机械原理 课件 6 回转件平衡

1、电风扇电风扇 砂轮机砂轮机rFw w例：例：设偏心质量设偏心质量m=10kg，偏心距，偏心距r =1mm，w w=314 rad/s惯性力惯性力：F = mrw w2=10 1x10-3 3142=986 N重重 量：量：G = mg=10 9.8=98 N可见可见 ：FG, w w F 惯性力的方向随构件的转动而作周期性变化惯性力的方向随构件的转动而作周期性变化定轴转动、往复直线运动、平面运动（都有惯性力或惯性力偶定轴转动、往复直线运动、平面运动（都有惯性力或惯性力偶) v不平衡后果：不平衡后果：v产生附加动压力产生附加动压力 摩擦摩擦 、磨损、磨损 、效率、效率 、振动噪音、振动噪音 .

2、.v影响机械的工作精度、可靠性、寿命影响机械的工作精度、可靠性、寿命. .v造成破坏性事故造成破坏性事故.平衡的目的平衡的目的 消除或减少惯性力的影响消除或减少惯性力的影响平衡方法平衡方法1 1、平衡设计、平衡设计v设计阶段从结构上采取措施，进行平衡设计设计阶段从结构上采取措施，进行平衡设计2 2 、平衡试验、平衡试验v零件加工好后，通过试验的方法加以平衡零件加工好后，通过试验的方法加以平衡.主要作用是补偿误差主要作用是补偿误差 机械平衡的分类机械平衡的分类1. 刚性转子的静平衡刚性转子的静平衡对长径比对长径比1/5的构件，作单面平衡（平面汇交力系）的构件，作单面平衡（平面汇交力系）m3m1m

3、2FI1FI2FI3mFI.3. 挠性转子的平衡挠性转子的平衡4. 机构的平衡机构的平衡 (机构在机架上的平衡机构在机架上的平衡) 往复直线运动的构件和复杂平面运往复直线运动的构件和复杂平面运动的构件动的构件2. 刚性转子的动平衡刚性转子的动平衡对长径比对长径比1/5的构件，作双面平衡（空间力系）的构件，作双面平衡（空间力系） 例如例如:机床的主轴、发动机曲轴机床的主轴、发动机曲轴.（平衡设计）（平衡设计） 一、质量分布在同一回转面上（静平衡）一、质量分布在同一回转面上（静平衡）惯性力为平面汇交力系惯性力为平面汇交力系w wm1m2m3m4F2F3F1F4r1r2r3r4mbrb2w wiii

4、rmF 其合力其合力0iF 平衡方法：平衡方法：在转子上加一平衡质量在转子上加一平衡质量mb, 使使0 biFFFFb220i ib bm rm rwwb bi im rm r 质径积质径积ii iWm r.F1F2F4F3例 Fb 例例 题题 在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内, ,其其质量及回转半径分别为质量及回转半径分别为m m1 1=5kg, m=5kg, m2 2=7kg, m=7kg, m3 3=8kg, m=8kg, m4 4=10kg; =10kg; r r1 1=r=r4 4=10cm, r=10cm, r

5、2 2=20cm, r=20cm, r3 3=15cm, =15cm, 方位如图所示。又设平衡质量的回方位如图所示。又设平衡质量的回转半径转半径r rb b=15cm=15cm。试求平衡质量的大小及方位。试求平衡质量的大小及方位。m1m2m3m4解：根据平衡条件有解：根据平衡条件有0b bi im rm r取取 W=5kgcm/mm，作质径积多边形，作质径积多边形W1W2W3W4Wb W=5kgcm/mm805.33()15b bbbm rmkgrb145b.动平衡 量得量得Wb=16mm即即mb rb= WWb=80kgcmmbF2m1m2SF1F2F1二、质量分布不在同一回转面内（动平衡）

6、二、质量分布不在同一回转面内（动平衡）v实例：电动机的转子、汽轮机的转子、多缸内燃机曲轴实例：电动机的转子、汽轮机的转子、多缸内燃机曲轴满足静平衡条件满足静平衡条件但但离心惯性力偶矩离心惯性力偶矩 ( (颠覆力矩颠覆力矩) )不平衡不平衡 m3m1m2123ABC4.也不能分割成若干个静平衡问题也不能分割成若干个静平衡问题 作用于构件上某点的力作用于构件上某点的力 F，可，可向构件上任意另两点分解。向构件上任意另两点分解。m3m1m2 力的等效原理力的等效原理 (力的分解原理力的分解原理)FFFLLLFFF 力的效果相同力的效果相同力矩的效果相同力矩的效果相同LFLFLFLF.231123m2

