机械设计基础——机械的调速和平衡幻灯片.ppt

机械原理——机械速度波动调节 一、机械平衡的目的及内容 二、刚性转子的平衡计算 三、刚性转子的平衡实验 一、机械平衡的目的及内容 1 惯性力及其影响 2 机械平衡的目的 3 机械平衡的分类 4 机械平衡的方法 1 惯性力及其影响 运动的构件按运动形态可分为三类： 定轴转动、往复直线运动、复杂平面运动 除：1）等速直线运动的构件 2）质量分布对其转动轴线完全对称的等速转动构件 其它构件在运动过程中都将产生惯性力或惯性力偶矩 举例说明 不平衡后果：电风扇、砂轮磨削、轴的塑性变形 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 例： 设偏心质量m=10kg，偏心距e =1mm，?=314 rad/s 则： 惯性力：F = me?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 2 机械平衡的目的 消除或减少惯性力 3 机械平衡的分类 刚性转子的静平衡 对长径比＜1/5的构件，作单面平衡 刚性转子的动平衡 对长径比＞1/5的构件，作双面平衡 挠性转子的平衡 刚性转子的平衡： n(0.6~0.75)nc 例:机床的主轴、齿轮、飞轮... 挠性转子的平衡： n(0.6~0.75)nc、弹性变形不可忽略 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 4 机械平衡的方法 (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 通过试验的方法加以平衡 二、刚性转子的平衡计算 1 刚性转子的不平衡类型 2 刚性转子的静平衡计算 3 偏心质量的等效平衡 4 刚性转子的动平衡计算 1 刚性转子的不平衡类型 1 静不平衡 (b /D? 1/5) 静平衡 平面汇交力系 单面平衡 2 动不平衡 (b/D1/5) 动平衡 空间力系 双面平衡 2 刚性转子的静平衡计算 条件：b /D? 1/5, 所有惯性力可认为在同一个平面上 惯性力为平面汇交力系： 质径积表达方式 平衡方程： 静平衡结论 产生静不平衡的原因是合惯性力不为零 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 对于静不平衡的刚性转子，无论它有多少个偏心质量，只要适当增加（或减小）一个平衡质量，就能使其获得平衡。即对静不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为1 3 偏心质量的等效平衡 力学基础：力的平行分解 即以P1、P2等效代替P 应满足：力等效、力矩等效 偏心质量的等效平衡 平衡条件： 对任意一个偏心质量，可在另外两个回转平面内分别安装平衡质量，即可使转子达到平衡。 4 刚性转子的动平衡计算 条件：b /D 1/5，不能认为质量分布在同一平面 实例：电动机的转子、汽轮机的转子、多缸内燃机曲轴… 动平衡设计 动平衡条件 将所有质量向另外两个平面投影(等效替换), 最后在两个平面内加上平衡质量使之静平衡 动平衡设计图示 动平衡结论 产生动不平衡的原因是合惯性力、合惯性力偶矩均不为零（特殊情况下，合惯性力为零，而合惯性力偶矩不为零） 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 三、刚性转子的平衡实验 一、静平衡实验 常用静平衡架来平衡回转构件 二、动平衡实验 对平衡要求较高的高速回转构件，需在动平衡机上作动平衡实验 1 静平衡实验 刀 口 式 静 平 衡 架 动画演示 静平衡实验（续） 滚 轮 式 静 平 衡 架 动画演示 2 动平衡实验 1. 电机 2. 带传动 3. 万向联轴节 4. 试件 5-6. 传感器 7. 解算电路 8. 选频放大器 9. 仪表 10. 整形放大器 11. 鉴相器 12. 光电头 13. 整形放大器 14. 相位标记 15. 相位表 * * 机械设计基础——机械的调速和平衡 第4章 机械的平衡 机械设计基础——机械的调速和平衡 机械设计基础——机械的调速和平衡 e F w 机械设计基础——机械的调速和平衡 机械设计基础——机械的调速和平衡 m3 m1 m2 FI1 FI2 FI3 m FI 机械设计基础——机械的调速和平衡 机械设计基础——机械的调速和平衡 机械设计基础——机械