机械平衡-动平衡

1、机械的平衡机械的平衡不平衡的危不平衡的危害害 机械在运转过程中，构件上的机械在运转过程中，构件上的大小方向始终变化的大小方向始终变化的不平衡惯性力不平衡惯性力将对机构中的运动副产生附加动压力，其将对机构中的运动副产生附加动压力，其不良后果：不良后果：平衡问题在高速、重型及精密机械中尤为突出平衡问题在高速、重型及精密机械中尤为突出 增加运动副的摩擦和磨损，降低机械的使用寿命增加运动副的摩擦和磨损，降低机械的使用寿命 产生有害的振动，使机械的工作性能恶化产生有害的振动，使机械的工作性能恶化 降低机械效率降低机械效率因叶轮没有平衡好，电风扇出现振动现象因叶轮没有平衡好，电风扇出现振动现象机械的平衡机

2、械的平衡不平衡的危不平衡的危害害 磨床砂轮没有平衡好，产生振动，影响加工质量磨床砂轮没有平衡好，产生振动，影响加工质量机械的平衡机械的平衡不平衡的危不平衡的危害害 工作转速高于一阶临界转工作转速高于一阶临界转速，其回转轴的挠曲变形速，其回转轴的挠曲变形不可忽略的转子的平衡不可忽略的转子的平衡工作转速低于一阶临界工作转速低于一阶临界转速，其回转轴的挠曲转速，其回转轴的挠曲变形可忽略不计的转子变形可忽略不计的转子的平衡的平衡机械平衡的目的机械平衡的目的 对惯性力对惯性力( (矩矩) )加以平衡，加以平衡，以消除或减轻以消除或减轻惯性力惯性力( (矩矩) )的的不良影响，不良影响，从而减轻机械振动，

3、改善机械工作性能，提从而减轻机械振动，改善机械工作性能，提高机械工作质量、延长机械使用寿命、减轻噪声污染高机械工作质量、延长机械使用寿命、减轻噪声污染。机械平衡的内容与分类机械平衡的内容与分类转子的平衡转子的平衡机构平衡机构平衡刚性转子的平衡刚性转子的平衡挠性转子的平衡挠性转子的平衡转子转子 绕固定轴转动的构件，绕固定轴转动的构件，其惯性力和惯性力矩的平衡其惯性力和惯性力矩的平衡问题称为转子的平衡问题称为转子的平衡机构中各运动构件惯性力的合力和合力偶矩在机架上的平衡机构中各运动构件惯性力的合力和合力偶矩在机架上的平衡机械的平衡机械的平衡机械平衡的方法机械平衡的方法 平衡设计（计算）平衡设计（计

4、算） 平衡试验平衡试验 在机械设计阶段，除保证工作要求、制造工艺要在机械设计阶段，除保证工作要求、制造工艺要求外，结构上还要考虑减少和消除不平衡惯性力问题求外，结构上还要考虑减少和消除不平衡惯性力问题,将转子设计成平衡的。将转子设计成平衡的。 经过平衡设计的机械，虽然理论上达到了平衡，经过平衡设计的机械，虽然理论上达到了平衡，但由于制造不精确、材料不均匀及安装误差等非设计但由于制造不精确、材料不均匀及安装误差等非设计因素，还可能不平衡，需再经平衡试验解决。因素，还可能不平衡，需再经平衡试验解决。机械的平衡机械的平衡DbDb刚性转子的平衡计算刚性转子的平衡计算( (设计设计) ) 刚性转子的平衡

5、刚性转子的平衡动平衡动平衡静平衡静平衡 (单面平衡单面平衡)(双面平衡双面平衡)2 . 0 Db2 . 0 Db机械的平衡机械的平衡DbFI为空间力系为空间力系平衡措施：使平衡措施：使总惯性力为零总惯性力为零平衡措施：使平衡措施：使总惯性总惯性力和总惯性力矩为零力和总惯性力矩为零FI为平面汇为平面汇交力系交力系刚性转子的平衡计算刚性转子的平衡计算( (设计设计) ) 刚性转子的平衡刚性转子的平衡动平衡动平衡静平衡静平衡 (单面平衡单面平衡)(双面平衡双面平衡)2 . 0 Db2 . 0 Db机械的平衡机械的平衡刚性转子的刚性转子的静平衡计算静平衡计算 (单面平衡单面平衡)静平衡静平衡 对于轴向

