第5章 机械的平衡设计与实验ppt课件.pptVIP

* * * * 第十五章 机械的平衡设计与实验 一、基本要求 二、基本概念和基础知识 三、学习重点及难点 四、例题精选 五、试题自测及答案 一、基本要求 掌握刚性转子的静平衡设计； 掌握刚性转子的动平衡设计； 理解刚性转子平衡实验的原理及方法； 理解平衡精度的概念及其表示方法。 了解平面机构的平衡原理及方法。 二、基本概念和基础知识 机械平衡的目的和分类 刚性转子的平衡设计 刚性转子的平衡实验 平衡精度 平面机构的平衡 机械平衡的目的和分类 研究机械平衡的目的就是根据惯性力的变化规律，采用平衡设计和平衡实验方法，消除或减少构件所产生的惯性力，减轻机械振动，降低噪声污染，提高机械系统的工作性能和使用寿命。 机械的平衡问题可分为转子的平衡和机构的平衡。对于绕固定轴转动的构件（即转子）上惯性力的平衡，称为转子的平衡。转子分为刚性转子和挠性转子两种。对于作往复移动的构件和作平面复合运动的构件，只能就整个机构进行研究，使各运动构件惯性力的合力和合力偶作用在机架上，最终由机械的基础承担，故此类平衡问题又称为机械在机座上的平衡或机构的平衡。 刚性转子的平衡设计 (1)刚性转子的静平衡设计 刚性转子静平衡设计的关键问题是找出转子在该平面上应加或应减重的大小与方位，平衡原理是转子上各不平衡质量所产生的离心惯性力与所加配重（或所减配重）所产生的离心惯性力的合力为零。 刚性转子的平衡设计 (1)刚性转子的动平衡设计 对刚性转子进行动平衡设计，要求转子在运转时各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。 刚性转子的动平衡设计，应先按其结构形状及尺寸，确定出各个不同回转平面内各不平衡质量的大小和方位，然后根据力的平行分解原理，将各不平衡质量的质径积向任意选定的两个平衡基面上分解，再分别按每个平衡基面建立各质径积的平衡方程式，最后用图解法或解析法求解出这两个平衡基面上应加平衡质量的质径积的大小和方位。 刚性转子的平衡实验 对于宽径比b/d≤0.2的刚性转子，可进行静平衡实验。 静平衡实验的原理是重心居下的道理。将一个具有偏心质量的圆盘状转子放在静平衡支架上，偏心重对其转动中心会产生一个重力矩Gl，并驱动转子转动，直到重心位于正下方才会停止。进行静平衡实验时，首先调整好支架的水平状态，然后将转子轴颈放置在支架的一端，轻轻使转子向另一端滚动，待其静止时，在正上方作一标记，然后再使转子反方向滚动，若转子仍在上次附近静止，说明该位置时的质心位于转子轴线的下方。在其上方加一配重或在下方减一配重。再反复试验，直到该转子在任意位置都能静止，说明转子的重心与其回转轴线趋于重合。 刚性转子的平衡实验 对于宽径比b/d≥0.2的刚性转子，需进行动平衡实验。 刚性转子的动平衡实验要在动平衡机上进行。转子不平衡而产生的离心惯性力和惯性力偶矩，将使转子的支承产生强迫振动，转子支承处振动的强弱反映了转子的不平衡情况。各类动平衡机的工作原理都是通过测量转子支承处的振动强度和相位来测定转子不平衡量的大小与方位的。由于可在两个选定的平面上加重或减重进行动平衡，所以通过测量两个支承处的振动就可以知道两平面的平衡结果。 平衡精度 转子的许用不平衡量有两种表示方法，即质径积表示法和偏心距表示法。许用不平衡质径积以[mr]表示，转子质心距离回转轴线的许用偏心距以[e]表示。两者的关系为 [e]=[mr]/m 偏心距是一个与转子质量无关的绝对量，而质径积是与转子质量有关的相对量。通常，对于具体给定的转子，用许用不平衡质径积较好，因为它直观，便于平衡操作，缺点是不能反映转子和平衡机的平衡精度。而为了便于比较，在衡量转子平衡的优劣或衡量平衡的精度时，用许用偏心距较好。 平面机构的平衡 机构惯性力的平衡方法： （1）完全平衡：使机构的总惯性力恒为零，可采用下述措施： ①利用对称机构平衡；②利用平衡质量平衡。 （2）部分平衡：只平衡掉机构总惯性力的一部分，可采用下述措施： ①利用非完全对称机构平衡；②利用平衡质量部分平衡；③利用弹簧平衡。 三、学习重点及难点 刚性转子的静平衡 刚性转子的动平衡 平衡实验 平面机构的平衡 四、例题精选(例1、例2、例3、例4） 例1 图示非均质转子中，已知偏心质量为m1=3g,m2=4g,m3=5g,它们的位置半径为r1=r2=r3=100mm;轴向分布尺寸为l1=100mm, l2=120mm,l3=320mm,l4=340mm;角度参数为α1=60°, α2=130°, α3=240°。取平衡的配重基面为Ⅰ和Ⅱ，配重质量的质心回转半径rⅠ＝rⅡ＝100mm。 试