第12章 機(jī)械的平衡

1、第第1212章章 機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡 12-1 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容 12-2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算 12-3 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗 12-4 轉(zhuǎn)子的許用不平衡量轉(zhuǎn)子的許用不平衡量 12-5 平面機(jī)構(gòu)的平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡 12-1 12-1 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容 1. 1. 機(jī)械平衡的目的機(jī)械平衡的目的 機(jī)械在運轉(zhuǎn)時，構(gòu)件所生產(chǎn)的不平衡慣性力將在運動副中引機(jī)械在運轉(zhuǎn)時，構(gòu)件所生產(chǎn)的不平衡慣性力將在運動副中引 起附加的動壓力。起附加的動壓力。 例例6-1 磨削工件的砂輪磨削工件的砂輪 AB SSm=12.5 kg e=1

2、mm n = 6000 r/min F F = me 2 = 4929 N 其方向作周期性變化其方向作周期性變化 F 在轉(zhuǎn)動副中引起的附加反力約是砂輪自重的 在轉(zhuǎn)動副中引起的附加反力約是砂輪自重的40倍。倍。 危害：危害： 運動副中動壓力運動副中動壓力 構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力和摩擦力構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力和摩擦力 磨損增大、機(jī)械效磨損增大、機(jī)械效 率和使用壽命降低率和使用壽命降低 構(gòu)件慣性力和慣性力矩構(gòu)件慣性力和慣性力矩 目的：目的：減小慣性力和慣性力矩的影響，改善機(jī)構(gòu)的工作性能。減小慣性力和慣性力矩的影響，改善機(jī)構(gòu)的工作性能。 對于高速高精密機(jī)對于高速高精密機(jī) 械尤為重要；械尤為重要； 機(jī)械的平衡是現(xiàn)代機(jī)械的一

3、個重要問題。機(jī)械的平衡是現(xiàn)代機(jī)械的一個重要問題。 對于此類機(jī)械則是如何合理利用不平衡慣對于此類機(jī)械則是如何合理利用不平衡慣 性力的問題。性力的問題。 但某些機(jī)械卻是利用構(gòu)件產(chǎn)生的不平衡慣性力所但某些機(jī)械卻是利用構(gòu)件產(chǎn)生的不平衡慣性力所 引起的振動來工作的。引起的振動來工作的。 2.2.機(jī)械平衡的內(nèi)容機(jī)械平衡的內(nèi)容 （1 1）繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件慣性力的平衡）繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件慣性力的平衡 1 1）剛性轉(zhuǎn)子的平衡）剛性轉(zhuǎn)子的平衡: : 轉(zhuǎn)速較低，不計彈性變形。轉(zhuǎn)速較低，不計彈性變形。 a.a.靜平衡：只要求慣性力達(dá)到平衡；靜平衡：只要求慣性力達(dá)到平衡； b.b.動平衡：要求慣性力和慣性力矩都達(dá)到平

4、衡。動平衡：要求慣性力和慣性力矩都達(dá)到平衡。 2 2）撓性轉(zhuǎn)子的平衡：轉(zhuǎn)子在工作過程中會產(chǎn)生較大的彎）撓性轉(zhuǎn)子的平衡：轉(zhuǎn)子在工作過程中會產(chǎn)生較大的彎 曲變形，從而使其慣性力顯著增大。曲變形，從而使其慣性力顯著增大。 （2 2）機(jī)構(gòu)的平衡：對整個機(jī)構(gòu)加以研究，設(shè)法使各運動構(gòu)件慣）機(jī)構(gòu)的平衡：對整個機(jī)構(gòu)加以研究，設(shè)法使各運動構(gòu)件慣 性力的合力和合力偶達(dá)到完全地或部分的平衡。性力的合力和合力偶達(dá)到完全地或部分的平衡。 轉(zhuǎn)子：繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件。轉(zhuǎn)子：繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件。 剛剛 性性 回回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 體體 撓撓 性性 回回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 體體 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 靜平衡靜平衡動平衡動平衡 剛性回轉(zhuǎn)體的平衡剛性回轉(zhuǎn)體的平衡