6、尺寸较小的盘状转子，例如齿轮、盘形凸轮、对于轴向尺寸较小的盘状转子，例如齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮及叶轮等，它们的不平衡质量可以视为分布在同一回带轮、链轮及叶轮等，它们的不平衡质量可以视为分布在同一回转平面内，各不平衡质量产生的惯性力为平面汇交力系。只需平转平面内，各不平衡质量产生的惯性力为平面汇交力系。只需平衡各偏心质量产生的惯性力衡各偏心质量产生的惯性力( (无惯性力矩无惯性力矩) )。Db平衡措施：平衡措施：使使总惯性力为零总惯性力为零2 . 0 Db机械的平衡机械的平衡Db刚性转子的刚性转子的动平衡计算动平衡计算 (双面平衡双面平衡)Fi为空间力系为空间力系平衡措施：使平衡措施：使总惯

7、性力总惯性力和总惯性力矩为零和总惯性力矩为零 其偏心质量分布不在同一回转平面内，而分布在多其偏心质量分布不在同一回转平面内，而分布在多个不同的回转平面内。既使转子的质心位于回转轴上，个不同的回转平面内。既使转子的质心位于回转轴上，也将产生不可忽略的惯性力矩，这种状态只有在转子也将产生不可忽略的惯性力矩，这种状态只有在转子转动时才能显示出来，故称为动不平衡。转动时才能显示出来，故称为动不平衡。质心位于质心位于回转轴上回转轴上2 . 0 Db机械的平衡机械的平衡经过动平衡的回转件一定是静平衡的，经过动平衡的回转件一定是静平衡的，静平衡的回转件不一定是动平衡的。静平衡的回转件不一定是动平衡的。质心位

8、于质心位于回转轴上回转轴上机械的平衡机械的平衡静平衡试验法静平衡试验法刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验机械的平衡机械的平衡试验时将转子放到已调好的水平轨道上，如果转子不平衡，则偏心引起试验时将转子放到已调好的水平轨道上，如果转子不平衡，则偏心引起的重力矩将使转子在轨道上滚动。当转子停止时，转子质心必处于轴心正下的重力矩将使转子在轨道上滚动。当转子停止时，转子质心必处于轴心正下方。这时，在轴心的正上方任意半径处加一适当平衡质量，再轻轻拨动转子。方。这时，在轴心的正上方任意半径处加一适当平衡质量，再轻轻拨动转子。这样经过反复几次试加平衡质量，直到转子在任何位置都能达到随意平衡时，这样经过反复几

9、次试加平衡质量，直到转子在任何位置都能达到随意平衡时，即完成转子静平衡试验。即完成转子静平衡试验。导轨式静平衡架导轨式静平衡架圆盘式静平衡架圆盘式静平衡架机械的平衡机械的平衡刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验圆盘式静平衡架圆盘式静平衡架动平衡实验动平衡实验利用动平衡试验机进行利用动平衡试验机进行机械的平衡机械的平衡刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验转子的许用不平衡量转子的许用不平衡量 经过经过平衡设计平衡设计和和实验实验的转子，其不平衡量的转子，其不平衡量已大大减少，但无论如何也不可能使其平衡量已大大减少，但无论如何也不可能使其平衡量为零，即仍有可能存在微量不平衡。为零，即仍有可能存在微量

