第8章 回轉(zhuǎn)件的平衡

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)機械設(shè)計基礎(chǔ)第第8章章 回轉(zhuǎn)件的平衡回轉(zhuǎn)件的平衡8.1 機械平衡的目的及內(nèi)容機械平衡的目的及內(nèi)容8.1.1 機械平衡的目的機械平衡的目的 機構(gòu)運轉(zhuǎn)時構(gòu)件上將產(chǎn)生慣性力和慣性力矩，它們機構(gòu)運轉(zhuǎn)時構(gòu)件上將產(chǎn)生慣性力和慣性力矩，它們在機構(gòu)各運動副中引起動壓力，并傳到機架上，當(dāng)機器在機構(gòu)各運動副中引起動壓力，并傳到機架上，當(dāng)機器不平衡時，將使整個機構(gòu)發(fā)生振動，引起工作機構(gòu)精度不平衡時，將使整個機構(gòu)發(fā)生振動，引起工作機構(gòu)精度和可靠性下降、零件的磨損和疲勞以及噪聲，嚴(yán)重時，和可靠性下降、零件的磨損和疲勞以及噪聲，嚴(yán)重時，將引起機構(gòu)的共振，損壞設(shè)備。將引起機構(gòu)的共振，損壞設(shè)備。 盡量消除附加動壓

2、力，減輕有害的機械振動現(xiàn)象，盡量消除附加動壓力，減輕有害的機械振動現(xiàn)象，以改善機器工作性能和延長使用壽命。以改善機器工作性能和延長使用壽命。 8.1.2 機械平衡的內(nèi)容機械平衡的內(nèi)容 將其質(zhì)量重新分布，使其產(chǎn)生的慣性力構(gòu)成一個平衡將其質(zhì)量重新分布，使其產(chǎn)生的慣性力構(gòu)成一個平衡力系。包括剛性回轉(zhuǎn)件的平衡和撓性回轉(zhuǎn)件的平衡兩方面，力系。包括剛性回轉(zhuǎn)件的平衡和撓性回轉(zhuǎn)件的平衡兩方面，本章只介紹前者。本章只介紹前者。 使所有構(gòu)件上的慣性力、慣性力矩可用在機架上的合使所有構(gòu)件上的慣性力、慣性力矩可用在機架上的合力和合力偶矩來替代，從而可以在機架上進(jìn)行平衡。力和合力偶矩來替代，從而可以在機架上進(jìn)行平衡。

3、1. 回轉(zhuǎn)件的平衡回轉(zhuǎn)件的平衡2. 機架上的平衡機架上的平衡8.2.1 回轉(zhuǎn)件的靜平衡回轉(zhuǎn)件的靜平衡（質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面（質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)）內(nèi)） 當(dāng)寬度當(dāng)寬度b與直徑與直徑D之比之比 b / D0.2時，轉(zhuǎn)子中的各不平衡因時，轉(zhuǎn)子中的各不平衡因素可近視認(rèn)為發(fā)生在垂直于回轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi)，而且這種素可近視認(rèn)為發(fā)生在垂直于回轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi)，而且這種不平衡現(xiàn)象在轉(zhuǎn)子靜止時即可表現(xiàn)出來，稱其為靜不平衡。對不平衡現(xiàn)象在轉(zhuǎn)子靜止時即可表現(xiàn)出來，稱其為靜不平衡。對其進(jìn)行的平衡稱謂其進(jìn)行的平衡稱謂靜平衡。靜平衡。8.2 回轉(zhuǎn)件的平衡計算回轉(zhuǎn)件的平衡計算1. 回轉(zhuǎn)質(zhì)量可以安裝在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的靜平衡計

4、算回轉(zhuǎn)質(zhì)量可以安裝在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的靜平衡計算120iibFFFF=+= 慣性力表現(xiàn)慣性力表現(xiàn)為離心力，構(gòu)成同為離心力，構(gòu)成同一平面內(nèi)匯交于回一平面內(nèi)匯交于回轉(zhuǎn)中心的匯交力系。轉(zhuǎn)中心的匯交力系。如果平衡，合力為如果平衡，合力為零。零。F總慣性力總慣性力120iibFFFF=+=bbrm-質(zhì)徑積質(zhì)徑積分布于該回轉(zhuǎn)件上各個質(zhì)量的離心力的分布于該回轉(zhuǎn)件上各個質(zhì)量的離心力的合力等于零或質(zhì)徑積的矢量和為零。合力等于零或質(zhì)徑積的矢量和為零。2ii iFm r=1 12 20b bmem rm rm r=+=得：得：靜平衡條件：靜平衡條件：由由結(jié)合結(jié)合-總質(zhì)心矢徑總質(zhì)心矢徑ebbbbbFFFFlFl+= 當(dāng)在所