5、 12-2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算 1 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計算剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計算 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子（b/d0.2）上的不平衡質(zhì)量上的不平衡質(zhì)量mi 的影響在轉(zhuǎn)子靜態(tài)時即可表現(xiàn)出來的影響在轉(zhuǎn)子靜態(tài)時即可表現(xiàn)出來 ，故稱為，故稱為靜不平衡靜不平衡 其所有質(zhì)量都可以認(rèn)為在垂直于軸其所有質(zhì)量都可以認(rèn)為在垂直于軸 線的同一平面內(nèi)線的同一平面內(nèi) d b 適用對象：適用對象：軸向尺寸較小的轉(zhuǎn)子（軸向尺寸較小的轉(zhuǎn)子（b/d0.2） 不平衡現(xiàn)象不平衡現(xiàn)象 轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位置不在回轉(zhuǎn)軸線上，轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位置不在回轉(zhuǎn)軸線上， 回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生不平衡慣性力，這種現(xiàn)回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生不平衡慣性力，這種現(xiàn) 象被稱作象被稱作不平衡不平衡

6、 靜不平衡靜不平衡 Fi mi mi mig mi mig mi mig mi mig mi mig 靜平衡計算中的所有慣性力為一靜平衡計算中的所有慣性力為一平面匯交力系平面匯交力系 mb rb Fb 例例 一轉(zhuǎn)動圓盤其上有偏心質(zhì)量一轉(zhuǎn)動圓盤其上有偏心質(zhì)量m1 、 m2 、 m2 、 m4 r4 m1 r1 m2 m4 m3 r3 F1 F3 F1 F2 F4 F3 Fb 不平衡的不良影響不平衡的不良影響 產(chǎn)生振動和噪音，嚴(yán)重時造成設(shè)備的破壞產(chǎn)生振動和噪音，嚴(yán)重時造成設(shè)備的破壞 剛性轉(zhuǎn)子靜平衡的方法剛性轉(zhuǎn)子靜平衡的方法 在轉(zhuǎn)子上增加平衡質(zhì)量在轉(zhuǎn)子上增加平衡質(zhì)量mb使其產(chǎn)生的平使其產(chǎn)生的平 衡慣

7、性力衡慣性力Fb將原不平衡慣性力將原不平衡慣性力Fi抵消抵消 mb mi F2 F4 Fi Fb b c d e r2 滿足靜平衡的條件：滿足靜平衡的條件： +Fb=0 4321 FFFFF i 2 iii rmF 2,1i 2 bbb rmF a mi ri不平衡質(zhì)徑積不平衡質(zhì)徑積 mbrb 平衡質(zhì)徑積平衡質(zhì)徑積 滿足靜平衡的條件：滿足靜平衡的條件： mb rb Fb r4 m1 r1 m2 m4 m3 r3 F1 F3 F2 F4 r2 2 11 rm 2 bbr m 0 44332211 rmrmrmrm bbr m 0 即：即：0 4321 b FFFFF +Fb=0 2 33 rm

8、2 22 rm 2 44 rm 剛性轉(zhuǎn)子靜平衡具體措施剛性轉(zhuǎn)子靜平衡具體措施 靜平衡也被稱作單面平衡靜平衡也被稱作單面平衡 或在或在rb相反方向減去一個相反方向減去一個mb （去重）（去重） 質(zhì)徑積矢量和為零質(zhì)徑積矢量和為零 滿足靜平衡的條件：滿足靜平衡的條件： 在在rb處增加一個平衡質(zhì)處增加一個平衡質(zhì)mb（配重）（配重） mb rb mi ri mbrb mb rb mb rb 0 bbii rMrM 滿足靜平衡條件滿足靜平衡條件 2 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡計算剛性轉(zhuǎn)子的動平衡計算 適用條件：適用條件： 軸向尺寸較大的場所軸向尺寸較大的場所（b/d0.2） 在在 、平面平面 存在著偏心質(zhì)量存在著偏

9、心質(zhì)量m1、m2，且且: 但但 M 0 即：即： m1 r1+ m2 r2=0 質(zhì)徑積質(zhì)徑積m1 r1 、m2 r2在在 同一平面上。即：同一平面上。即： 該情況為靜平衡而動不平衡！該情況為靜平衡而動不平衡！ L m2 m2 r2 m1 = m2，r1= r2 m1 r1 r2 m1 r1 Lrm 11 0 Lrm 22 M b d 滿足動平衡的條件滿足動平衡的條件 質(zhì)徑積矢量和質(zhì)徑積矢量和為零為零 質(zhì)徑積力矩和質(zhì)徑積力矩和為零為零 mi ri +mb rb =0 M =0 滿足動平衡一定同時滿足靜平衡滿足動平衡一定同時滿足靜平衡; 注意（重要概念點）：注意（重要概念點）： 滿足靜平衡卻不一定

