機(jī)械平衡-動平衡

1、機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡不平衡的危不平衡的危害害 機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，構(gòu)件上的機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，構(gòu)件上的大小方向始終變化的大小方向始終變化的不平衡慣性力不平衡慣性力將對機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動副產(chǎn)生附加動壓力，其將對機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動副產(chǎn)生附加動壓力，其不良后果：不良后果：平衡問題在高速、重型及精密機(jī)械中尤為突出平衡問題在高速、重型及精密機(jī)械中尤為突出 增加運(yùn)動副的摩擦和磨損，降低機(jī)械的使用壽命增加運(yùn)動副的摩擦和磨損，降低機(jī)械的使用壽命 產(chǎn)生有害的振動，使機(jī)械的工作性能惡化產(chǎn)生有害的振動，使機(jī)械的工作性能惡化 降低機(jī)械效率降低機(jī)械效率因葉輪沒有平衡好，電風(fēng)扇出現(xiàn)振動現(xiàn)象因葉輪沒有平衡好，電風(fēng)扇出現(xiàn)振動現(xiàn)象機(jī)械的平衡機(jī)

2、械的平衡不平衡的危不平衡的危害害 磨床砂輪沒有平衡好，產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量磨床砂輪沒有平衡好，產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡不平衡的危不平衡的危害害 工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速，其回轉(zhuǎn)軸的撓曲變形速，其回轉(zhuǎn)軸的撓曲變形不可忽略的轉(zhuǎn)子的平衡不可忽略的轉(zhuǎn)子的平衡工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速，其回轉(zhuǎn)軸的撓曲轉(zhuǎn)速，其回轉(zhuǎn)軸的撓曲變形可忽略不計的轉(zhuǎn)子變形可忽略不計的轉(zhuǎn)子的平衡的平衡機(jī)械平衡的目的機(jī)械平衡的目的 對慣性力對慣性力( (矩矩) )加以平衡，加以平衡，以消除或減輕以消除或減輕慣性力慣性力( (矩矩) )的的不良影響，不良影響，從而減輕機(jī)械振動，

3、改善機(jī)械工作性能，提從而減輕機(jī)械振動，改善機(jī)械工作性能，提高機(jī)械工作質(zhì)量、延長機(jī)械使用壽命、減輕噪聲污染高機(jī)械工作質(zhì)量、延長機(jī)械使用壽命、減輕噪聲污染。機(jī)械平衡的內(nèi)容與分類機(jī)械平衡的內(nèi)容與分類轉(zhuǎn)子的平衡轉(zhuǎn)子的平衡機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu)平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡撓性轉(zhuǎn)子的平衡撓性轉(zhuǎn)子的平衡轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 繞固定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，繞固定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，其慣性力和慣性力矩的平衡其慣性力和慣性力矩的平衡問題稱為轉(zhuǎn)子的平衡問題稱為轉(zhuǎn)子的平衡機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動構(gòu)件慣性力的合力和合力偶矩在機(jī)架上的平衡機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動構(gòu)件慣性力的合力和合力偶矩在機(jī)架上的平衡機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡機(jī)械平衡的方法機(jī)械平衡的方法 平衡設(shè)計（計算）平衡設(shè)計（計

4、算） 平衡試驗平衡試驗 在機(jī)械設(shè)計階段，除保證工作要求、制造工藝要在機(jī)械設(shè)計階段，除保證工作要求、制造工藝要求外，結(jié)構(gòu)上還要考慮減少和消除不平衡慣性力問題求外，結(jié)構(gòu)上還要考慮減少和消除不平衡慣性力問題,將轉(zhuǎn)子設(shè)計成平衡的。將轉(zhuǎn)子設(shè)計成平衡的。 經(jīng)過平衡設(shè)計的機(jī)械，雖然理論上達(dá)到了平衡，經(jīng)過平衡設(shè)計的機(jī)械，雖然理論上達(dá)到了平衡，但由于制造不精確、材料不均勻及安裝誤差等非設(shè)計但由于制造不精確、材料不均勻及安裝誤差等非設(shè)計因素，還可能不平衡，需再經(jīng)平衡試驗解決。因素，還可能不平衡，需再經(jīng)平衡試驗解決。機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡DbDb剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算( (設(shè)計設(shè)計) ) 剛性轉(zhuǎn)子的平衡

5、剛性轉(zhuǎn)子的平衡動平衡動平衡靜平衡靜平衡 (單面平衡單面平衡)(雙面平衡雙面平衡)2 . 0 Db2 . 0 Db機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡DbFI為空間力系為空間力系平衡措施：使平衡措施：使總慣性力為零總慣性力為零平衡措施：使平衡措施：使總慣性總慣性力和總慣性力矩為零力和總慣性力矩為零FI為平面匯為平面匯交力系交力系剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算( (設(shè)計設(shè)計) ) 剛性轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡動平衡動平衡靜平衡靜平衡 (單面平衡單面平衡)(雙面平衡雙面平衡)2 . 0 Db2 . 0 Db機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡剛性轉(zhuǎn)子的剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計算靜平衡計算 (單面平衡單面平衡)靜平衡靜平衡 對于軸向

