第8章回转件的平衡

1、机械设计基础机械设计基础第第8章章 回转件的平衡回转件的平衡8.1 机械平衡的目的及内容机械平衡的目的及内容8.1.1 机械平衡的目的机械平衡的目的 机构运转时构件上将产生惯性力和惯性力矩，它们机构运转时构件上将产生惯性力和惯性力矩，它们在机构各运动副中引起动压力，并传到机架上，当机器在机构各运动副中引起动压力，并传到机架上，当机器不平衡时，将使整个机构发生振动，引起工作机构精度不平衡时，将使整个机构发生振动，引起工作机构精度和可靠性下降、零件的磨损和疲劳以及噪声，严重时，和可靠性下降、零件的磨损和疲劳以及噪声，严重时，将引起机构的共振，损坏设备。将引起机构的共振，损坏设备。 尽量消除附加动压

2、力，减轻有害的机械振动现象，尽量消除附加动压力，减轻有害的机械振动现象，以改善机器工作性能和延长使用寿命。以改善机器工作性能和延长使用寿命。 8.1.2 机械平衡的内容机械平衡的内容 将其质量重新分布，使其产生的惯性力构成一个平衡将其质量重新分布，使其产生的惯性力构成一个平衡力系。包括刚性回转件的平衡和挠性回转件的平衡两方面，力系。包括刚性回转件的平衡和挠性回转件的平衡两方面，本章只介绍前者。本章只介绍前者。 使所有构件上的惯性力、惯性力矩可用在机架上的合使所有构件上的惯性力、惯性力矩可用在机架上的合力和合力偶矩来替代，从而可以在机架上进行平衡。力和合力偶矩来替代，从而可以在机架上进行平衡。

3、1. 回转件的平衡回转件的平衡2. 机架上的平衡机架上的平衡8.2.1 回转件的静平衡回转件的静平衡（质量分布在同一回转面（质量分布在同一回转面内）内） 当宽度当宽度b与直径与直径D之比之比 b / D0.2时，转子中的各不平衡因时，转子中的各不平衡因素可近视认为发生在垂直于回转轴线的同一平面内，而且这种素可近视认为发生在垂直于回转轴线的同一平面内，而且这种不平衡现象在转子静止时即可表现出来，称其为静不平衡。对不平衡现象在转子静止时即可表现出来，称其为静不平衡。对其进行的平衡称谓其进行的平衡称谓静平衡。静平衡。8.2 回转件的平衡计算回转件的平衡计算1. 回转质量可以安装在回转平面内的静平衡计

4、算回转质量可以安装在回转平面内的静平衡计算120iibFFFF=+= 惯性力表现惯性力表现为离心力，构成同为离心力，构成同一平面内汇交于回一平面内汇交于回转中心的汇交力系。转中心的汇交力系。如果平衡，合力为如果平衡，合力为零。零。F总惯性力总惯性力120iibFFFF=+=bbrm-质径积质径积分布于该回转件上各个质量的离心力的分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零或质径积的矢量和为零。合力等于零或质径积的矢量和为零。2ii iFm r=1 12 20b bmem rm rm r=+=得：得：静平衡条件：静平衡条件：由由结合结合-总质心矢径总质心矢径ebbbbbFFFFlFl+= 当在所

5、需平衡的回转平面上无法按装平衡质量时，必须在当在所需平衡的回转平面上无法按装平衡质量时，必须在另外两个回转平面内分别安装平衡质量使回转件达到平衡。另外两个回转平面内分别安装平衡质量使回转件达到平衡。2. 回转质量无法安装在回转平面内的静平衡计算回转质量无法安装在回转平面内的静平衡计算 当选定回转半径后，即可求出相应的平衡质量。当选定回转半径后，即可求出相应的平衡质量。bbbbb bbbbbmrmrm rmrlmrl+= bbb bbbb blmrm rllmrm rl= m1=1.5kg， m2=0.8kg， r1=140mm，r2=180mm， rb=140mm，去重平衡，求，去重平衡，求m

6、b的大小和方位。的大小和方位。Mb=1kg，方位用图表示，方位用图表示课堂练习题课堂练习题1注意：安装方向，位置，大小，加重还是去重注意：安装方向，位置，大小，加重还是去重m1=10kg， m2=15kg， m3=10kg，r1=50mm，r2=100mm， r3=70mm，求平衡质径积，求平衡质径积rbmb的大小和方位。的大小和方位。1513kgmm，277.6课堂练习题课堂练习题2 当当b/D0.2时，回时，回转件的质量不能视为转件的质量不能视为分布在同一平面内。分布在同一平面内。有时不同平面内的不有时不同平面内的不平衡量在静止时并不平衡量在静止时并不显示出来，只有在转显示出来，只有在转动

7、时才能显示，称这动时才能显示，称这种不平衡为动不平衡，种不平衡为动不平衡，对其进行的平衡称谓对其进行的平衡称谓动平衡动平衡。8.2.2 回转件的动平衡计算回转件的动平衡计算 （质量分布不在同一回转面内）（质量分布不在同一回转面内） 此时此时,在一个回转平面内按装平衡质量无法解决平衡问在一个回转平面内按装平衡质量无法解决平衡问题，必须在两个任选的回转平面内分别安装平衡质量使回转题，必须在两个任选的回转平面内分别安装平衡质量使回转件达到平衡。件达到平衡。1. 动平衡计算动平衡计算平面平面1、2、3内的质量内的质量m1、m2、m3分别用任选的两个回分别用任选的两个回转平面转平面T 、T内质量内质量m

8、1 、m2 、m3 和和m1、m2、m3来替代。来替代。111mllm 111mllm 222mllm 222mllm 333mllm 333mllm 1 12 23 31 1223300b bbbm rm rm rm rmrmrmrmr 即：即：brbm选定选定 、br ，计算，计算 、bm 分别分别T 、T在按质量分布在同一回转平面内的情况解决不在按质量分布在同一回转平面内的情况解决不平衡问题。平衡问题。12312300bbFFFFFFFF0 00000b bbbm rm rmrmr 如右图，若在如右图，若在T 、T内，分别内，分别沿沿rb 、rb相反的方向相反的方向r0 、r0加上质量加

9、上质量m0 、m0，以代替原，以代替原来的不平衡质量来的不平衡质量m1、m2、m3，并满足下式，则该回转件同样并满足下式，则该回转件同样可以得到平衡。可以得到平衡。 因此，原来质因此，原来质m1、m2、m3所引起的不平衡可以看作任选所引起的不平衡可以看作任选两回转平面内的不平衡质量两回转平面内的不平衡质量m0 、m0所产生。单靠在某一平所产生。单靠在某一平面内进行静平衡，回转件在轴平面内必然存在一个不平衡的面内进行静平衡，回转件在轴平面内必然存在一个不平衡的 离心合力偶存在，回转件得不到完全平衡。离心合力偶存在，回转件得不到完全平衡。 对于动不平衡的转子，无论其具有多少个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，要在选