10、同時滿足動平衡滿足靜平衡卻不一定同時滿足動平衡; 靜不平衡構(gòu)件中的所有慣性力靜不平衡構(gòu)件中的所有慣性力 為一為一平面匯交力系（單面平衡）平面匯交力系（單面平衡）; 動不平衡構(gòu)件中的所有慣性力動不平衡構(gòu)件中的所有慣性力 為一為一空間任意力系（雙面平衡）?？臻g任意力系（雙面平衡）。 動平衡計算的具體方法動平衡計算的具體方法 P s 因受結(jié)構(gòu)限制，無法在因受結(jié)構(gòu)限制，無法在、三個平面上平三個平面上平 衡，故另外選取兩個平衡平面衡，故另外選取兩個平衡平面S 平面和平面和 P平面平面 P s L l1 l2 l3 m1 r1 1 r1ms1 mP1 r1 MP=0 111 lrm L l mms 1 1

11、1 MS=0 )( 111 lLrm L lL mmP 1 11 m2 m3 Lrms 11 LrmP 11 P s L l1 l2 l3 m1 r1 1 r1ms1 mP1 r1 m2 r2 2 ms2 mP2 r2 r2 m3 MP=0 MS=0 222 lrm L l mms 2 22 )( 222 lLrm L lL mmP )( 2 22 Lrms 22 LrmP 22 P s L l1 l2 l3 m1 r1 1 r1ms1 mP1 r1 m2 r2 2 ms2 mP2 r2 r2 3 m3 r3 ms3 mP3 r3 r3 MP=0 333 lrm L l mms 3 33 MS

12、=0 )( 333 lLrm L lL mmP 3 33 Lrms 33 LrmP 33 L P l1 l2 l3 mP1 r1 mP2 r2 mP3 r3 m1 r1 1 m2 r2 2 3 m3 r3 s r1ms1 ms2 r2 ms3 r3 不平衡質(zhì)徑積的分解為同方位等徑分解不平衡質(zhì)徑積的分解為同方位等徑分解 s r1ms1 ms2 r2 ms3 r3 S r1ms1 ms2 r2 ms3 r3 / 111 rmW s / 333 rmW s / 222 rmW s 1 W 2 W S W 3 W SSS Mrm S W ms rS P r1 mP2 r2 mP3 r3 mP1 l1

13、l2 l3 L m1 r1 1 m2 r2 2 3 m3 r3 s r1ms1 ms2 r2 ms3 r3 P r1 mP2 r2 mP3 r3 P r1 mP1 mP2 r2 mP3 r3 1 W 2 W 3 W P W P W / 111 rmW P / 333 rmW P / 222 rmW P PPP Mrm P P P m M r mP rP 例題例題1 在圖示盤狀轉(zhuǎn)子上有兩個不平衡的質(zhì)量：在圖示盤狀轉(zhuǎn)子上有兩個不平衡的質(zhì)量：m1 =1.5kg, m2 =0.8kg，r1 =140mm，r2 =180mm，相位如圖所示。請用去重，相位如圖所示。請用去重 法來平衡，求所需挖去的質(zhì)量的大

14、小和相位（設(shè)所需挖去質(zhì)量法來平衡，求所需挖去的質(zhì)量的大小和相位（設(shè)所需挖去質(zhì)量 處的半徑處的半徑r=140mm）。）。 解：解：1 .計算質(zhì)徑積計算質(zhì)徑積 mKgrm 21. 014. 05 . 1 11 mKgrm 144. 018. 08 . 0 22 2.取比例尺取比例尺0.005kgm/mm做矢量圖做矢量圖 mm rm W42 005. 0 21. 0 11 1 mm rm W8 .28 005. 0 144. 0 22 2 1 W 2 W b W mkgWrm bbb 148. 0a b c m1 r1 m2 r2 45 0 2211 bbr mrmrm m1 r1 m2 r2 c

15、1 W 2 W b W kg r rm m b bb b 057. 1 140 1000148. 0 bbb rm rm W W sin222 sin sin 2 sinW bbr m rm sin22 arcsin 148. 0 arcsin 45sin144. 0 26.43 b a 3. 求挖去質(zhì)量的大小和相位求挖去質(zhì)量的大小和相位 mb mb rb rb 4. 相位角相位角 sin b W 例題例題2 圖示圓盤繞圖示圓盤繞o 點轉(zhuǎn)動。圓盤上的平衡質(zhì)量點轉(zhuǎn)動。圓盤上的平衡質(zhì)量mb =0.06kg，平衡平衡 半徑半徑rb =50mm，不平衡質(zhì)量，不平衡質(zhì)量m1 =0.2kg，r1 =20m

