《机械原理》第十章-平面机构的平衡

第十章

平面机构平衡§10-1平衡的目的和分类§10-2刚性回转件的平衡§10-3刚性回转件的平衡实验法§10-4挠性回转件的平衡概述§10-5机架上的平衡一、研究机构平衡的目的消除附加动压力，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.平衡条件惯性力及惯性力偶矩矢量和为0表达式§10-1平衡的目的和分类机器运转时构件产生惯性力和惯性力偶矩引起运动副中的动压力并产生周期性变化，不平衡时使整个机器发生振动引起工作精度和可靠性下降零件磨损和疲劳以及有害人体的噪声，或者产生共振。二、平衡的分类1、转子平衡绕固定轴回转构件的惯性力平衡,称为回转件（转子）的平衡。电动机、发电机、离心机的双杆回转机构刚性回转件挠性回转件2、机架上的平衡机构各构件的惯性力和惯性力偶矩在机架上的平衡简称机架上的平衡。一、质量分布在同一回转面内若不平衡则力系的合力不等于零，将产生轴承内的附加动压力和周期性机械振动。若要平衡则在同一回转面内加一质量或减一质量使：总惯性力＝加减质量产生的惯性力＋原有质量的惯性力＝0……质径积＝0§10-2刚性回转件的平衡对于绕固定轴线转动的刚性回转件，若已知组成该回转件的各个质量的大小和分布位置，则可用力学的方法求出所需平衡质量的大小和位置，以确定回转件达到平衡的条件。静平衡的条件：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。静平衡：当回转件等速转动时产生的惯性力构成一个平面汇交力系，且合力为零。当时单缸曲轴二、质量分布不在同一回转面内适用条件：轴向宽度较大的回转件(d/b<5)如多缸发动机的曲轴、电动机转子、汽轮机的转子以及一些机床的主轴等。原因：各部分质量的惯性力组成空间力系。

原平面1，2，3内的偏心质量m1,m2,m3被平面T’、T”内的平衡质量m’b和m”b所平衡。设回转件的不平衡质量分布在1、2、3三个回转面内依次以m1、m2、m3表示他们的回转矢径各为r1、r2、r3。T’、T”称为平衡平面或校正平面（距离是l)。动平衡：不平衡质量分布的回转面的数目为任意时，回转件产生惯性力为空间力系，并且合力和合力偶矩都为零。动平衡条件：分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零；同时离心力所引起的力偶的合力偶矩也等于零。动平衡只需要两个平衡平面（任选）需加平衡质量的最少数目为2动平衡同时满足静平衡条件一、静平衡试验法适用构件：圆盘形转子d/b>5工具：静平衡架导轨式圆盘式原理：静平衡←→随遇平衡不平衡←→滚动——停下时质心最低——试验—§10-3刚性回转件的平衡实验法二、动平衡试验法适用构件：一般转子d/b<5工具：动平衡试验机原理：由传感器5、6拾取的振动信号，解算出两个平衡平面中的平衡质量的大小及方位三、回转件的许用不平衡量及平衡精度许用不平衡量

单位质量对应的不平衡质径积，即总质心的偏心距e。（校正面偏心距）平衡精度：回转件平衡结果的优良程度反映动力效应程度定义：不平衡质径积/回转件质量×回转角速度附表10-1/P586

A=eω/1000一、平面机构惯性力的平衡条件设机构中活动构件的总质量为m，机构总质心S的加速度为as，则要使机构作用于机架上的总惯性力F得以平衡，就必须满足Fi=-mas=0。§10-5机架上的平衡根据实际条件，欲使总惯性力F=0，总质心S应该静止不动。as=0，意味着机构总质心S应作匀速直线运动或静止不动。二、完全平衡法1）铰链四杆机构构件2静代换得铰链处质量m2B,m2C整个机构的质量集中于两个连架杆上——“两个定轴转子”分别对两个连架杆平衡校正总质心S机构在运动过程中S点不动2）曲柄滑块机构1、加对重使构件2和3的总质心位于B点2、在曲柄上加对重，机构的总质心位于A点三、近似平衡法若曲柄已经平衡平衡惯性力在曲柄加质量使得垂直分量没有消除，解决的方法是加一个小质量使得四、对称布置法完全平衡或不完全平衡由于机构各构件的尺寸和质量完全对称，故在运动过程中其总质心将保持不动。可得到很好的平衡效果对称布置法完全平衡由于机构各构件的尺寸和质量完全对称，故在运动过程中其总质心将保持不动。可得到很好的平衡效果作业：P552题10—1；概念积极平衡