第五章机械平衡

第五章机械平衡第一页，共十四页，2022年，8月28日第一节机械平衡目的及内容机械设计基础第二页，共十四页，2022年，8月28日一、机械平衡目的惯性力和惯性力矩的大小和方向随机械运转作同期性变化，将使机械及其基础产生强迫振动，当其频率接近机械固有频率或与之成倍数时会产生共振，引起不良后果。惯性力对运动副产生附加动压力，增加运动副中的摩擦，降低效率，加剧零件的磨损和疲劳。12目的：消除或减少在机械运转中构件产生的不平衡惯性力及惯性力矩。改善工作性能并延长机械的使用寿命机械平衡：消除惯性力与惯性力矩的影响。机械设计基础第三页，共十四页，2022年，8月28日转子平衡：绕固定轴回转件的惯性力和惯性力矩的平衡。刚性回转件平衡：忽略惯性力引起弹性变形。静平衡（重点介绍）动平衡挠性回转件平衡：考虑弹性变形引起的不平衡因素机构平衡：机构中各构件惯性力和惯性力矩在机座上的平衡12二、机械平衡的分类机械设计基础第四页，共十四页，2022年，8月28日第二节转子的平衡机械设计基础第五页，共十四页，2022年，8月28日一、刚性回转件的平衡静平衡定义：当转子的质量可以认为是分布在同一回转面内时（宽径比b/d≤1/5）当该回转件等角速转动时，这些质量产生的惯性力表现为离心力，形成平面汇交力系。

原理：平面汇交力系原理利用加（减）配重的方法，使重心与回转轴线重合，使ΣFi=0。12

条件：分布于回转件上的各质径积之矢量和为零。Σmiri=03机械设计基础第六页，共十四页，2022年，8月28日

如图，转子上有不平衡质量m1、m2、m3，其质心在同一转动平面内，向径分别为r1、r2、r3，当转子以角速度ω转动时，3个质量所产生的离心惯性力和不为零，则构件为静不平衡转子。欲使之达到平衡，在转子上加上（减去）产生惯性力F=mω2r的一个平衡质量m，向径为r，使之成为平衡力系，即：

=0mr+m1r1+m2r2+m3r3=0式中：质量×向径=质径积结论：对任何静不平衡转子，无论有多少个偏心质量，只要所加（减）的平衡质量所产生的离心惯性与原有的质量所产生的离心惯性力构成平衡力系，可达到静平衡的目的。链接P2P1P3Pb机械设计基础第七页，共十四页，2022年，8月28日动平衡定义：转子的质量分布不能近似认为位于同一回转面内，而应看作分布于沿轴向的许多互相平行的回转面内。原理：将空间力系转化为平面汇交力系，再用加（减）配重平衡。使ΣFi=0，ΣMi=0。

条件：各偏心质量所产生的离心惯性力矢量和以及这些惯性力所构成的惯性力偶矩矢量和均为零。即ΣFi=0，ΣMi=0。

123机械设计基础第八页，共十四页，2022年，8月28日如图，设有m1、m2为Ⅰ、Ⅱ两个不同回转面内的质量，r1、r2分别为各质心到回转轴线的距离，当转轴以角速度ω回转时，各质量产生的离心惯性力F1=m1ω2r1，F2=m2ω2r2

F1=F1/+F1//F2=F2/+F2//F1/(L-l1)=F1//l1F2/(L-l2)=F2//l2ⅠⅡm1/r1/+m2/r2/+m/r/=0

m1//r1//+m2//r2//+m//r//=0

ⅠⅡF1F2F2//F2//F1//F1//F1/F1/F2/F2/Fb/Fb//Fb//Fb/mb2机械设计基础第九页，共十四页，2022年，8月28日结论：一个回转件的动平衡问题可以简化为两个回转面内的静平衡问题。结论：动平衡可使回转件产生的不平衡惯性力和惯性力偶全部得到平衡；静平衡可使回转件产生的不平衡惯性力得到平衡，而惯性力偶不能平衡。即：动平衡回转件一定静平衡，而静平衡回转件不一定动平衡。机械设计基础第十页，共十四页，2022年，8月28日二、转子的平衡实验转子静平衡实验12转子动平衡实验传感器解算电路放大器转子光电头鉴相器质径积大小质径积向位机械设计基础第十一页，共十四页，2022年，8月28日第三节转子平衡精度机械设计基础第十二页，共十四页，2022年，8月28日表示方法：转子许用不平衡量A=mm/s定义：转子平衡效果的优良程度。[r]——回转件许用偏心距，μm。A共分为11级，值越大，回转件的平衡精度越低。机械设计基础第十三页，共十四页，2022年，8月28日例：如图所示，某叶轮质量m=30kg，工作转速n=1