《机械设计基础》第8章回转件的平衡.ppt

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1、第8章 回转件的平衡,81 回转件平衡的目的,82 回转件的平衡计算,83 回转件的平衡试验,回转件（或转子）-绕定轴作回转运动的构件。,F=mr2,当质心离回转轴的距离为r 时，离心力为：,81 回转件平衡的目的,F=Ge2/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F的大小。,=1010-323000/602/9.8=100 N,如果转速增加一倍:n=6000 rpm,F=400 N,由此可知：不平衡所产生的惯性力(离心力)对机械运转有很大的影响。,增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。,产生有害的振动，使机械的工作性能

2、恶化。,降低机械效率。,平衡的目的：研究惯性力分布及其变化规律（m、r)，并采取相应的措施对惯性力进行平衡（mb、rb），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。,本章重点介绍刚性转子的平衡问题。,附加动压力会产生一系列不良后果：,离心力F力的大小方向始终都在变化，将对运动副产生动压力。,刚性转子的不平衡，是由结构不对称、材料缺陷以及制造误差等原因而使质量分布不均匀，而产生离心惯性力系的不平衡。,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，故称为静不平衡。,一、

3、质量分布在同一回转面内,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/D0.2），如风扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件，,122 回转件的平衡计算,如果该力系不平衡，那么合力:,增加一个重物 Gb 后，可使新的力系之合力：,设各偏心质量分别为mi，偏心距为ri,转子以等速回转，,产生的离心惯性力为：,称miri为质径积,平衡配重所产生的离心惯性力为：,总离心惯性力的合力为：,？,可用图解法求解此矢量方程(选定比例w)。,很显然，回转件平衡后：,e=0,回转件质量对轴线产生的静力矩：,mge=

4、0,静平衡或单面平衡,该回转件在任意位置将保持静止：,如图由于实际结构不允许在偏心质量所在平面内安装平衡配重，也不允许去掉不平衡重量。,平衡面内不允许安装平衡配重时，可分解到任意两个平衡面内进行平衡。,由理论力学可知：一个力可以分解成两个与其平行的两个分力。,两者等效的条件是：,将 代入求解，得：,若取：rb=r”b=rb，则有：,消去公因子2，得：,重要结论：某一回转平面内的不平衡质量m，可以在两个任选的回转平面内进行平衡。,二、质量分布不在同一回转面内,图示凸轮轴的偏心质量不在同一回转平面内，但质心在回转轴上，在任意静止位置，都处于平衡状态。,惯性力偶矩：,M=F1L=F1L0,这种在静止

5、状态下处于平衡，而运动状态下呈现不平衡，称为动不平衡。对此类转子的平衡，称为动平衡。,适用对象：轴向尺寸较大(B/D0.2)的转子，如内燃机中的曲轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必须按动平衡来处理。,理由：此类转子由于质量分布不在同一个平面内，离心惯性力将形成一个不汇交空间力系，故不能按静平衡处理。,任意空间力系的平衡条件为：,选定两个回转平面和作为平衡基面用来加装或去掉平衡质量。,将三个离心惯性力往平面和上分解。,动平衡计算方法：,作图法求解,结论：对于动不平衡的转子，无论其具有多少个偏心质量以及分布在多少个回转平面内，都只要在选定的平衡基面内加上或去掉平衡质量，即可获得完全平衡。故动平衡

6、又称为双面平衡。,经过计算，在理论上是平衡的转子，由于制造误差、材质不均匀、安装误差等因素，使实际转子达不到预期的衡量。只有通过实验方法予以平衡。,123 刚性转子的平衡实验,一、静平衡实验,导轨式平衡架,特点：结构简单、精度高，但两刀口平行、调整困难，且要求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，工作效率低，不适合批量生产。,滚子式平衡架：,特点：使用方便，可平衡两端轴颈不等的回转件，但精度较低。,二、动平衡实验,根据强迫振动理论有：Z=mr,用标准转子测得：Z0=m0r0,=Z0/m0r0,不平衡质径积：mr=Z/,本章重点,掌握静平衡和动平衡的计算方法。,熟悉静平衡和动平衡的实验方法

7、。,1.回转件的平衡要解决的主要问题是设法消除回转件在运转过程中所产生 的和。,2.回转件平衡条件不同可分为 和 条件。各自是。,3.静平衡只需在 平衡平面中增减平衡质量；动平衡至少要在 个选定的平衡平面中增减平衡质量，方能解决转子的不平衡问题。,4.符合静平衡条件的回转构件，其质心位置在。静不平衡的回转构件，由于重力矩的作用，停止时，质心必定在位置上，由此可确定应加上或去除平衡质量的方向。,5.回转构件的直径D和轴向宽度b之比D/b符合条件的回转构件，只需满足静平衡条件就能平稳地回转。如不平衡，可在个校正平面上适当地加上或去除平衡质量就能获得平衡。,回转件运转过程中由周期性波动引起的振动和由回转件不平衡引起的振动一样吗？产生这些振动的原因是什么？并说明能否在理论上和实践上消除这两种振动。,