本章内容简介 6 机械平衡的目的及内容 第六章机械的干街 6 .2 刚性转子的平衡计算 6.3 刚性转子的平衡试验 6.4 刚性转子许用不平衡量 6 .5 平面机构的平衡 世大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 6 .1 机械平衡的目的及内容 6 .2 刚性转子的平衡计算 6 .3 刚性转子的平衡试验 6 .4 刚性转子许用不平衡量 6 .5 平面机构的平衡
I机械平衡的目的及内容 6 机械平衡的目的及内容 第六章机械的干衡 6 .2 刚性转子的平衡计算 6 .3 刚性转子的平衡试验 6.4 刚性转子许用不平衡量 6.5 平面机构的平衡 世大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 6 .1 机械平衡的目的及内容 6 .2 刚性转子的平衡计算 6 .3 刚性转子的平衡试验 6 .4 刚性转子许用不平衡量 6 .5 平面机构的平衡
,机械平衡的目的及内容 第六章 、 平衡的目的 回转件（或转子rotor)- 绕定轴作回转运动的构件。 当质心离回转轴的距离为时，离心力为： F-mro2 举例：已知图示转子的重量为G=10下 重心与回转轴线的距离为lmm,转这过 机械的平 为n=3000rpm,求离心力F的大小 F-ma-Ge@2/g =10×1032元×3000/602/9.8 =100N 如果转速增加一倍：m6000pm 由此可知：不平衡所产生的惯性 力对机械运转有很大的影响。 世大游 KINJIANG UNIERSITY 机械设计教研室理城
机原 理械 一、平衡的目的 回转件(或转子rotor)- 绕定轴作回转运动的构件。 当质心离回转轴的距离为r时，离心力为： F=mrω2 举例：已知图示转子的重量为G=10N， 重心与回转轴线的距离为1mm，转速 为n=3000rpm,求离心力F的大小。 F=ma=Geω2 /g =10×10-3 [2π×3000/60] 2 /9.8 =100 N 如果转速增加一倍: n=6000 rpm 由此可知：不平衡所产生的惯性 力对机械运转有很大的影响。 N21 N21 N21 G G F F ω θ ω e
机械平衡的目的及内容 第六章 离心力F力的大小方向始终都在变化，将对运动副产 生动压力。 附加动压力会产生一系列不良后果： ①增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。 ②产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。 ③降低机械效率。 机械的干衡 平衡的目的：研究惯性力分布及其变化规律，并采取 相应的措施对惯性力进行平衡，从而减小或消除所产 生的附加动压力、减轻振动、改善机械的工作性能和 提高使用寿命。 本章重点介绍刚性转子的平衡问题。 量大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 离心力F力的大小方向始终都在变化，将对运动副产 生动压力。 附加动压力会产生一系列不良后果： ①增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。 ②产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。 ③降低机械效率。 平衡的目的：研究惯性力分布及其变化规律，并采取 相应的措施对惯性力进行平衡，从而减小或消除所产 生的附加动压力、减轻振动、改善机械的工作性能和 提高使用寿命。 本章重点介绍刚性转子的平衡问题
1,机械平衡的目的及内容 第六章 二、平衡的内容 1.回转件的平衡 >刚性转子(rigid rotor)的平衡 工作转速n挠性转子(flexible rotor)的平衡 当转子工作转速n≥(0.6-0.75)he 且重量和跨度较大，运转时会产生 较大的变形，使离心惯性力大大增 运动 加。此类问题复杂，有专门的学科 论述。 世大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿】
机原 理械 二 、平衡的内容 1 .回转件的平衡 ➢刚性转子(rigid rotor)的平衡 工作转速n<( 0 . 6 ~ 0 .75)n e 1转子一阶 自振频率 。可忽略运动时的轴线变 形 。平衡时可采用理论力学力系平 衡的原理 。 ➢挠性转子(flexible rotor)的平衡 当转子工作转速 n ≥ ( 0 . 6 ~ 0 .75)n e 1 ， 且重量和跨度较大 ，运转时会产生 较大的变形 ，使离心惯性力大大增 加 。此类问题复杂 ，有专门的学科 论述 。 静止运动 ω
,机械平衡的目的及内容 第六章 2.机构的平衡 对平面连杆机构，由于作往复运动和平面运动的构 件总是存在加速度，就单个构件而言，是无法平衡的 但可以将整个机构一并考虑，采取措施对总的惯性力 或惯性力矩进行平衡。 机械的平衡 本章重点介绍刚性转子的平衡问题。可分为静平衡 (static balance)和动平衡(dynamic balance)。 结构不对称 中心惯性主 材料缺陷制 质量分布不 轴与回转轴 离心惯性力 造误差 均匀 线不重合 系的不平衡 世大学 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室 【理城
