回转件的平PPT课件

1、1第八章第八章 回转件的平衡回转件的平衡8-1 机械的平衡机械的平衡一一.机械平衡的目的机械平衡的目的例：曲柄连杆机构例：曲柄连杆机构平动刚体：平动刚体：f惯惯=mac，定轴转动刚体：定轴转动刚体：m0惯惯=j0，平面运动刚体：平面运动刚体： f惯惯=mac， mc惯惯=jc，构件都产生惯性力（偶），其将在运动中引构件都产生惯性力（偶），其将在运动中引起起附加动压力。附加动压力。2当当n时，时，n2 ，惯性力，惯性力 ，动压力，动压力。例：电动机转子例：电动机转子m=6.8kg，g的重心的重心s偏移偏移e=0.2mm，n=900r/min，自重引起静压力自重引起静压力g=mg=6.89.8=6

2、6.64nra=rb=33.32n惯性力引起动压力惯性力引起动压力=常数常数=n/30，=0，ms惯惯=0，fi=man=me 2=12.08n；ra=rb=6.04n但：但：当当n=9000r/min时，时，ra=rb=604n3惯性力的危害惯性力的危害 运动副摩擦运动副摩擦n磨损，磨损， 构件内应力构件内应力影响构件强度影响构件强度 影响工作质量影响工作质量 各构件各构件fi大小、大小、疲劳破坏疲劳破坏 方向周期变化方向周期变化 噪声噪声 公振公振破坏破坏机械机械平衡的目的平衡的目的设法设法将构件的惯性力加以消除或减少，将构件的惯性力加以消除或减少，改善机械的工作性能和延长使用寿命。改善机

3、械的工作性能和延长使用寿命。附加动压力附加动压力4二二.机械平衡问题的类型机械平衡问题的类型回转构件回转构件回转构件上质量分布不均，产生回转构件上质量分布不均，产生惯性力，惯性力，加或减去平衡重量加或减去平衡重量平衡力系。平衡力系。往复构件：往复构件：这类构件不平衡，因：这类构件不平衡，因：回转构件曲柄回转构件曲柄1产产fi1，往复构件活塞，往复构件活塞3产产fi3 ，平面运动构件连杆平面运动构件连杆2产产fi2和和mi2。平衡方法使：。平衡方法使：总惯性力总惯性力f=m总总as=0， m总总0，使，使as =0，重心作匀速直线或不动。重心作匀速直线或不动。5总惯性力总惯性力f=m总总as=0

4、， m总总0，使，使as =0，重心作匀速直线或不动。，重心作匀速直线或不动。但，连杆重心但，连杆重心s2是一条封闭曲线，不可能作是一条封闭曲线，不可能作匀速直线或不动，即匀速直线或不动，即as 0，不能在一个构件，不能在一个构件内部加以平衡。内部加以平衡。平衡方法：平衡方法：对往复机构对整个构件进行讨论。对往复机构对整个构件进行讨论。二类型；二类型；回转件的平衡回转件的平衡绕固定轴回转构件，绕固定轴回转构件，只讨论只讨论刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡n较低，惯性较低，惯性力较小，力较小，把回转件看作刚体，不考虑变形等。把回转件看作刚体，不考虑变形等。挠性回转件的平衡挠性回转件的平衡高速，惯

5、性力大，变形大。高速，惯性力大，变形大。机架上的平衡。机架上的平衡。6三三.回转件平衡的方法回转件平衡的方法向量图解法（图向量图解法（图8-1）实验法：应用：实验法：应用：绕几何对称轴绕几何对称轴 的的回转件，回转件，如转子、齿轮、如转子、齿轮、叶轮等，这种偏心和不平叶轮等，这种偏心和不平衡，设计时无法先估计，衡，设计时无法先估计，要通过实验法解决平衡。要通过实验法解决平衡。绕非几何对称轴绕非几何对称轴 的的回转件，回转件，如曲轴、凸轮轴，例：双缸，可用如曲轴、凸轮轴，例：双缸，可用向量图解法定平衡质量，向量图解法定平衡质量，加工后加工后，可能不平，可能不平衡，衡，用实验法校正。用实验法校正。

6、78-2 刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡一一.质量分布在同一回转面内质量分布在同一回转面内（近似认为）（近似认为）静平衡静平衡结构：结构：b很小，很小，（d/b5）特点：特点：回转件具有质量回转件具有质量m1、m2、m3、mi，总质量，总质量m，质心，质心s。由于由于质心质心s不在回转轴上不在回转轴上，不平衡，不平衡，s在最下方时，静止，在最下方时，静止，静止时可显示不平衡，静止时可显示不平衡，称为静不平衡称为静不平衡。解决解决这类问题的这类问题的方法叫静平衡方法叫静平衡(单面平衡单面平衡) 。8等速等速 时，时，各偏心质量产生各偏心质量产生离心惯性力离心惯性力f1、f2、f3、 fi，不平

7、衡的平面不平衡的平面汇交力系，汇交力系，因因fi09平衡方法平衡方法加一平衡质量mb，产生fb与原惯性力系相平衡，即：离心力的向量和离心力的向量和=0f=fb+fi=0， f总离心力。fb=mbab； ab =rb2， fi=miai； ai =ri2，mb rb2 + miri2 =0mb rb+ miri=0 （8-2）；“质量向径”质径积；说明：质径积的向量和=0。例图8-1；mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0定定mb，应使，应使rbmb。10回转件静平衡的条件回转件静平衡的条件离心力的向量和离心力的向量和=0，或质径积的向量和，或质径积的向量和=0。单面平衡单面平衡在回转面上在