16、m；不平衡質(zhì)量；不平衡質(zhì)量 m2 =0.25kg，設(shè)圓盤轉(zhuǎn)速，設(shè)圓盤轉(zhuǎn)速1000r/min，試求，試求r2 的大小和方位，在沒的大小和方位，在沒 加平衡質(zhì)量前，軸承處動反力為多大？加平衡質(zhì)量前，軸承處動反力為多大？ o mb r1 rb m1 解：解：1 .計算質(zhì)徑積計算質(zhì)徑積 2.取比例尺取比例尺0.1kgmm/mm做矢量圖做矢量圖 mmKgrm 4202 . 0 11 mmKgrm bb 35006. 0 0 2211 bbr mrmrm 11 1 rm W bb b rm W mmkgWrm 5 222 a 1 W b W c mm40 1 . 0 4 mm30 1 . 0 3 o mb

17、 r1 rb m1 a 1 W b W 2 W b c mmkgWrm 5 222 mm m rm r20 25. 0 5 2 22 2 3. r2 和相位和相位 5 4 sin 22 11 2 1 rm rm W W 1 .53 5 4 arcsin m2 4. 求沒加平衡質(zhì)量前軸承的動反力求沒加平衡質(zhì)量前軸承的動反力 2 bbb rmF 2 1000 2 0.06 0.05 ()32.87 60 N r2 r1 r2 r3 r4 （c） r3 r2 r1 r4 （b） r1 r2 r3 r4 （a） 例題例題3 如圖所示的三根曲軸，已知如圖所示的三根曲軸，已知m1 =m2 =m3 =m4

18、=m， r1 =r2 =r3 =r4 =r，L12 = L23 =L34 =L，且曲拐在同一平面，且曲拐在同一平面 中，中， 試判斷何者已達(dá)到靜平衡，何者已達(dá)到動平衡。試判斷何者已達(dá)到靜平衡，何者已達(dá)到動平衡。 L12 L23L34 m1 m2 m3 m4 m4 m1m2 m3 m1 m4 m3m2 L12 L23L34 r1 r2 r3 r4 m4 m1m2 m3 （a） 解：解：1 分析（分析（a） 動平衡應(yīng)滿足的條件動平衡應(yīng)滿足的條件 F1 F3 F2 F4 0 iy F y 1 F 0 I M LLLL 342312 LF 2 0 I M 0 iy F 4321 mmmm 因：因： 4

19、321 FFFF 故：故： 滿足靜平衡條件滿足靜平衡條件 不滿足動平衡條件不滿足動平衡條件。即該曲軸是靜平衡的但不是動平衡的。即該曲軸是靜平衡的但不是動平衡的 0 FL4 LF 3 4 LF 2 3 0 4 F 3 F 2 F r3 r2 r1 r4 m1 m2 m3 m4 （b） L12 L23L34 y 2 分析（分析（b） F1 F2 F3 F4 0 iy F 0 ）（Mi 1 F LF 2 滿足靜平衡條件滿足靜平衡條件 不滿足動平衡條件不滿足動平衡條件。即該曲軸是靜平衡的但不是動平衡的。即該曲軸是靜平衡的但不是動平衡的 4 F 3 F 2 F 0 LF 2 3 FL2 LF 3 4 0

20、 r1 r2 r3 r4 m1 m4 m3m2 （c） L12 L23L34 3 分析（分析（c） 0 iy F 0 ）（Mi 1 F LF 2 滿足靜平衡條件滿足靜平衡條件 滿足動平衡條件滿足動平衡條件。即該曲軸既是靜平衡的又是動平衡的。即該曲軸既是靜平衡的又是動平衡的 y F1F4 F2F3 4 F LF 3 4 2 F LF 2 3 0 3 F 0 A B 例例4 已知一軸的中間截面上有一不平衡質(zhì)量已知一軸的中間截面上有一不平衡質(zhì)量m= 3kg，由于結(jié)構(gòu)限，由于結(jié)構(gòu)限 制，只能在兩端平面制，只能在兩端平面A、B上平衡其產(chǎn)生的不平衡慣性力。上平衡其產(chǎn)生的不平衡慣性力。 LA =LB =60

