第2章机构的结构1讲解.ppt

* * * 第六章 机械的平衡 §6-1 机械平衡的目的及内容 §6-2 刚性转子的平衡计算 §6-4 转子的许用不平衡量 §6-5 平面机构的平衡 §6-1 机构平衡的目的及目的 1. 机械平衡的目的 机械在运转时，构件所生产的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力。 增大运动副 中摩擦和构 件中的内应 力，降低机 械效率和使 用寿命，影 响机械本身 的正常工作也必将引起机械及其基础产生强迫振动，甚至产生共振。会导致工作机械及其厂房建筑受到破坏。， 机械平衡的目的:设法将构件的不平衡惯性力加以平衡；以消除或减少惯性力的不良影响。 机械的平衡是现代机械的一个重要问题。对于高速高精密机械尤为重要； 但某些机械却是利用构件产生的不平衡惯性力所引起的振动来工作。 对于此类机械则是如何合理利用不平衡惯性力的问题。 2. 机械平衡的内容 在机械中,由于各条件的结构及其运动形式的不同,其所产生的惯性力和平衡方法也不同。 （１）转子的平衡 转子的不平衡惯性力可利用在其上增加或除去一部分质量的方法加以平衡。 1）刚性转子的平衡 刚性转子[n(0.6～0.75)nc1]的平衡，是按其理论力学中的力学平衡理论进行的。 静平衡 动平衡 只要求其惯性力平衡； 同时要求其惯性力和惯性力偶矩的平衡。 2）挠性转子的平衡 挠性转子[n≥(0.6～0.75)nc1]的平衡，其平衡是基于弹性梁的横向振动理论。 （2）机械的平衡 作往复移动或平面复合运动的构件，其所产生的惯性力无法在该构件上平衡，而必须就整个机构加以平衡。此类平衡问题为机构的平衡或机械在机座上的平衡。即设法使各运动惯性力的合力和合力偶得到完全地或部分的平衡，以消除或降低其不良影响。 §6-2 刚性转子的平衡计算 为了使转子得到平衡，在设计时就要根据转子的结构，通过计算将转子设计成平衡的。 1.刚性转子的静平衡计算 （1）静不平衡转子 对于轴向尺寸较小 的盘形转子 (b/D0.2), 其质量可近似认为 分布在同一回转平 面内。这时其偏心质量在转子运转时会产生惯性力。因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来， 故这类转子称为静不平衡转子。 平衡后转子的各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零。 对于静不平衡转子，利用在其上增加或除去一部分质量，使其质心与回转轴心重合，即可使转子的惯性力得以平衡的方法。 （2）静平衡及其条件 静平衡 静平衡的条件 ΣF＝0 （3）静平衡计算 静平衡计算主要是针对由于结构所引起的静不平衡的转子而进行平衡的计算,根据其结构，计算确定需增加或除去的平衡质量，使其在设计时获得静平衡。 如图所示刚性转子以ω转速匀速转动．不平衡质量为 m1, m2 , m3 ，分别位于向径r1, r2, r3 处．试平衡该转子（ mｂrｂ ） 例 盘形凸轮的静平衡计算 m1r1 m3r3 m2r2 mbrb 结论: 无论静不平衡转子有多少个不平衡质量(偏心质量), 在转子上加上或减去一个平衡质量就可以实现转子的静平衡. 2. 刚性转子的动平衡计算 （1）动不平衡转子 对于轴向尺寸较大的转子（b/D≥0.2)，其质量就不能分布在同一回转平面内，而往往是分布在若干个不同的回转平面内。这时即使转子的质心在回转轴线上，但各偏心质量所形成的惯性力偶的不平衡,而且其作用方位时随转子的回转而变化的。这种不平衡只有在转子运转时才能显现出来的，故称此类转子为动平衡转子。 （2）动平衡及其条件 对于动不平衡转子，通过选定两个回转平面Ⅰ及Ⅱ作为平面基面，再分别在这两个面上增加或除去适当的平衡质量，使转子在运转时各偏心质量所产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。这种平衡方法称为动平衡。 动平衡计算是针对结构动平衡转子而进行的平衡计算。 即根据其结构计算确定其上需增加或除去的平衡质量，使其设计时获得动平衡。 （3）动平衡计算 刚性转子动平衡的条件：各偏心质量（包括平衡质量）产生的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也为零 ΣF＝0， ΣM＝0 (4). 步骤: 1）选择两个垂直与轴线的基面. 2）将不平衡质量转化到两个基面 (通过步骤将复杂的空间力系转化为 简单的两个位于基面的平面力系) 3）在两个基面对各不平衡质量进行平衡(静平衡) 动平衡 静平衡 例: 例：一动不平衡转子在三个面上存在三个不平衡质量(m1,m2 ,m3) 其向径分别为 r1,r2 ,r3. 当转子匀速转动时 , 试平衡该转子. F1A+ F1B= F1 F1Al1= F1B (l-l1) 同理:求出 F2A, F2B 以及F3A, F3B A基面: FA+∑F=0 mArA B基面: FB+∑F=0 mBrB 转子的许用不平衡质径积以[mr]表示，它是与转子质量有关的一个相对量。常用于具体给