10、不平衡。 在实际工作中过高的要求也是不必要的。在实际工作中过高的要求也是不必要的。因此，对不同工作条件的转子，国际标准化组因此，对不同工作条件的转子，国际标准化组织制定了各种典型转子的平衡等级和许用不平织制定了各种典型转子的平衡等级和许用不平衡量。衡量。机械的平衡机械的平衡平面机构的平衡平面机构的平衡 绕定轴转动的构件，在运动中所产生的惯性力和惯绕定轴转动的构件，在运动中所产生的惯性力和惯性力矩可以在构件本身加以平衡。性力矩可以在构件本身加以平衡。 而对机构中作而对机构中作往复运动和平面复合运动往复运动和平面复合运动的构件，这的构件，这些运动构件的总惯性力和总惯性力矩不能在构件本身些运动构件的

11、总惯性力和总惯性力矩不能在构件本身加以平衡，必须对整个机构设法平衡，以便消除机构加以平衡，必须对整个机构设法平衡，以便消除机构在机座上的动压力。在机座上的动压力。 在实际平衡计算中，在实际平衡计算中，总惯性力矩总惯性力矩对机座的影响应对机座的影响应当与外加的驱动力矩和阻抗力矩一起研究。这里只讨论当与外加的驱动力矩和阻抗力矩一起研究。这里只讨论总惯性力的平衡问题。总惯性力的平衡问题。平衡条件：机构总质心平衡条件：机构总质心 S 静止不动。静止不动。机械的平衡机械的平衡平衡方法：平衡方法：设计机构时，通过其构件的合理布置、加平设计机构时，通过其构件的合理布置、加平 衡质量或加平衡机构等方法来使机构

12、的惯性力得到完全衡质量或加平衡机构等方法来使机构的惯性力得到完全或部分地平衡。或部分地平衡。完全平衡完全平衡利用机构对称布置利用机构对称布置 由于机构各构件的尺寸和质量对称，使惯性力在曲柄的回转由于机构各构件的尺寸和质量对称，使惯性力在曲柄的回转中心处所引起的动压力完全得到平衡。但是这样将使机构的体积中心处所引起的动压力完全得到平衡。但是这样将使机构的体积大为增大。大为增大。机械的平衡机械的平衡加平衡质量法加平衡质量法 在下图所示的曲柄摇杆机构中，为了进行平衡，将机构中连在下图所示的曲柄摇杆机构中，为了进行平衡，将机构中连杆的质量分别用连杆两端铰链处的质量代换。对于曲柄和摇杆则杆的质量分别用连

13、杆两端铰链处的质量代换。对于曲柄和摇杆则在其延长线上各加一平衡质量分别与其质量和连杆铰链的代换质在其延长线上各加一平衡质量分别与其质量和连杆铰链的代换质量相平衡，使其质心分别移到固定铰链处，机构的惯性力即得到量相平衡，使其质心分别移到固定铰链处，机构的惯性力即得到平衡。这种平衡方法主要缺点是由于配置了几个平衡质量使机构平衡。这种平衡方法主要缺点是由于配置了几个平衡质量使机构质量大大增加，尤其是把平衡质量装在连杆上更为不便。质量大大增加，尤其是把平衡质量装在连杆上更为不便。机械的平衡机械的平衡部分平衡部分平衡部分平衡是平衡机构总惯性力的一部分。部分平衡是平衡机构总惯性力的一部分。 近似对称布置法近似对称布置法 当曲柄转动时，两个滑块的加速度方向相反，它当曲柄转动时，两个滑块的加速度方向相反，它们的惯性力也相反可以相互平衡。但由于运动规律不们的惯性力也相反可以相互平衡。但由于运动规律不完全相同，所以只能部分平衡。完全相同，所以只能部分平衡。 机械的平衡机械的平衡加平衡质量法加平衡质量法 利用质量代换法将连杆的质量分别转换到曲柄和滑利用质量代换法将连杆的质量分别转换到曲柄和滑块处，对于曲柄同样在延长线上加一平衡质量使曲柄的块处，对于曲柄同样在延长线上加一平衡质量使曲柄的质心转换到固定铰链处，使其达到平衡。对于滑块惯性质心转换到