机械的平衡课件.pptVIP

機械的平衡§6－1機械平衡的目的及內容一、平衡的目的大多數機械都是由回轉構件和作往復運動的構件所組成，除了中心慣性主軸與回轉軸線重合，且作等速回轉的構件外，其他所有的構件都要產生慣性力。P=ma=Geω2/g舉例：已知圖示轉子的重量為G=10N，重心與回轉軸線的距離為1mm，轉速為n=3000rpm,求離心力P的大小。=10×10-3[2π×3000/60]2/9.8=100N如果轉速增加一倍，n=6000rpmP=400N由此可知：不平衡所產生的慣性力對機械運轉有很大的影響。附加動壓力會產生一系列不良後果：PeGGωPθP力的大小方向始終都在變化，將對運動副產生動壓力。N21N21N21ω①增加運動副的摩擦，降低機械的使用壽命。②產生有害的振動，使機械的工作性能惡化。③降低機械效率。平衡的目的：研究慣性力分佈及其變化規律，並採取相應的措施對慣性力進行平衡，從而減小或消除所產生的附加動壓力、減輕振動、改善機械的工作性能和提高使用壽命。二、平衡的內容根據構件運動特點形式的不同，平衡問題可歸納為如下兩個方面：1.回轉件的平衡a)剛性轉子的平衡工作轉速n(0.6~0.75)ne1轉子一階自振頻率。可忽略運動時的軸線變形。平衡時可採用理論力學力系平衡的原理。當轉子工作轉速n≥(0.6~0.75)ne1，且重量和跨度較大，運轉時會產生較大的變形，使離心慣性力大大增加。此類問題複雜，有專門的學科論述。2)機構的平衡對平面連杆機構，由於作往復運動和平面運動的構件總是存在加速度，就單個構件而言，是無法平衡的。但可以將整個機構一併考慮，採取措施對總的慣性力或慣性力矩進行平衡。本章重點介紹剛性轉子的平衡問題。b)撓性轉子的平衡所謂剛性轉子的不平衡，是指由於結構不對稱、材料缺陷以及製造誤差等原因而使品質分佈不均勻，致使中心慣性主軸與回轉軸線不重合，而產生離心慣性力系的不平衡。根據平衡條件的不同，又可分為靜平衡和動平衡兩種情況。靜止運動ω特點：若重心不在回轉軸線上，則在靜止狀態下，無論其重心初始在何位置，最終都會落在軸線的鉛垂線的下方這種不平衡現象在靜止狀態下就能表現出來，故稱為靜平衡。如自行車輪一、靜平衡計算靜平衡原理：在重心的另一側加上一定的品質，或在重心同側去掉一些品質，使質心位置落在回轉軸線上，而使離心慣性力達到平衡。適用範圍：軸向尺寸較小的盤形轉子（B/D0.2），如風扇葉輪、飛輪、砂輪等回轉件，計算方法：同一平面內各重物所產生的離心慣性力構成一個平面匯交力系pi，如果該力系不平衡，那麼合力∑Pi≠0。增加一個重物Gb後，可使新的力系之合力：P=Pb＋∑Pi=0§6－2剛性轉子的平衡計算ωBD大小：？√√√方向：？√√√設各偏心品質分別為mi，偏心距為ri,轉子以ω等速回轉。稱miri為質徑積稱Giri為重徑積平衡配重所產生的離心慣性力為：加平衡配重後的總合力為：Pb+∑Pi=0mbω2rb+m1ω2r1+m2ω2r2+m3ω2r3=0mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0mbgrb+m1gr1+m2gr2+m3gr3=0Gbrb+G1r1+G2r2+G3r3=0m1m2m3r2r1r3W1W2W3Wb1.剛性轉子的靜平衡計算P3P1P2ω可用圖解法求解上述向量方程(選定比例μw)。Pbrb∑Pi各品質所產生的離心慣性力為：Pi=miω2riPb=mbω2rb合力為：∑Pi=∑miω2ri2.剛性轉子的動平衡計算圖示凸輪軸的偏心品質不在同一回轉平面內，但質心在回轉軸上，在任意靜止位置，都處於平衡狀態。這種在靜止狀態下處於平衡，而運動狀態下呈現不平衡，稱為動不平衡。對此類轉子的平衡，稱為動平衡。適用對象：軸向尺寸較大(B/D≥0.2)的轉子，如內然機中的曲軸和凸輪軸、電機轉子、機床主軸等都必須按動平衡來處理。理由：此類轉子由於品質分佈不在同一個平面內，離心慣性力將形成一個不匯交空間力系，故不能按靜平衡處理。慣性力偶矩：M=PL≠0運動時有：P1+P2=0ω任意空間力系的平衡條件為：∑P=0,∑M=0LPP從理論上講，對於偏心品質分佈在多個運動平面內的轉子，對每一個運動按靜平衡的方法來處理（加減品質），也是可以達到平衡的。問題是由於實際結構不允許在偏心品質所在平面內安裝平衡配重，也不允許去掉不平衡重量(如凸輪軸、曲軸、電機轉子等)。解決問題的唯一辦法就是將平衡配重分配到另外