21、0mm。要求：。要求： （1）按等向徑分解質(zhì)量（按等向徑分解質(zhì)量（r=300mm）然后求平衡質(zhì)徑積）然后求平衡質(zhì)徑積; （2）按回轉(zhuǎn)半徑按回轉(zhuǎn)半徑r =400mm分解質(zhì)量，求不平衡質(zhì)量分解質(zhì)量，求不平衡質(zhì)量mAmB B 解：解：（1）按等向徑分解質(zhì)量求平衡質(zhì)徑積按等向徑分解質(zhì)量求平衡質(zhì)徑積 m r L L L mm B A L L mm A B 求平衡質(zhì)徑積求平衡質(zhì)徑積 mAmBmBdmAd r AAd GG 3005 . 1 mmkg 450 LA m rmB r mA r LB A B kg5 . 1 1200 600 3 kg5 . 1 1200 600 3 BdAd GG rmA r

22、A A B m r （2） 按回轉(zhuǎn)半徑按回轉(zhuǎn)半徑r =400mm 分解質(zhì)量，然后求平衡質(zhì)徑積。分解質(zhì)量，然后求平衡質(zhì)徑積。 a. 求不平衡質(zhì)徑積求不平衡質(zhì)徑積 3003 rmG 0 iA M mmkg 900 b. 向向A、B 面分解不平衡質(zhì)徑積面分解不平衡質(zhì)徑積 L LALB AB G 2/GGB B G A G B G A G G 0 iy F 0 AB LGLG GGG BA 2 1 c. 求不平衡質(zhì)量求不平衡質(zhì)量mAmB BA mm A m B m mmkg 125. 1 400 450 r G 2/ r r 12-3 12-3 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗 對于經(jīng)平衡計算在理

23、論上已經(jīng)平衡的轉(zhuǎn)子，由于其制造精度對于經(jīng)平衡計算在理論上已經(jīng)平衡的轉(zhuǎn)子，由于其制造精度 和裝配的不精確、材質(zhì)的不均勻等原因，就會產(chǎn)生新的不平衡。和裝配的不精確、材質(zhì)的不均勻等原因，就會產(chǎn)生新的不平衡。 但這種無法用計算來進(jìn)行平衡，而只能借助于實驗平衡。但這種無法用計算來進(jìn)行平衡，而只能借助于實驗平衡。 平衡實驗平衡實驗是用實驗的方法來確定出轉(zhuǎn)子的不平衡量的大小和是用實驗的方法來確定出轉(zhuǎn)子的不平衡量的大小和 方位，然后利用增加或除去平衡質(zhì)量的方法予以平衡。方位，然后利用增加或除去平衡質(zhì)量的方法予以平衡。 1靜平衡實驗靜平衡實驗 （1）實驗設(shè)備）實驗設(shè)備 導(dǎo)軌式靜平衡儀導(dǎo)軌式靜平衡儀滾輪式靜平衡儀

24、滾輪式靜平衡儀 （2）實驗方法）實驗方法 先將轉(zhuǎn)子放在平衡儀上，輕輕轉(zhuǎn)動，直至其質(zhì)心處于最低位先將轉(zhuǎn)子放在平衡儀上，輕輕轉(zhuǎn)動，直至其質(zhì)心處于最低位 置時才能停止。置時才能停止。 此時在質(zhì)心相反的方向加校正平衡質(zhì)量，再重新此時在質(zhì)心相反的方向加校正平衡質(zhì)量，再重新 轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。 反復(fù)增減平衡質(zhì)量，直至呈隨遇平衡狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子達(dá)到了反復(fù)增減平衡質(zhì)量，直至呈隨遇平衡狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子達(dá)到了 靜平衡。靜平衡。 （3）實驗特點）實驗特點 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。能滿足一定精度要求，但工作效率低。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。能滿足一定精度要求，但工作效率低。 對于批量轉(zhuǎn)子靜平衡，可采用一種快速測定平衡的對于批量轉(zhuǎn)子靜平衡，可

25、采用一種快速測定平衡的單面平衡機(jī)單面平衡機(jī)。 2動平衡實驗動平衡實驗 轉(zhuǎn)子的動平衡實驗一般需在專用的動平衡機(jī)上進(jìn)行。轉(zhuǎn)子的動平衡實驗一般需在專用的動平衡機(jī)上進(jìn)行。 （1）實驗設(shè)備）實驗設(shè)備 動平衡實驗機(jī)主要由驅(qū)動系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、測量指示系統(tǒng)等動平衡實驗機(jī)主要由驅(qū)動系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、測量指示系統(tǒng)等 部分組成。部分組成。 （2）實驗原理）實驗原理 目前多數(shù)動平衡機(jī)是根據(jù)振動原理設(shè)計的，測振傳感器將因目前多數(shù)動平衡機(jī)是根據(jù)振動原理設(shè)計的，測振傳感器將因 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所引起的振動轉(zhuǎn)換成電信號，通過電子線路加以處理和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所引起的振動轉(zhuǎn)換成電信號，通過電子線路加以處理和 放大，最后用儀器顯示出被測試轉(zhuǎn)子的不

