机械原理清华12机械的平衡.ppt

1) 加平衡质量法 质量动替代： 满足上述三个条件时，替代质 量产生的总惯性力和惯性力矩与原 构件的惯性力和惯性力矩相等。 注意： 质量动替代后，替代质量的动能之和与原构件的 动能相等；而质量静替代后，动能则不相等。 质量静替代： 若只满足前两个条件，则替代 质量的总惯性力和原构件的惯性力 相同，而惯性力矩不同。 第 11 章 机械的平衡 11.1 平衡的分类和平衡方法 11.2 刚性转子的平衡设计 11.3 刚性转子的平衡试验 11.4 挠性转子平衡简介 11.5 平面机构的平衡设计 11.1 平衡的分类和平衡方法 11.1.1 机械平衡的分类 转子的平衡：其惯性力和惯性力矩 的平衡问题。 （ 2 ）挠性转子的平衡： 当工作转速大于一阶临界转速的转 子平衡。 1) 转子的平衡 转子：绕固定轴转动的构件。 （ 1 ）刚性转子的平衡： 作转速低于一阶临界转速的转子平衡 。 机构在机架上的平衡： 总惯性力和总惯性力矩在机架 上得到完全或部分平衡 。 2) 机构的平衡 机构的平衡：一般是指存在有往复运 动或平面复合运动构件的机构平衡。 ? 惯性力和惯性力矩不可能在构件内部 消除 ? 所有构件上的惯性力和惯性力矩可合 成为一个通过机构质心并作用于机架 上的总惯性力和惯性力矩 。 11.1.2 机械平衡的方法 2) 平衡试验 1) 平衡设计 在机械设计阶段，采取措施消除或减少产生有害振动 的不平衡惯性力。 平衡试验： 通过试验的方法加以平衡。 平衡设计的机械：理论上达到平衡 不平衡现象：达不到原来的设计要求 ? 制造不精确 ? 材料不均匀 ? 安装不准确 11.2 刚性转子的平衡设计 若不平衡，则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性 力的影响。 转子的平衡设计 : 在转子的设计阶段，尤其是在对高速转子及精密转子进行 结构设计时，必须对其进行平衡计算，以检查其惯性力和 惯性力矩是否平衡。 11.2.1 刚性转子的 静平衡设计 静不平衡现象： 转子的质心不在回转轴线上，当其转动时，其偏心质量就会产生离心 惯性力，从而在运动副中引起附加动压力。 1) 根据转子结构定出偏心质量的大小 和方位； 2) 计算出为平衡偏心质量需添加的平 衡质量的大小及方位； 3) 在转子设计图上加上该平衡质量， 以便使设计出来的转子在理论上达 到平衡。 径宽比 D / b ≥5 的转子（砂轮、飞轮、齿轮）：可近似地认为其不平衡质 量分布在同一回转平面内。 静平衡设计： 盘形转子的静平衡设计举例： 已知： 分布于同一回转平面内的偏心质 量为 m 1 , m 2 和 m 3 从回转中心到各偏心质量中心的 向径为 r 1 ， r 2 和 r 3 。 当转子以等角速度 w 转动时，各 偏心质量所产生的离心惯性力分别 为： F 1 ， F 2 ， F 3 。 11.2.1 刚性转子的 静平衡设计 增加一个平衡质量 m b ，其向径为 r b 所产生的离心惯性力为 F b 。 11.2.1 刚性转子的 静平衡设计 要求平衡时， F b , F 1 , F 2 , F 3 所形成的合 力 F 应为零： F = F 1 + F 2 + F 3 + F b =0 0 2 3 2 3 2 2 2 1 2 1 2 ? ? ? ? ? b b m m m m m r r r r e w w w w w 11.2.1 刚性转子的 静平衡设计 ? 质量与向径的乘积称为质径积，表示在同一转速下转子上 各离心惯性力的相对大小和方位。 m 和 e 分别为转子的总质量和总质心的向径； m i 和 r i 分别为转子各个偏心质量及其质心的向径； m b 和 r b 分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。 ? 转子平衡后，其总质心将与回转轴线相重合，即 e = 0 。 0 3 3 2 2 1 1 ? ? ? ? ? b b m m m m m r r r r e ? 根据质径积 m b r b ，确定 r b 和平衡质量大小。 ? 安装方向：向量图上所指的方向。 11.2.1 刚性转子的 静平衡设计 若转子的实际结构不允许在向径 r b 的方向上安装平衡质量，如何做？ ? 为了使设计