6、尺寸較小的盤狀轉(zhuǎn)子，例如齒輪、盤形凸輪、對于軸向尺寸較小的盤狀轉(zhuǎn)子，例如齒輪、盤形凸輪、帶輪、鏈輪及葉輪等，它們的不平衡質(zhì)量可以視為分布在同一回帶輪、鏈輪及葉輪等，它們的不平衡質(zhì)量可以視為分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，各不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力為平面匯交力系。只需平轉(zhuǎn)平面內(nèi)，各不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力為平面匯交力系。只需平衡各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力衡各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力( (無慣性力矩?zé)o慣性力矩) )。Db平衡措施：平衡措施：使使總慣性力為零總慣性力為零2 . 0 Db機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡Db剛性轉(zhuǎn)子的剛性轉(zhuǎn)子的動平衡計算動平衡計算 (雙面平衡雙面平衡)Fi為空間力系為空間力系平衡措施：使平衡措施：使總慣

7、性力總慣性力和總慣性力矩為零和總慣性力矩為零 其偏心質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，而分布在多其偏心質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，而分布在多個不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。既使轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)軸上，個不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。既使轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)軸上，也將產(chǎn)生不可忽略的慣性力矩，這種狀態(tài)只有在轉(zhuǎn)子也將產(chǎn)生不可忽略的慣性力矩，這種狀態(tài)只有在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時才能顯示出來，故稱為動不平衡。轉(zhuǎn)動時才能顯示出來，故稱為動不平衡。質(zhì)心位于質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)軸上回轉(zhuǎn)軸上2 . 0 Db機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡經(jīng)過動平衡的回轉(zhuǎn)件一定是靜平衡的，經(jīng)過動平衡的回轉(zhuǎn)件一定是靜平衡的，靜平衡的回轉(zhuǎn)件不一定是動平衡的。靜平衡的回轉(zhuǎn)件不一定是動平衡的。質(zhì)心位

8、于質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)軸上回轉(zhuǎn)軸上機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡靜平衡試驗法靜平衡試驗法剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡試驗時將轉(zhuǎn)子放到已調(diào)好的水平軌道上，如果轉(zhuǎn)子不平衡，則偏心引起試驗時將轉(zhuǎn)子放到已調(diào)好的水平軌道上，如果轉(zhuǎn)子不平衡，則偏心引起的重力矩將使轉(zhuǎn)子在軌道上滾動。當(dāng)轉(zhuǎn)子停止時，轉(zhuǎn)子質(zhì)心必處于軸心正下的重力矩將使轉(zhuǎn)子在軌道上滾動。當(dāng)轉(zhuǎn)子停止時，轉(zhuǎn)子質(zhì)心必處于軸心正下方。這時，在軸心的正上方任意半徑處加一適當(dāng)平衡質(zhì)量，再輕輕撥動轉(zhuǎn)子。方。這時，在軸心的正上方任意半徑處加一適當(dāng)平衡質(zhì)量，再輕輕撥動轉(zhuǎn)子。這樣經(jīng)過反復(fù)幾次試加平衡質(zhì)量，直到轉(zhuǎn)子在任何位置都能達(dá)到隨意平衡時，這樣經(jīng)過反復(fù)幾

9、次試加平衡質(zhì)量，直到轉(zhuǎn)子在任何位置都能達(dá)到隨意平衡時，即完成轉(zhuǎn)子靜平衡試驗。即完成轉(zhuǎn)子靜平衡試驗。導(dǎo)軌式靜平衡架導(dǎo)軌式靜平衡架圓盤式靜平衡架圓盤式靜平衡架機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗圓盤式靜平衡架圓盤式靜平衡架動平衡實驗動平衡實驗利用動平衡試驗機(jī)進(jìn)行利用動平衡試驗機(jī)進(jìn)行機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗轉(zhuǎn)子的許用不平衡量轉(zhuǎn)子的許用不平衡量 經(jīng)過經(jīng)過平衡設(shè)計平衡設(shè)計和和實驗實驗的轉(zhuǎn)子，其不平衡量的轉(zhuǎn)子，其不平衡量已大大減少，但無論如何也不可能使其平衡量已大大減少，但無論如何也不可能使其平衡量為零，即仍有可能存在微量不平衡。為零，即仍有可能存在微量

10、不平衡。 在實際工作中過高的要求也是不必要的。在實際工作中過高的要求也是不必要的。因此，對不同工作條件的轉(zhuǎn)子，國際標(biāo)準(zhǔn)化組因此，對不同工作條件的轉(zhuǎn)子，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了各種典型轉(zhuǎn)子的平衡等級和許用不平織制定了各種典型轉(zhuǎn)子的平衡等級和許用不平衡量。衡量。機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡 繞定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，在運(yùn)動中所產(chǎn)生的慣性力和慣繞定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，在運(yùn)動中所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩可以在構(gòu)件本身加以平衡。性力矩可以在構(gòu)件本身加以平衡。 而對機(jī)構(gòu)中作而對機(jī)構(gòu)中作往復(fù)運(yùn)動和平面復(fù)合運(yùn)動往復(fù)運(yùn)動和平面復(fù)合運(yùn)動的構(gòu)件，這的構(gòu)件，這些運(yùn)動構(gòu)件的總慣性力和總慣性力矩不能在構(gòu)件本身些運(yùn)動構(gòu)件的

