡的方法 平衡计算：设计阶段 平衡试验：实际机械 将构件的不平衡惯性力加以平衡，以消除或减小惯性力的不良影响。 四. 刚性转子的平衡计算(static balance) 1. 刚性转子的静平衡计算 当转子(回转件)的宽度与直径之比（宽径比）b/D ?0.2时，其所有的质量都可以看作分布在垂直于轴线的同一个平面内。 b 1）. 静平衡概念 如果转子的质心位于回转轴线上就称为静平衡。 如果转子的质心不在转子的回转轴线上，当其转动时，其偏心质量就会产生离心惯性力，在运动副中引起动压力。这种不平衡现象在转子静止时就能显示出来，故称为静不平衡。 工程中符合这种条件的构件有: 齿轮、带轮、车轮、风扇叶轮、飞机的螺旋桨、砂轮等等 2）. 静平衡条件 力学条件： 3）. 静平衡计算 如图，已知m1、m2和r1、r2 当转子以角速度w回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力为： FI1 FI2 m2 m1 r2 r1 为平衡这些离心惯性力，在转子上加一平衡质量mb，使Fb与FIi相平衡，即： 平衡质径积的大小和方位可根据上式用图解法求出。 矢径 质径积： FI1 FI2 m2 m1 r2 r1 mb rb Fb ? 求出mbrb后，可以根据转子的结构选定rb ，即可定出平衡质量mb 。 也可在rb的反方向rb?处除去一部分质量mb?来使转子得到平衡，只要保证mbrb = mb?rb?即可。 m2 m1 r2 r1 FI1 FI2 mb rb Fb mb? rb? 4）. 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。 （2）对于静不平衡的转子，不论它有多少个平衡质量，都只需在同一平衡面内增加或除去一个平衡质量就可以获得平衡 —— 单面平衡(one-plane balance) 例题：图示盘状转子上有两个不平衡质量： m1=1.5kg，m2=0.8kg，r1=140mm，r2=180mm，相位如图。现用去重法来平衡，求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量处的半径r=140mm)。 解： 不平衡质径积 静平衡条件 作图解得： 应加平衡质量 去除的质量应在矢量的反方向，140mm处去除1kg质量。 去除质量方向 m2 m1 r2 r1 2. 刚性转子的动平衡计算(Dynamic balance) 1）. 动不平衡 ——在转子运动的情况下才能显示出来的不平衡现象。 对于b/D0.2的转子，其质量不能再视为分布在同一平面内，即使质心在回转轴线上，由于各惯性力不在同一回转平面内，所形成惯性力偶仍使转子处于不平衡状态。 m1 m2 工程中符合这种条件的构件有:多缸发动机的曲轴、汽轮机转子、电机转子、机床主轴等。 螺杆泵转子动平衡 低速风机转子动平衡 汽轮机转子动平衡 I II L m1 r1 m2 r2 m3 r3 F2 F3 F1 l1 l2 l3 F1I F2I F3I F2II F1II F3II 首先在转子上选定两个回转平面Ⅰ和Ⅱ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向平面Ⅰ和Ⅱ上分解。 2）. 动平衡计算 I II F2I F1I F3I L F2 F3 m1 r1 m2 r2 m3 r3 F1 l1 l2 l3 F2II F1II F3II 分别按每个平衡基面建立质径积的平衡方程式，用图解法求解出两平