5、需平衡的回轉(zhuǎn)平面上無法按裝平衡質(zhì)量時，必須在當(dāng)在所需平衡的回轉(zhuǎn)平面上無法按裝平衡質(zhì)量時，必須在另外兩個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)分別安裝平衡質(zhì)量使回轉(zhuǎn)件達(dá)到平衡。另外兩個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)分別安裝平衡質(zhì)量使回轉(zhuǎn)件達(dá)到平衡。2. 回轉(zhuǎn)質(zhì)量無法安裝在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的靜平衡計算回轉(zhuǎn)質(zhì)量無法安裝在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的靜平衡計算 當(dāng)選定回轉(zhuǎn)半徑后，即可求出相應(yīng)的平衡質(zhì)量。當(dāng)選定回轉(zhuǎn)半徑后，即可求出相應(yīng)的平衡質(zhì)量。bbbbb bbbbbmrmrm rmrlmrl+= bbb bbbb blmrm rllmrm rl= m1=1.5kg， m2=0.8kg， r1=140mm，r2=180mm， rb=140mm，去重平衡，求，去重平衡，求m

6、b的大小和方位。的大小和方位。Mb=1kg，方位用圖表示，方位用圖表示課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題1注意：安裝方向，位置，大小，加重還是去重注意：安裝方向，位置，大小，加重還是去重m1=10kg， m2=15kg， m3=10kg，r1=50mm，r2=100mm， r3=70mm，求平衡質(zhì)徑積，求平衡質(zhì)徑積rbmb的大小和方位。的大小和方位。1513kgmm，277.6課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題2 當(dāng)當(dāng)b/D0.2時，回時，回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量不能視為轉(zhuǎn)件的質(zhì)量不能視為分布在同一平面內(nèi)。分布在同一平面內(nèi)。有時不同平面內(nèi)的不有時不同平面內(nèi)的不平衡量在靜止時并不平衡量在靜止時并不顯示出來，只有在轉(zhuǎn)顯示出來，只有在轉(zhuǎn)動

7、時才能顯示，稱這動時才能顯示，稱這種不平衡為動不平衡，種不平衡為動不平衡，對其進(jìn)行的平衡稱謂對其進(jìn)行的平衡稱謂動平衡動平衡。8.2.2 回轉(zhuǎn)件的動平衡計算回轉(zhuǎn)件的動平衡計算 （質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)）（質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)） 此時此時,在一個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)按裝平衡質(zhì)量無法解決平衡問在一個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)按裝平衡質(zhì)量無法解決平衡問題，必須在兩個任選的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)分別安裝平衡質(zhì)量使回轉(zhuǎn)題，必須在兩個任選的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)分別安裝平衡質(zhì)量使回轉(zhuǎn)件達(dá)到平衡。件達(dá)到平衡。1. 動平衡計算動平衡計算平面平面1、2、3內(nèi)的質(zhì)量內(nèi)的質(zhì)量m1、m2、m3分別用任選的兩個回分別用任選的兩個回轉(zhuǎn)平面轉(zhuǎn)平面T 、T內(nèi)質(zhì)量內(nèi)質(zhì)量m

8、1 、m2 、m3 和和m1、m2、m3來替代。來替代。111mllm 111mllm 222mllm 222mllm 333mllm 333mllm 1 12 23 31 1223300b bbbm rm rm rm rmrmrmrmr 即：即：brbm選定選定 、br ，計算，計算 、bm 分別分別T 、T在按質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的情況解決不在按質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的情況解決不平衡問題。平衡問題。12312300bbFFFFFFFF0 00000b bbbm rm rmrmr 如右圖，若在如右圖，若在T 、T內(nèi)，分別內(nèi)，分別沿沿rb 、rb相反的方向相反的方向r0 、r0加上質(zhì)量加

9、上質(zhì)量m0 、m0，以代替原，以代替原來的不平衡質(zhì)量來的不平衡質(zhì)量m1、m2、m3，并滿足下式，則該回轉(zhuǎn)件同樣并滿足下式，則該回轉(zhuǎn)件同樣可以得到平衡?？梢缘玫狡胶?。 因此，原來質(zhì)因此，原來質(zhì)m1、m2、m3所引起的不平衡可以看作任選所引起的不平衡可以看作任選兩回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的不平衡質(zhì)量兩回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的不平衡質(zhì)量m0 、m0所產(chǎn)生。單靠在某一平所產(chǎn)生。單靠在某一平面內(nèi)進(jìn)行靜平衡，回轉(zhuǎn)件在軸平面內(nèi)必然存在一個不平衡的面內(nèi)進(jìn)行靜平衡，回轉(zhuǎn)件在軸平面內(nèi)必然存在一個不平衡的 離心合力偶存在，回轉(zhuǎn)件得不到完全平衡。離心合力偶存在，回轉(zhuǎn)件得不到完全平衡。 對于動不平衡的轉(zhuǎn)子，無論其具有多少個對于動不平衡的轉(zhuǎn)子，無論其具有多少個偏心質(zhì)量以及分布在多少個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，都只偏心質(zhì)量以及分布在多少個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，都只要在選定的平衡基面內(nèi)加上或去掉平衡質(zhì)量，要在選