機(jī)械原理課件-東南大學(xué)-鄭文緯-第七版-第十章

第十章

平面機(jī)構(gòu)的平衡第十章

平面機(jī)構(gòu)的平衡1第十章平面機(jī)構(gòu)的平衡機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類剛性回轉(zhuǎn)件的平衡剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)法機(jī)架上的平衡

第十章平面機(jī)構(gòu)的平衡機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類2§10-1機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類機(jī)構(gòu)平衡的目的機(jī)構(gòu)平衡的分類§10-1機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類機(jī)構(gòu)平衡的目的3§10-2剛性回轉(zhuǎn)件的平衡剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的平衡。D/B≥5（徑寬比）剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的平衡。D/B<5（徑寬比）§10-2剛性回轉(zhuǎn)件的平衡剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡4§10-3剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)法理論上完全平衡的轉(zhuǎn)子不一定平衡制造和裝配誤差材料的密度不均勻通過(guò)試驗(yàn)方法平衡靜平衡試驗(yàn)原理動(dòng)平衡試驗(yàn)原理§10-3剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)法理論上完全平衡的轉(zhuǎn)子不一定平5§10-4機(jī)架上的平衡

引言完全平衡法近似平衡法對(duì)稱布置法§10-4機(jī)架上的平衡引言6結(jié)束結(jié)束7一、機(jī)構(gòu)平衡的目的運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件慣性力（矩）運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加的動(dòng)壓力大小和方向周期性變化增加運(yùn)動(dòng)副的摩擦、降低工作精度、可靠性下降發(fā)生有害的振動(dòng)甚至使機(jī)械遭到破壞（共振）降低機(jī)械效率和使用壽命機(jī)械的平衡的目的：合理地分配構(gòu)件中的質(zhì)量，消除或減少附加動(dòng)壓力以及機(jī)座的振動(dòng)。一、機(jī)構(gòu)平衡的目的運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件慣性力（矩）運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加的動(dòng)8二、機(jī)構(gòu)平衡的分類轉(zhuǎn)子的平衡（定軸轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的平衡）剛性轉(zhuǎn)子的平衡無(wú)顯著地彈性變形的剛性轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，n<(0.6~0.75)nc平衡原理--力系的平衡原理?yè)闲赞D(zhuǎn)子的平衡在慣性力的影響下產(chǎn)生顯著地彎曲變形的轉(zhuǎn)子,n≥(0.6~0.75)nc機(jī)架上的平衡

（平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的平衡）平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的慣性力由機(jī)架平衡。機(jī)構(gòu)的平衡稱為機(jī)架上的平衡

。

使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動(dòng)的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速nc。二、機(jī)構(gòu)平衡的分類轉(zhuǎn)子的平衡（定軸轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的平衡）使轉(zhuǎn)子發(fā)生9一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡設(shè)：構(gòu)件以ω轉(zhuǎn)動(dòng)，m1mnm2rnr1r2靜平衡的條件是：分布于該回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的合力等于零或質(zhì)徑積的向量和等于零。有n個(gè)分布在同一平面中的質(zhì)點(diǎn)mi（i＝1,2,…,n）其質(zhì)心分別為ri

，其慣性力為平衡質(zhì)量mb和質(zhì)心rb,使得一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡設(shè)：構(gòu)件以ω轉(zhuǎn)動(dòng)，m1mnm2rnr1r10一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡舉例：有三個(gè)質(zhì)量塊，分別作出三個(gè)質(zhì)徑積mr為了平衡，應(yīng)加平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積mbrb

在求出mbrb

后，根據(jù)rb的方向，添加平衡質(zhì)量mb；或rb的反方向，減少平衡質(zhì)量mb。一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡舉例：有三個(gè)質(zhì)量塊，分別作出三個(gè)質(zhì)徑積m11二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡兩個(gè)不平衡質(zhì)量BDFi2Fi1sm1m2動(dòng)平衡條件：離心力合力F

