第六章机械的平衡 §6-1机械平衡的目的及内容 §6-2刚性转子的平衡计算 §6-3刚性转子的平衡实验 §6-4转子的许用不平衡量 §6-5平面机构的平衡
青岛科技大学专用 潘存云教授研制 第六章 机械的平衡 §6－1 机械平衡的目的及内容 §6－2 刚性转子的平衡计算 §6－3 刚性转子的平衡实验 §6－4 转子的许用不平衡量 §6－5 平面机构的平衡
§6-1机械平衡的目的及内容 、平衡的目的 大多数机械都是由回转构件和作往复运动的构件所组成,除了 中心惯性主轴与回转轴线重合,且作等速回转的构件外,其它 所有的构件都要产生惯性力。 举例:已知图示转子的重量为G=10N,重心 与回转轴线的距离为1mm,转速为n=3000 pm,求离心力P的大小。 P=ma=Geo2/g 10×10-3[2π×3000/60]2/9.8=100N 如果转速增加一倍,n=60rpmP=400N 由此可知:不平衡所产生的惯性力对机械运 转有很大的影响。 P力的大小方向始终都在变化,将对运动副 G 产生动压力。 附加动压力会产生一系列不良后果:
青岛科技大学专用 潘存云教授研制 §6－1 机械平衡的目的及内容 一、平衡的目的 大多数机械都是由回转构件和作往复运动的构件所组成，除了 中心惯性主轴与回转轴线重合，且作等速回转的构件外，其它 所有的构件都要产生惯性力。 P=ma=Geω2/g 举例：已知图示转子的重量为G=10 N，重心 与回转轴线的距离为1 mm，转速为n=3000 rpm, 求离心力P的大小。 =10×10-3[2π×3000/60] 2/9.8 =100 N 如果转速增加一倍，n=6000 rpm P=400 N 由此可知：不平衡所产生的惯性力对机械运 转有很大的影响。 附加动压力会产生一系列不良后果： P e G G ω P θ P力的大小方向始终都在变化，将对运动副 产生动压力。 N21 N21 N21 ω
①增加运动副的摩擦,降低机械的使用寿命 ②产生有害的振动,使机械的工作性能恶化。 ③降低机械效率。 平衡的目的:研究惯性力分布及其变化规律,并采取相应的 措施对惯性力进行平衡,从而减小或消除所产生的附加动压 力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高使用寿命。 平衡的内容 1回转件的平衡 a)刚性转子的平衡 工作转速n<(0.6-0.75)n转子一 阶自振频率。可忽略运动时的 轴线变形。平衡时可采用理论 四 力学力系平衡的原理
青岛科技大学专用 潘存云教授研制 ①增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。 ②产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。 ③降低机械效率。 平衡的目的：研究惯性力分布及其变化规律，并采取相应的 措施对惯性力进行平衡，从而减小或消除所产生的附加动压 力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高使用寿命。 二、平衡的内容 根据构件运动特点形式的不同，平衡问题可归纳为如下两个方面： 1.回转件的平衡 a)刚性转子的平衡 工作转速n<(0.6~0.75)ne1转子一 阶自振频率。可忽略运动时的 轴线变形。平衡时可采用理论 力学力系平衡的原理
b)挠性转子的平衡 当转子工作转速n≥(0.6-0.75)na1,且 重量和跨度较大,运转时会产生较大团 运动四 的变形,使离心惯性力大大增加。此 类问题复杂,有专门的学科论述。 2)机构的平衡 对平面连杆机构,由于作往复运动和平面运动的构件总是存在 加速度,就单个构件而言,是无法平衡的。但可以将整个机构 并考虑,采取措施对总的惯性力或惯性力矩进行平衡。 本章重点介绍刚性转子的平衡问题。 所谓刚性转子的不平衡,是指由于结构不对称、材料缺陷以及制 造误差等原因而使质量分布不均匀,致使中心惯性主轴与回转轴 线不重合,而产生离心惯性力系的不平衡。根据平衡条件的不同, 又可分为静平衡和动平衡两种情况
青岛科技大学专用 潘存云教授研制 当转子工作转速n≥(0.6~0.75)ne1，且 重量和跨度较大，运转时会产生较大 的变形，使离心惯性力大大增加。此 类问题复杂，有专门的学科论述。 2)机构的平衡 对平面连杆机构，由于作往复运动和平面运动的构件总是存在 加速度，就单个构件而言，是无法平衡的。但可以将整个机构 一并考虑，采取措施对总的惯性力或惯性力矩进行平衡。 本章重点介绍刚性转子的平衡问题。 b)挠性转子的平衡 所谓刚性转子的不平衡，是指由于结构不对称、材料缺陷以及制 造误差等原因而使质量分布不均匀，致使中心惯性主轴与回转轴 线不重合，而产生离心惯性力系的不平衡。根据平衡条件的不同， 又可分为静平衡和动平衡两种情况。 运动静止 ω
§6-2刚性转子的平衡计算D 静平衡计算 适用范围:轴向尺寸较小的盘形转子(B/①<0.2),如风扇 叶轮、飞轮、砂轮等回转件, 特点:若重心不在回转轴线上, 则在静止状态下,无论其重心初 始在何位置,最终都会落在轴线 的铅垂线的下方这种不平衡现象 在静止状态下就能表现出来,故 称为静平衡。 静平衡原理:在重心的另一侧加上一定的质量,或在重心同侧 去掉一些质量,使质心位置落在回转轴线上,而使离心惯性力 达到平衡。 计算方法:同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面 汇交力系p,如果该力系不平衡,那么合力∑P1≠0。增加一个 重物G后,可使新的力系之合力:P=Pb+∑P1=0
青岛科技大学专用 潘存云教授研制 特点：若重心不在回转轴线上， 则在静止状态下，无论其重心初 始在何位置，最终都会落在轴线 的铅垂线的下方这种不平衡现象 在静止状态下就能表现出来，故 称为静平衡。 如自行车轮 一、静平衡计算 静平衡原理：在重心的另一侧加上一定的质量，或在重心同侧 去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上，而使离心惯性力 达到平衡。 适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子（B/D<0.2），如风扇 叶轮、飞轮、砂轮等回转件， 计算方法：同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面 汇交力系pi，如果该力系不平衡，那么合力∑Pi≠0。增加一个 重物Gb后，可使新的力系之合力：P= Pb＋∑Pi=0 §6－2 刚性转子的平衡计算 ω B D