7、m1m3r2r1r3.231123m2m1m3r2r1r3IIIF2IF3IF2 IIF3 IIF1IF1 IILl1l2l3平衡基面平衡基面动平衡设计概述动平衡设计概述.取两个平衡基面取两个平衡基面 把不平衡质量等效到两个平衡基面上把不平衡质量等效到两个平衡基面上 分别在两个平衡基面上做静平衡分别在两个平衡基面上做静平衡 等效原理0FLFLFFFFBBAABA理论依据：集中力可等效为两平行平面上的两个力理论依据：集中力可等效为两平行平面上的两个力 LLFFBALLFFABLmrLrmBAALmrLrmABB集中力在外侧等效系统等效系统取定取定 r 可求可求 m原系统原系统 离心力离心力F可等

8、效为可等效为两平行平面上的两个力两平行平面上的两个力 FA和和 FB取向上为正取向上为正 0FLFLFFFFBBAABAABABABBALLFLFLLFLF取两个平衡基面取两个平衡基面 把不平衡质量等效到两个平衡基面上把不平衡质量等效到两个平衡基面上 分别在两个平衡基面上做静平衡分别在两个平衡基面上做静平衡 231123m2m1m3r2r1r3IIIm2Ir2Im3Ir3Im2IIr2IIm3IIr3IIm1Ir1Im1IIr1IIrbImb IPIrbIImb IIFIILl1l2l3WIW1IW2IW3IW2IIW3IIW1IIWIImbIrbI=WI WmbIIrbII=WII W动平衡

9、设计动平衡设计LmrLrmBAALmrLrmABB两类问题 在这个面上做静平衡在这个面上做静平衡在这个面上做静平衡在这个面上做静平衡包含静平衡条件包含静平衡条件 惯性力分解惯性力分解 惯性力平衡惯性力平衡 分清两类问题分清两类问题 总结 动平衡结论动平衡结论v 动平衡的条件：动平衡的条件：转子上各个质量所产生的空间惯性力系的转子上各个质量所产生的空间惯性力系的合力及合力偶均为零合力及合力偶均为零v对于动不平衡的刚性转子，只要分别在选定的两个平面内对于动不平衡的刚性转子，只要分别在选定的两个平面内各加适当的平衡质量，就能达到完全平衡。各加适当的平衡质量，就能达到完全平衡。即要使转子达即要使转子达

10、到动平衡，所需加的平衡质量的最少数量为到动平衡，所需加的平衡质量的最少数量为2。故动平衡又故动平衡又称双面平衡称双面平衡v由于动平衡同时满足静平衡的条件，故经过动平衡的转子由于动平衡同时满足静平衡的条件，故经过动平衡的转子一定一定静平衡；反之，经过静平衡的转子静平衡；反之，经过静平衡的转子不一定不一定是动平衡的是动平衡的实验方法 静平衡实验静平衡实验 CDAB动平衡机动平衡机做实验做实验 平衡标准 许用不平衡量：允许剩余的偏心量许用不平衡量：允许剩余的偏心量 惯性力平衡的标准惯性力平衡的标准 许用偏心等级：许用偏心等级：G=ew w （mm/s）G G 转子类型转子类型 1600 1600 大型两冲程发动机曲轴大型两冲程发动机曲轴 6.3 6.3 风扇、飞轮、机床风扇、飞轮、机床1 1 磁带录音机和照相机驱动轴磁带录音机和照相机驱动轴, , 磨床驱动轴磨床驱动轴 例 r 已知：机床主轴转速已知：机床主轴转速n=1000rpm，质量，质量m=10kg, LA=100mm LB=200mm. 平衡精度平衡精度G=6.3(mm/sec) G=ew w （mm/s）求：计算平衡基面求：计算平衡基面A和和B上的上的许用质径积许用质径积 允许遗留的不平衡量【允许遗留的不平衡量【me】 解：解： BAmemem