清华大学机械设计系统方案设计第十一章 机械的平衡

1、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 平面机构的平衡设计11.1 平衡的分类和平衡方法一、机械平衡的分类 机械的平衡: 研究机械中惯性力的变化规律， 并设法使惯性力和惯性力矩得到平衡。分类：1、回转构件的平衡 （1）刚性转子的平衡 （2）挠性转子的平衡 2、机构在机架上的平衡11)75. 06 . 0()75. 06 . 0(eennnn11.1 平衡分类和平衡方法二、机械平衡的方法1.平衡设计:在机械的设计阶段,除了要保证其满足工作要求及制造工艺要求外,还要在结构上采取措施消除或减少产生有害振动的不平衡惯性力。2.

2、 平衡试验: 在机械制造出来以后，由于非设计方面的原因影响，需通过试验的方法加以平衡。11.2 刚性转子的平衡设计一、静平衡设计:1概念： 对于静不平衡的转子（d / b5,径宽比大于5），可近似地认为质量都分布在同一个回转平面内。若存在不平衡，则是由于转子的质心不在其回转轴线上，这种不平衡状态在转子静止时即可显示出来，这种不平衡为静不平衡。2 静平衡方法(1)静平衡的条件: 分布在转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零, 或质径积的向量和为零. (2)对于静不平衡的转子，都只需在回转平面内加一个适当的配重，即可达到平衡，或者在应加配重的相反方向减去一个配重。静平衡设计方法1 转化为平面汇

3、交力系的平衡问题 , 可用图解法和解析法. 2 确定平衡质量和位置 , 用质径积表示 .3 质径积: 质量与向径的乘积 . 4 见书中图11.1 式11.2 11.2 刚性转子的平衡设计二、动平衡设计 对于d/b5转子，由于其轴向宽度较大，就不能近似地认为其质量分布在同一个回转平面内。偏心质量随机地分布在不同的回转平面内。即使整个转子的质心S位于回转轴线上，但由于各偏心质量所产生的离心惯性力作用在相距较远的不同回转平面内，因而产生惯性力偶矩。所以它还是不平衡的。这种不平衡状态只有当转子转动时才能显示出来，因而称为动不平衡。11.2 刚性转子的平衡设计二、动平衡设计结论： 1 动平衡的条件: 当

4、转子转动时，转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。 2 对于刚性转子，不论它有多少个偏心质量，都只需在任意的两个平衡平面内各添加（或减去）一个适当的平衡质量，可使转子获得动平衡，需加平衡质量的最少数目为2，故动平衡又称双面平衡。3 达到平衡的转子也一定是静平衡；反之，达到静平衡的转子则不一定是动平衡。T T11.3 刚性转子的平衡试验 经过平衡设计的刚性转子在理论上是完全平衡的，但是由于制造和装配误差机材质不均匀等原因，实际生产出来的转子在运转时还会出现不平衡现象，需要用试验的方法进行平衡。 静平衡试验 动平衡试验11.4 平面机构的平衡设计 一、平面机

5、构惯性力的平衡条件:二、机构惯性力的完全平衡三、机构惯性力的部分平衡11.4 平面机构的平衡设计一、平面机构惯性力的平衡条件: 欲使总惯性力 F = 0，只有设法使总质心S静止不动。11.4 平面机构的平衡设计二、机构惯性力的完全平衡1. 调整机构质心位置法： 质量替代法：将构件的质量简化成几个集中质量，并使它们所产生的力学效应与原构件所产生的力学效应完全相同。 所有替代质量之和2. 对称布置法：11.4 平面机构的平衡设计三、机构惯性力的部分平衡1. 加平衡质量法2. 近似对称布置法：3. 加平衡机构法挠性转子的平衡 挠性转子：工作转速高于一阶临界转速，其旋转轴线挠曲变形不可忽略的转子。 特点： 1 较大的弯曲变形、较大的离心惯性力。 2 在某一转速下，离心惯性力得到平衡只是减少了转子的支承反力；在其它转速下，不一定平衡。 3 在平衡离心惯性力同时，还要尽量消除动挠度。机构的平衡 特点：一般存在往复运动或平面复合运动构件。其惯性力和惯性力矩不可能在构件内部平衡。 将所有构件上的惯性力和惯性力矩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