26、平衡質(zhì)量矢徑積的大小放大，最后用儀器顯示出被測試轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量矢徑積的大小 和方位。和方位。 軟支承軟支承 n 2 硬支承硬支承 n 3 . 0 在專用的動平衡機(jī)上完成。目前應(yīng)用較多的動平衡機(jī)是在專用的動平衡機(jī)上完成。目前應(yīng)用較多的動平衡機(jī)是 根據(jù)根據(jù)振動原理振動原理設(shè)計的。測量轉(zhuǎn)子支承處的振動信號，即可設(shè)計的。測量轉(zhuǎn)子支承處的振動信號，即可 確定需加于兩個平衡平面內(nèi)的平衡質(zhì)量的大小及方位。確定需加于兩個平衡平面內(nèi)的平衡質(zhì)量的大小及方位。 二、動平衡試驗二、動平衡試驗 1. 電機(jī)電機(jī) 2. 帶傳動帶傳動 3. 萬向聯(lián)軸節(jié)萬向聯(lián)軸節(jié) 4. 試件試件 5-6. 傳感器傳感器 7. 解算電路解算電

27、路 8. 選頻放大器選頻放大器 9. 儀表儀表 10. 整形放大器整形放大器 11. 鑒相器鑒相器 12. 光電頭光電頭 13. 整形放大器整形放大器 14. 相位標(biāo)記相位標(biāo)記 15. 相位表相位表 13 4 5 6 7891015 11 13 12 14 2 3現(xiàn)場平衡現(xiàn)場平衡 對于一些尺寸非常大或轉(zhuǎn)速很高的轉(zhuǎn)子，一般無法在專用動對于一些尺寸非常大或轉(zhuǎn)速很高的轉(zhuǎn)子，一般無法在專用動 平衡機(jī)上進(jìn)行平衡。平衡機(jī)上進(jìn)行平衡。 即使可以平衡，但由于裝運、蠕變和工作溫即使可以平衡，但由于裝運、蠕變和工作溫 度過高或電磁場的影響等原因，仍會發(fā)生微小變形而造成不平衡。度過高或電磁場的影響等原因，仍會發(fā)生微

28、小變形而造成不平衡。 在這種情況下，一般可進(jìn)行現(xiàn)場平衡。在這種情況下，一般可進(jìn)行現(xiàn)場平衡。 現(xiàn)場平衡現(xiàn)場平衡 就是通過直接測量機(jī)器中轉(zhuǎn)子支架的振動，來確就是通過直接測量機(jī)器中轉(zhuǎn)子支架的振動，來確 定其不平衡量的大小及方位，進(jìn)而確定應(yīng)增加或減去的平衡質(zhì)量定其不平衡量的大小及方位，進(jìn)而確定應(yīng)增加或減去的平衡質(zhì)量 的大小及方位，使轉(zhuǎn)子得以平衡。的大小及方位，使轉(zhuǎn)子得以平衡。 轉(zhuǎn)子的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的許用偏心距許用偏心距以以e表表 示，它是與轉(zhuǎn)子質(zhì)量無關(guān)的絕對量，用于衡量轉(zhuǎn)子平衡的優(yōu)劣示，它是與轉(zhuǎn)子質(zhì)量無關(guān)的絕對量，用于衡量轉(zhuǎn)子平衡的優(yōu)劣 或衡量平衡的檢測精度時，比較方便?；蚝饬科?/p>

29、衡的檢測精度時，比較方便。 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的許用不平衡質(zhì)徑積許用不平衡質(zhì)徑積以以mr表示，它是表示，它是 與轉(zhuǎn)子質(zhì)量有關(guān)的一個相對量。常用于具體給定的轉(zhuǎn)子，它比較與轉(zhuǎn)子質(zhì)量有關(guān)的一個相對量。常用于具體給定的轉(zhuǎn)子，它比較 直觀又便于平衡操作。直觀又便于平衡操作。 12-4 轉(zhuǎn)子的許用不平衡量轉(zhuǎn)子的許用不平衡量 經(jīng)過平衡實驗的轉(zhuǎn)子，不可避免的還會有一些殘存的不平衡。經(jīng)過平衡實驗的轉(zhuǎn)子，不可避免的還會有一些殘存的不平衡。 若要這種殘存的不平衡量愈小，則需平衡實驗裝置愈精密、測試若要這種殘存的不平衡量愈小，則需平衡實驗裝置愈精密、測試 手段愈先進(jìn)和平衡技術(shù)愈高。手段愈先進(jìn)和平衡技術(shù)愈高。 因此，根據(jù)工作要

