机械原理 0章 平面机构的平衡.ppt

第十章 平面机构的平衡 第十章 平面机构的平衡 机构平衡的目的和分类 刚性回转件的平衡 刚性回转件的平衡试验法 机架上的平衡 §10-1 机构平衡的目的和分类 机构平衡的目的 机构平衡的分类 §10-2 刚性回转件的平衡 刚性转子的静平衡 质量分布在同一回转面内的平衡。D/B≥5（径宽比） 刚性转子的动平衡 质量分布不在同一回转面内的平衡。D/B5（径宽比） §10-3刚性回转件的平衡试验法 理论上完全平衡的转子不一定平衡 制造和装配误差 材料的密度不均匀 通过试验方法平衡 静平衡试验原理 动平衡试验原理 §10-4 机架上的平衡 引言 完全平衡法 近似平衡法 对称布置法 结 束 一、机构平衡的目的 运转的构件 惯性力（矩） 运动副中产生附加的动压力 大小和方向周期性变化 增加运动副的摩擦、降低工作精度、可靠性下降 发生有害的振动甚至使机械遭到破坏（共振） 降低机械效率和使用寿命 机械的平衡的目的：合理地分配构件中的质量，消除或减少附加动压力以及机座的振动。 二、机构平衡的分类 转子的平衡（定轴转动构件的平衡） 刚性转子的平衡 无显著地弹性变形的刚性转动构件，n(0.6~0.75)nc 平衡原理--力系的平衡原理 挠性转子的平衡 在惯性力的影响下产生显著地弯曲变形的转子, n≥(0.6~0.75)nc 机架上的平衡 （平面运动构件的平衡） 平面运动的构件的惯性力由机架平衡。机构的平衡称为机架上的平衡 。 使转子发生激烈振动的特定转速称为临界转速nc。 一、刚性转子的静平衡 设：构件以ω转动， m1 mn m2 rn r1 r2 静平衡的条件是：分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零或质径积的向量和等于零。 有n个分布在同一平面中的质点mi（i＝1,2,…,n） 其质心分别为ri ， 其惯性力为 平衡质量mb和质心rb ,使得 一、刚性转子的静平衡 举例：有三个质量块，分别作出三个质径积mr 为了平衡，应加平衡质量的质径积mbrb 在求出mbrb 后，根据rb的方向，添加平衡质量mb；或rb的反方向，减少平衡质量mb。 二、刚性转子的动平衡 两个不平衡质量 B D Fi2 Fi1 s m1 m2 动平衡条件： 离心力合力?F?? 离心力引起的合力偶? M?? 至少有两个 任选平衡校正面 r1B m1B r3A m3A m1A r1A 二、刚性转子的动平衡 选取两个平衡面A、B 将各质量分解成位于两平衡面上的两个等效质量； 按静平衡方法分别求出两个平衡质量。 miA=mibi/L miB=miai/L mi= miA+miB m2A r2A y x m1 r1 m3 r3 m2 r2 r3B m3B a2 b2 a1 b1 a3 b3 L m2B r2B ?3 一、静平衡试验原理 D B 钢制刀口形导轨 静平衡架 转子 通过转子在静平衡架上转动寻求平衡质量的大小和位置。 在重力作用下，转子将发生转动；待转子静止后，在转子上刻一铅垂线 。 再使转子向另一方向转动，待转子静止后，在转子上刻一铅垂线 二、动平衡试验原理 电动机 带传动 齿轮传动 试件 万向节手 测振传感器 1 2 3 解算 4 放大器 5 6 基准信号发生器 7 8 驱动系统 测量系统 支承系统 传感器1、2拾得振动信号 信号送入 解算电路3内进行处理 放大器4由仪表7指示出不平衡质径积的大小 4信号与5信号输入鉴相器6，由仪表8指示不平衡质径积的相位 在一般平面机构中存在着作往复运动和平面复合运动的构件，它们的惯性力和惯性力偶矩不可能象回转件一样在每个构件内部得到平衡。 引言 如何使机构在运动时其质心静止不动。 但就整个机构而言，可以在机架上平衡其所承受的总惯性力和总惯性力矩。 总惯性力矩还必须与机构的驱动力矩与生产阻力矩综合考虑。 总惯性力在机架上得到平衡，从而减小或消除运动构件作用于机架上的动压力。 平面机构平衡的必要和充分条件: 只有使质心S静止不动。 机构的总惯性力为F=-Mas，欲使任何位置都有F=0，则 机构总质心作匀速直线运动； 机构总质心沿着封闭曲线退化为停留在一个点。 当且仅当平面机构总质心静止不动时，平面机构的惯性力才能达到完全平衡。 一、完全平衡法 调整机构的质心(包括运动构件和平衡质量的总质心)位置，从而使机构达到其总惯性力在机架上平衡 平衡质量的具体方法 质量代换法 主要点矢量法 线性独立矢量法 质量代换法中的静代换 铰链四杆机构 用静代换法将构件2的质量m2分配到铰链B和C的中心上 A B C 4 1 2 3 D S2 S3 m’ m’’ S1 h2 l2 l3 h3 r3 r1 l1 h1 在构件I的延长线上r1处续上一个对重，