机械原理课件-东南大学-郑文纬-第七版-第十章.ppt

1、第十章第十章 平面机构的平衡平面机构的平衡第十章第十章 平面机构的平衡平面机构的平衡机构平衡的目的和分类机构平衡的目的和分类刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡试验法刚性回转件的平衡试验法机架上的平衡机架上的平衡 10-1 10-1 机构平衡的目的和分类机构平衡的目的和分类机构平衡的目的机构平衡的目的机构平衡的分类机构平衡的分类10-2 10-2 刚性回转件的平衡刚性回转件的平衡刚性转子的静平衡刚性转子的静平衡 质量分布在同一回转面内的平衡。质量分布在同一回转面内的平衡。D/B5D/B5（径宽比）（径宽比）刚性转子的动平衡刚性转子的动平衡质量分布不在同一回转面内的平质量分布不在同一

2、回转面内的平衡。衡。D/B5D/B5（径宽比）（径宽比）10-310-3刚性回转件的平衡试验法刚性回转件的平衡试验法理论上完全平衡的转子不一定平衡理论上完全平衡的转子不一定平衡制造和装配误差制造和装配误差材料的密度不均匀材料的密度不均匀通过试验方法平衡通过试验方法平衡静平衡试验原理动平衡试验原理10-4 10-4 机架上的平衡机架上的平衡 引言完全平衡法近似平衡法对称布置法结 束一、机构平衡的目的一、机构平衡的目的二、机构平衡的分类二、机构平衡的分类转子的平衡（定轴转动构件的平衡）转子的平衡（定轴转动构件的平衡）刚性转子的平衡刚性转子的平衡无显著地弹性变形的无显著地弹性变形的刚性刚性转动构件，

3、转动构件，n(0.60.75)nn(0.60.75)nc c平衡原理平衡原理-力系的平衡原理力系的平衡原理挠性转子的平衡挠性转子的平衡 在惯性力的影响下产生显著地弯曲变形的转子在惯性力的影响下产生显著地弯曲变形的转子,n(0.60.75)nn(0.60.75)nc c机架上的平衡机架上的平衡 （平面运动构件的平衡）（平面运动构件的平衡）平面运动的构件的惯性力由机架平衡。机构平面运动的构件的惯性力由机架平衡。机构的平衡称为机架上的平衡的平衡称为机架上的平衡 。一、刚性转子的静平衡一、刚性转子的静平衡设：构件以设：构件以转动，转动，m1mnm2rnr1r22ii iFmr0biFFF220b bi

4、 im rmr0b bi im rmr静平衡的条件是：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向量和等于零。有有n n个分布在同一平面中的质点个分布在同一平面中的质点mmi i（i i1,2,1,2,n,n）其质心分别为其质心分别为r ri i ，其惯性力为其惯性力为平衡质量平衡质量mmb b和质心和质心r rb b,使得使得一、刚性转子的静平衡一、刚性转子的静平衡310b bi iimrmr举例：有三个质量块，分别作出三个质径积举例：有三个质量块，分别作出三个质径积mr mr 为了平衡，应加平衡质量的质径积为了平衡，应加平衡质量的质径积mmb br rb b 在求出在求出mmb

5、 br rb b 后，根据后，根据r rb b的方向，添加平衡质量的方向，添加平衡质量mmb b；或或r rb b的反方向，减少平衡质量的反方向，减少平衡质量mmb b。二、刚性转子的动平衡二、刚性转子的动平衡两个不平衡质量BDFi2Fi1sm1m2动平衡条件：动平衡条件：离心力合力离心力合力 F F 离心力引起的合力偶离心力引起的合力偶 MM至少有两个至少有两个任选平衡校正面任选平衡校正面r1Bm1Br3Am3Am1Ar1A二、刚性转子的动平衡二、刚性转子的动平衡选取两个平衡面选取两个平衡面A A、B B 将各质量分解成位于两平衡面上的两个将各质量分解成位于两平衡面上的两个等效质量；等效质量

6、；按静平衡方法分别求出两个平衡质量。按静平衡方法分别求出两个平衡质量。miA=mibi/L miB=miai/L mi=miA+miBm2Ar2Ayx m1r1m3r3m2r2r3Bm3Ba2 b2 a1 b1 a3 b3 Lm2Br2B 3 一、静平衡试验原理DB钢制刀口钢制刀口形导轨形导轨静平衡架静平衡架转子转子 通过转子在通过转子在静平衡架上静平衡架上转动寻转动寻求平衡质量的大小和位置。求平衡质量的大小和位置。在重力作用下，转子将发生转动；待转在重力作用下，转子将发生转动；待转子静止后，在转子上刻一铅垂线子静止后，在转子上刻一铅垂线 。再使转子向另一方向转动，待转子再使转子向另一方向转动

7、，待转子静止后，在转子上刻一铅垂线静止后，在转子上刻一铅垂线 二、动平衡试验原理电动机电动机带传动带传动 齿轮传动齿轮传动试件试件 万向节手万向节手测振传感器测振传感器123 3 解算解算4放大器放大器 56基准信号发生器基准信号发生器78驱动系统测量系统支承系统传感器传感器1 1、2 2拾拾得振动信号得振动信号 信号送入信号送入 解算电路解算电路3 3内进内进行处理行处理放大器放大器4 4由仪表由仪表7 7指示出不平衡指示出不平衡质径积的大小质径积的大小 4 4信号与信号与5 5信信号输入鉴相器号输入鉴相器6 6，由仪表，由仪表8 8指示不平衡质指示不平衡质径积的相位径积的相位 在一般平面机

8、构中存在着作往复运动和平面复合运动的构件，它们的惯性力和惯性力偶矩不可能象回转件一样在每个构件内部得到平衡。引言引言如何使机构在运动时其质心静止不动。但就整个机构而言，可以在机架上平衡其所承受的总惯性力和总惯性力矩。总惯性力矩还必须与机构的驱动力矩与生产阻力矩综合考虑。总惯性力在机架上得到平衡，从而减小或消除运动构件作用于机架上的动压力。平面机构平衡的必要和充分条件:只有使质心S静止不动。0sa 一、完全平衡法调整机构的质心(包括运动构件和平衡质量的总质心)位置，从而使机构达到其总惯性力在机架上平衡平衡质量的具体方法质量代换法主要点矢量法线性独立矢量法质量代换法中的静代换铰链四杆机构用静代换法

9、将构件2的质量m2分配到铰链B和C的中心上ABC4123DS2S3mmS1h2l2l3h3r3r1l1h1在构件I的延长线上r1处续上一个对重，使其质量m与m2B、m1的总质心位于点A处22222Blhmml2222Chmml211 11Bm lm hmr 233333()Cm lm lhmr 曲柄滑块机构的ABC4123S2mmr1l1h1h2l2S1在构件2的延长线上r2处续上一个对重，使其质量m与m2、m3的总质心位于点B处r2223 22m hm lmr 在构件I的延长线上r1处续上一个对重，使其质量m与mB、m1的总质心位于点A处23Bmmmm11 11Bm lm hmr 二、近似平衡法只平衡机构惯性力的一部分ABC4123S2mmS1三、对称布置法为了部分地或完全地平衡机构的惯性力,实际上还常常采用对称平衡或各种相同机构对称布置的设计。例1例2