机原 理械 结构不对称 材料缺陷 制 造误差 质量分布不 均匀 中心惯性主 轴与回转轴 线不重合 离心惯性力 系的不平衡 2.机构的平衡 对平面连杆机构，由于作往复运动和平面运动的构 件总是存在加速度，就单个构件而言，是无法平衡的。 但可以将整个机构一并考虑，采取措施对总的惯性力 或惯性力矩进行平衡。 本章重点介绍刚性转子的平衡问题。可分为静平衡 (static balance)和动平衡(dynamic balance)
2,刚性转子的平衡计算 第六章 一、质量分布在同一回转面内（静平衡） 适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子 (B/D<0.2),如风扇叶轮、飞轮、 砂轮等回转件，特点：若重心不 在回转轴线上，则在静止状态下， 无论其重心初始在何位置，最终 机械的平 都会落在轴线的铅垂线的下方这 种不平衡现象在静止状态下就能 表现出来，故称为静平衡。 平衡原理：在重心的另一侧加上 定的质量，或在重心同侧去掉 些质量，使质心位置落在回转 轴线上，而使离心惯性力达到平衡。 世大 KINJIANG UNIERSITY 机械设计教研室城
机原 理械 一、质量分布在同一回转面内(静平衡) 适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子 （B/D<0.2），如风扇叶轮、飞轮、 砂轮等回转件，特点：若重心不 在回转轴线上，则在静止状态下， 无论其重心初始在何位置，最终 都会落在轴线的铅垂线的下方这 种不平衡现象在静止状态下就能 表现出来，故称为静平衡。 平衡原理：在重心的另一侧加上 一定的质量，或在重心同侧去掉 一些质量，使质心位置落在回转 轴线上，而使离心惯性力达到平衡。 B D ω ω ω
2,刚性转子的平衡计算 第六章 平衡计算方法： 同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面 汇交力系： 如果该力系不平衡， 那么合力： 2F≠0 增加一个重物G后，可使新 机械的平衡 的力系之合力： F=6十公F=O 设各偏心质量分别为m,偏心 偏心 距为，转子以o等速回转， 产生的离心惯性力为： F=mog,一 => F=mwer 所量大 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室 【理械
机原 理械 平衡计算方法： 同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面 汇交力系: Fi 如果该力系不平衡，那么合力: 增加一个重物 Gb 后，可使新 的力系之合力： 设各偏心质量分别为mi，偏心 距为ri ,转子以ω等速回转， 产生的离心惯性力为： ∑Fi≠0 F = Fb＋∑Fi = 0 Fi = miω2ri => ∑Fi= ∑ miω2ri m1 m2 m3 F3 F1 F2 Fb 偏心 ω r2 r1 r3
2,刚性转子的平衡计算 第六章 平衡配重所产生的离心惯性力为： Fp=mpwrb 总离心惯性力的合力为： F=F+F=0 机械的干衡 mw2e mpw2r +mw'r maw2r2+maw2r3 =0 me=mbb+mi,+mt2+m3=0称mt为质径积 m,rs mprb 可用图解法求解此矢量方程（选定比例μ）。 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 平衡配重所产生的离心惯性力为： 总离心惯性力的合力为： ？ √ √ √ ？ √ √ √ 可用图解法求解此矢量方程(选定比例μw)。 Fb=mbω2rb F = Fb +∑Fi = 0 mω2e = mbω2 rb + m1ω2 r1 + m2ω2 r2+ m3ω2 r3 =0 me = mb rb + m1 r1 + m2 r2+ m3 r3 = 0称miri为质径积 m1 m2 m3 P3 P1 P2 ω Pb r rb 2 r1 r3 m3r3 mbrb m2r2 m1r1
2,刚性转子的平衡计算 第六章 me mpro mir+m2r2+mar3=0 很显然，回转件平衡后： e=0 m 回转件质量对轴线产生的静力矩： 8e=0 机械的平衡 该回转件在任意位置将保持静止： 静平衡或单面平衡 平衡面内不允许安装平衡配重时， 可分解到任意两个平衡面内进行 平衡。 所世大学 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 很显然，回转件平衡后： e=0 回转件质量对轴线产生的静力矩： mge = 0 该回转件在任意位置将保持静止： 静平衡或单面平衡 平衡面内不允许安装平衡配重时， 可分解到任意两个平衡面内进行 平衡。 me = mb rb + m1 r1 + m2 r2+ m3 r3 = 0 I II m1 m2 m