8、回转面上适当加（或减）一个适当加（或减）一个平衡质量平衡质量得平衡。得平衡。解题步骤解题步骤定定各偏心质量各偏心质量mi的位置和大小的位置和大小，按平衡条件按平衡条件列出质径积的向量方程列出质径积的向量方程，选选比例尺比例尺uw，用向量图解法，用向量图解法，求出求出平衡质平衡质径积径积mbrb，定定rb大小，定大小，定mb，定方向，从图中量取。，定方向，从图中量取。11说明说明图形比例，图形比例，取质径积比取质径积比例尺例尺uw=（kgm/mm），），作向量作向量 w1、w2、w3分别代分别代m1r1、m2r2、m3r3。wb+w1+w2+w3=0，封闭向量，封闭向量wb代表代表mbrb，mb

9、rb = uw wb（kgm）将将rb选大，使选大，使mb小些，小些，如在如在回转面上不允许安装回转面上不允许安装mb，另选另选两个平两个平衡校正面衡校正面t，t，安装，安装mb、mb(例图例图8-2)。wbw3w2w1b12mb、mbt，t内安装的平衡质量，内安装的平衡质量，rb、rb平衡质平衡质量量mb、mb质心质心的向径的向径，fb、fb、fb分分别是别是mb、mb、mb回转时的离心力，回转时的离心力，fb + fb = fb， fb l = fblmbrb+mbrb=mb rb mb rbl=mbrb ll=l+l13mbrb=（l/ l）mbrb mbrb=（l/ l ）mbrb如取

10、如取rb = rb =rb，mb =（l/ l）mbmb =（l/ l ）mb推论：任一质推论：任一质径积，可用任径积，可用任选选t，t内的内的两个两个 质质 径径 积积 代。代。 （8-4）14二二.质量分布不在同一回转面内质量分布不在同一回转面内（近似认为）（近似认为）动平衡动平衡结构：结构：b较大，较大，（d/b5）其质量分布在许多其质量分布在许多平行回转面内。平行回转面内。特点：特点：惯性力系是一个空间惯性力系是一个空间力系，惯性力及惯性力力系，惯性力及惯性力偶均不平衡。偶均不平衡。这不平衡在运动时，这不平衡在运动时，才完全显示，才完全显示，例；双缸内燃机曲轴，例；双缸内燃机曲轴， 时

11、离时离心力心力f1=-f2，（ f1=f2 ）惯性力平衡，惯性力平衡，但惯但惯性力偶不平衡，性力偶不平衡，称为称为动不平衡动不平衡。15惯性力平衡，惯性力平衡，但惯性力偶不平衡，但惯性力偶不平衡，称为称为动不平衡动不平衡。解决这类问解决这类问题的方法叫题的方法叫动平衡。动平衡。平衡方法平衡方法加（减）平衡质量，使加（减）平衡质量，使离心惯性力向量和离心惯性力向量和=0，並：並：惯性力偶矩向量和惯性力偶矩向量和=0。即：即： f=0 主矢等于零，主矢等于零， m=0 主矩矢等于零。主矩矢等于零。 fi不在同一回转面不在同一回转面力偶，力偶，力偶力偶按向量考虑。按向量考虑。16例：图例：图8-4已

12、知：已知：m1、m2、m3，r1、r2、r3，求平衡求平衡方法。方法。解：解：f1、f2、f3不不在同一回转面上，在同一回转面上，力和力偶均不平衡。力和力偶均不平衡。思路：思路：一个质径积可用两个平衡校正面一个质径积可用两个平衡校正面t、t内的两个质径积来代替。内的两个质径积来代替。1718选定选定t、t，把，把m1r1分解到分解到t、t上，用上，用m1r1 、m1r1代，代，取向取向径径r1= r1= r1，参照式（参照式（8-4），得以及同理得），得以及同理得： m1=（l1/l）m1， m1=（l1/l）m1，r1同；同；m2=（l2/l）m2， m2=（l2/l）m2，r2同同；m3=

13、（l3/l）m3， m3=（l3/l）m3，r3同；同；空间力系空间力系两个平面汇交力系平衡问题。两个平面汇交力系平衡问题。19t内加内加mb， mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0用向量图解法求出用向量图解法求出mbrb ，选，选rb ，定，定mb 。t内加内加mb，mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=020回转件动平衡条件离心惯性力向量和离心惯性力向量和=0，同时，同时，惯性力偶矩向量和惯性力偶矩向量和=0。即：即： f=0 主矢等于零，主矢等于零， m=0 主矩矢等于零。主矩矢等于零。在两个平衡校正面内分别适当在两个平衡校正面内分别适当加（减）一个加（减）一个平衡质量，可得平衡平衡质量，可得平衡双面平衡。双面平衡。解题步骤解题步骤定各定各mi的大小、位置；的大小、位置；选选t、t，将，将mi分解其上分解其上， mi mi + mi按平衡条件分别列出质径积的向量方程；按平衡条件分别列出质径积的向量方程；21按平衡条件分别列出质径积的向量方程；按平衡条件分别列出质径积的向量方程；选选uw，用向量图解法，求，用向量图解法，求mbrb、 mbrb 。选定选定rb、 rb ，定，定mb、 mb 。22说明说明选平衡校正面选平衡校正面t、t的原则的原