11、總慣性力和總慣性力矩不能在構(gòu)件本身加以平衡，必須對整個機(jī)構(gòu)設(shè)法平衡，以便消除機(jī)構(gòu)加以平衡，必須對整個機(jī)構(gòu)設(shè)法平衡，以便消除機(jī)構(gòu)在機(jī)座上的動壓力。在機(jī)座上的動壓力。 在實際平衡計算中，在實際平衡計算中，總慣性力矩總慣性力矩對機(jī)座的影響應(yīng)對機(jī)座的影響應(yīng)當(dāng)與外加的驅(qū)動力矩和阻抗力矩一起研究。這里只討論當(dāng)與外加的驅(qū)動力矩和阻抗力矩一起研究。這里只討論總慣性力的平衡問題。總慣性力的平衡問題。平衡條件：機(jī)構(gòu)總質(zhì)心平衡條件：機(jī)構(gòu)總質(zhì)心 S 靜止不動。靜止不動。機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡平衡方法：平衡方法：設(shè)計機(jī)構(gòu)時，通過其構(gòu)件的合理布置、加平設(shè)計機(jī)構(gòu)時，通過其構(gòu)件的合理布置、加平 衡質(zhì)量或加平衡機(jī)構(gòu)等方法來使機(jī)構(gòu)

12、的慣性力得到完全衡質(zhì)量或加平衡機(jī)構(gòu)等方法來使機(jī)構(gòu)的慣性力得到完全或部分地平衡。或部分地平衡。完全平衡完全平衡利用機(jī)構(gòu)對稱布置利用機(jī)構(gòu)對稱布置 由于機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸和質(zhì)量對稱，使慣性力在曲柄的回轉(zhuǎn)由于機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸和質(zhì)量對稱，使慣性力在曲柄的回轉(zhuǎn)中心處所引起的動壓力完全得到平衡。但是這樣將使機(jī)構(gòu)的體積中心處所引起的動壓力完全得到平衡。但是這樣將使機(jī)構(gòu)的體積大為增大。大為增大。機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡加平衡質(zhì)量法加平衡質(zhì)量法 在下圖所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，為了進(jìn)行平衡，將機(jī)構(gòu)中連在下圖所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，為了進(jìn)行平衡，將機(jī)構(gòu)中連桿的質(zhì)量分別用連桿兩端鉸鏈處的質(zhì)量代換。對于曲柄和搖桿則桿的質(zhì)量分別用連

13、桿兩端鉸鏈處的質(zhì)量代換。對于曲柄和搖桿則在其延長線上各加一平衡質(zhì)量分別與其質(zhì)量和連桿鉸鏈的代換質(zhì)在其延長線上各加一平衡質(zhì)量分別與其質(zhì)量和連桿鉸鏈的代換質(zhì)量相平衡，使其質(zhì)心分別移到固定鉸鏈處，機(jī)構(gòu)的慣性力即得到量相平衡，使其質(zhì)心分別移到固定鉸鏈處，機(jī)構(gòu)的慣性力即得到平衡。這種平衡方法主要缺點是由于配置了幾個平衡質(zhì)量使機(jī)構(gòu)平衡。這種平衡方法主要缺點是由于配置了幾個平衡質(zhì)量使機(jī)構(gòu)質(zhì)量大大增加，尤其是把平衡質(zhì)量裝在連桿上更為不便。質(zhì)量大大增加，尤其是把平衡質(zhì)量裝在連桿上更為不便。機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡部分平衡部分平衡部分平衡是平衡機(jī)構(gòu)總慣性力的一部分。部分平衡是平衡機(jī)構(gòu)總慣性力的一部分。 近似對稱布置法近似對稱布置法 當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動時，兩個滑塊的加速度方向相反，它當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動時，兩個滑塊的加速度方向相反，它們的慣性力也相反可以相互平衡。但由于運(yùn)動規(guī)律不們的慣性力也相反可以相互平衡。但由于運(yùn)動規(guī)律不完全相同，所以只能部分平衡。完全相同，所以只能部分平衡。 機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡加平衡質(zhì)量法加平衡質(zhì)量法 利用質(zhì)量代換法將連桿的質(zhì)量分別轉(zhuǎn)換到曲柄和滑利用質(zhì)量代換法將連桿的質(zhì)量分別轉(zhuǎn)換到曲柄和滑塊處，對于曲柄同樣在延長線上加一平衡質(zhì)量使曲柄的塊處，對于曲柄同樣在延長線上加一平衡質(zhì)量使曲柄的質(zhì)心轉(zhuǎn)換到固定鉸鏈處，使其達(dá)到平衡。對于滑塊慣性質(zhì)心轉(zhuǎn)換到