30、求，對轉(zhuǎn)子規(guī)定因此，根據(jù)工作要求，對轉(zhuǎn)子規(guī)定 適當(dāng)?shù)脑S用不平衡量是很有必要的。適當(dāng)?shù)脑S用不平衡量是很有必要的。 1許用不平衡表示方法許用不平衡表示方法 許用不平衡量許用不平衡量 許用不平衡度許用不平衡度 兩種表示法的關(guān)系：兩種表示法的關(guān)系： emr /m 2轉(zhuǎn)子的平衡精度等級與許用不平衡量的確定轉(zhuǎn)子的平衡精度等級與許用不平衡量的確定 （1）轉(zhuǎn)子的）轉(zhuǎn)子的平衡精度平衡精度A和和平衡等級平衡等級， 國際上已標(biāo)準(zhǔn)化。國際上已標(biāo)準(zhǔn)化。 （2）轉(zhuǎn)子許用不平衡量的確定）轉(zhuǎn)子許用不平衡量的確定 表表6-1中的轉(zhuǎn)子不平衡量以平衡精度中的轉(zhuǎn)子不平衡量以平衡精度A的形式給出，其值可由的形式給出，其值可由 下式求得

31、：下式求得： Ae /1000 mm/s 式中式中為轉(zhuǎn)子的角速度（為轉(zhuǎn)子的角速度（rad/s）。）。 對于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，許用不平衡度對于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，許用不平衡度e在選定在選定A值后可由上值后可由上 式求得。式求得。 對于動不平衡轉(zhuǎn)子，先由表中定出對于動不平衡轉(zhuǎn)子，先由表中定出e，再求得許用不平衡質(zhì)，再求得許用不平衡質(zhì) 徑積徑積mrme，然后將其分配到兩個平衡基面上。，然后將其分配到兩個平衡基面上。 a S b 如下圖所示，兩平衡基面的許用不平衡質(zhì)徑積可按下式求得如下圖所示，兩平衡基面的許用不平衡質(zhì)徑積可按下式求得 mr =mrb/(a+b) mr =mra/(a+b) 精度等級精度等級G

32、平衡精度平衡精度 回轉(zhuǎn)構(gòu)件類型示例回轉(zhuǎn)構(gòu)件類型示例 G40004000剛性安裝的具有奇數(shù)汽缸的低速船用柴油機(jī)剛性安裝的具有奇數(shù)汽缸的低速船用柴油機(jī) 曲軸傳動裝置曲軸傳動裝置 G16001600剛性安裝的大型兩沖程發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置剛性安裝的大型兩沖程發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置 G630630剛性安裝的大型四沖程發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置；剛性安裝的大型四沖程發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置； 彈性安裝的船用柴油機(jī)曲軸傳動裝置彈性安裝的船用柴油機(jī)曲軸傳動裝置 G250250剛性安裝的高速四缸柴油機(jī)曲軸傳動裝置剛性安裝的高速四缸柴油機(jī)曲軸傳動裝置 G100100六缸和六缸以上高速柴油機(jī)曲軸傳動裝置；六缸和六缸以上高速柴油機(jī)曲軸

33、傳動裝置； 汽車、機(jī)車用發(fā)動機(jī)整機(jī)汽車、機(jī)車用發(fā)動機(jī)整機(jī) G4040汽車輪、輪緣、輪組、傳動軸；彈性安裝的汽車輪、輪緣、輪組、傳動軸；彈性安裝的 六缸和六缸以上告訴四沖程發(fā)動機(jī)曲軸傳動六缸和六缸以上告訴四沖程發(fā)動機(jī)曲軸傳動 裝置；汽車、機(jī)車用發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置裝置；汽車、機(jī)車用發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置 各類典型剛性回轉(zhuǎn)構(gòu)件的平衡精度等級各類典型剛性回轉(zhuǎn)構(gòu)件的平衡精度等級 () 1000 e Amm s 精度等級精度等級 G40 平衡精度平衡精度回轉(zhuǎn)構(gòu)件類型示例回轉(zhuǎn)構(gòu)件類型示例 G1616 特殊要求的傳動軸（螺旋槳軸、萬向聯(lián)軸特殊要求的傳動軸（螺旋槳軸、萬向聯(lián)軸 器）；破碎機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械的零件；汽車和

34、器）；破碎機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械的零件；汽車和 機(jī)車發(fā)動機(jī)的部件；特殊要求的六缸和六缸機(jī)車發(fā)動機(jī)的部件；特殊要求的六缸和六缸 以上的發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置以上的發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置 G6.36.3 作業(yè)機(jī)械的回轉(zhuǎn)零件；船用主氣輪機(jī)齒輪；作業(yè)機(jī)械的回轉(zhuǎn)零件；船用主氣輪機(jī)齒輪； 航空燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子；風(fēng)扇；離心機(jī)鼓輪，泵航空燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子；風(fēng)扇；離心機(jī)鼓輪，泵 轉(zhuǎn)子；機(jī)床及一般機(jī)械的回轉(zhuǎn)零、部件；普轉(zhuǎn)子；機(jī)床及一般機(jī)械的回轉(zhuǎn)零、部件；普 通電機(jī)轉(zhuǎn)子；特殊要求的發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)零、部通電機(jī)轉(zhuǎn)子；特殊要求的發(fā)動機(jī)回轉(zhuǎn)零、部 件件 G2.52.5燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子部件；剛性汽輪發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子部件；剛性汽輪發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)

35、子；透平壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；機(jī)床傳動裝置；電機(jī)轉(zhuǎn)子；透平壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；機(jī)床傳動裝置； 特殊要求的大型和中型電機(jī)轉(zhuǎn)子；小型電機(jī)特殊要求的大型和中型電機(jī)轉(zhuǎn)子；小型電機(jī) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 G1.01.0磁帶記錄儀及錄音機(jī)的驅(qū)動裝置；磨床傳動磁帶記錄儀及錄音機(jī)的驅(qū)動裝置；磨床傳動 裝置；特殊要求的微型電機(jī)轉(zhuǎn)子裝置；特殊要求的微型電機(jī)轉(zhuǎn)子 G0.40.4精密磨床主軸、砂輪盤及電機(jī)轉(zhuǎn)子；陀螺儀精密磨床主軸、砂輪盤及電機(jī)轉(zhuǎn)子；陀螺儀 () 1000 e Amm s 各類典型剛性回轉(zhuǎn)構(gòu)件的平衡精度等級各類典型剛性回轉(zhuǎn)構(gòu)件的平衡精度等級 12-5 12-5 平面機(jī)構(gòu)的平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡 機(jī)構(gòu)的平衡，由于機(jī)構(gòu)各構(gòu)件在運動時所產(chǎn)生的

36、慣性力可以機(jī)構(gòu)的平衡，由于機(jī)構(gòu)各構(gòu)件在運動時所產(chǎn)生的慣性力可以 簡化為簡化為一個通過質(zhì)心的總慣性力和總慣性力偶矩，并全部由基座一個通過質(zhì)心的總慣性力和總慣性力偶矩，并全部由基座 承受承受。所以，。所以，平面機(jī)構(gòu)的平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡就要設(shè)法平衡這個總慣性力和總慣就要設(shè)法平衡這個總慣性力和總慣 性力偶矩。性力偶矩。 機(jī)構(gòu)平衡的條件機(jī)構(gòu)平衡的條件 作用于機(jī)構(gòu)質(zhì)心的總慣性力和總慣性力偶作用于機(jī)構(gòu)質(zhì)心的總慣性力和總慣性力偶 矩應(yīng)分別為零。矩應(yīng)分別為零。 通常，對機(jī)構(gòu)只進(jìn)行總慣性力的平衡，所以欲使機(jī)構(gòu)總慣性通常，對機(jī)構(gòu)只進(jìn)行總慣性力的平衡，所以欲使機(jī)構(gòu)總慣性 力為零，應(yīng)使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心加速度為零，即應(yīng)使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心靜止不力為零，應(yīng)使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心加速度為零，即應(yīng)使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心靜止不 動。動。 即即 F0 ， M0 （1 1） 利用平衡質(zhì)量平衡利用平衡質(zhì)量平衡 v將構(gòu)件將構(gòu)件2的的m2用集中于用集中于 B、C 兩點的兩個質(zhì)量代換；兩點的兩個質(zhì)量代換； v在構(gòu)件在構(gòu)件1和和3的延長線上各加一平衡質(zhì)量，使其質(zhì)心分的延長線上各加一平衡質(zhì)量，使其質(zhì)心分 別移到固定軸別移到固定軸A和和D處：處： m=(m2BlAB+m1lAS1)/r m=(m2ClDC+m3lDS3)/r m2B = m2 lCS2/ lBC m2C = m2