離心力引起的合力偶

M至少有兩個(gè)任選平衡校正面二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡兩個(gè)不平衡質(zhì)量BDFi2Fi1sm1m212r1Bm1Br3Am3Am1Ar1A二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡選取兩個(gè)平衡面A、B將各質(zhì)量分解成位于兩平衡面上的兩個(gè)等效質(zhì)量；按靜平衡方法分別求出兩個(gè)平衡質(zhì)量。miA=mibi/LmiB=miai/Lmi=miA+miBm2Ar2Ayx

m1r1m3r3m2r2r3Bm3Ba2

b2

a1

b1

a3

b3

Lm2Br2B3

r1Bm1Br3Am3Am1Ar1A二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡選取13一、靜平衡試驗(yàn)原理DB鋼制刀口形導(dǎo)軌靜平衡架轉(zhuǎn)子

通過(guò)轉(zhuǎn)子在靜平衡架上轉(zhuǎn)動(dòng)尋求平衡質(zhì)量的大小和位置。在重力作用下，轉(zhuǎn)子將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；待轉(zhuǎn)子靜止后，在轉(zhuǎn)子上刻一鉛垂線。再使轉(zhuǎn)子向另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，待轉(zhuǎn)子靜止后，在轉(zhuǎn)子上刻一鉛垂線一、靜平衡試驗(yàn)原理DB鋼制刀口形導(dǎo)軌靜平衡架轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子在14二、動(dòng)平衡試驗(yàn)原理電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)試件

萬(wàn)向節(jié)手測(cè)振傳感器123解算4放大器

56基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器78驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)支承系統(tǒng)傳感器1、2拾得振動(dòng)信號(hào)

信號(hào)送入解算電路3內(nèi)進(jìn)行處理放大器4由儀表7指示出不平衡質(zhì)徑積的大小

4信號(hào)與5信號(hào)輸入鑒相器6，由儀表8指示不平衡質(zhì)徑積的相位

二、動(dòng)平衡試驗(yàn)原理電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)試件萬(wàn)向節(jié)手測(cè)振傳15

在一般平面機(jī)構(gòu)中存在著作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，它們的慣性力和慣性力偶矩不可能象回轉(zhuǎn)件一樣在每個(gè)構(gòu)件內(nèi)部得到平衡。引言如何使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)其質(zhì)心靜止不動(dòng)。

但就整個(gè)機(jī)構(gòu)而言，可以在機(jī)架上平衡其所承受的總慣性力和總慣性力矩。總慣性力矩還必須與機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力矩與生產(chǎn)阻力矩綜合考慮?？倯T性力在機(jī)架上得到平衡，從而減小或消除運(yùn)動(dòng)構(gòu)件作用于機(jī)架上的動(dòng)壓力。平面機(jī)構(gòu)平衡的必要和充分條件:只有使質(zhì)心S靜止不動(dòng)。機(jī)構(gòu)的總慣性力為F=-Mas，欲使任何位置都有F=0，則機(jī)構(gòu)總質(zhì)心作勻速直線運(yùn)動(dòng)；機(jī)構(gòu)總質(zhì)心沿著封閉曲線退化為停留在一個(gè)點(diǎn)。

當(dāng)且僅當(dāng)平面機(jī)構(gòu)總質(zhì)心靜止不動(dòng)時(shí)，平面機(jī)構(gòu)的慣性力才能達(dá)到完全平衡。 在一般平面機(jī)構(gòu)中存在著作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，它們16一、完全平衡法調(diào)整機(jī)構(gòu)的質(zhì)心(包括運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和平衡質(zhì)量的總質(zhì)心)位置，從而使機(jī)構(gòu)達(dá)到其總慣性力在機(jī)架上平衡平衡質(zhì)量的具體方法質(zhì)量代換法主要點(diǎn)矢量法線性獨(dú)立矢量法質(zhì)量代換法中的靜代換一、完全平衡法調(diào)整機(jī)構(gòu)的質(zhì)心(包括運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和平衡質(zhì)量的總質(zhì)心17鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)用靜代換法將構(gòu)件2的質(zhì)量m2分配到鉸鏈B和C的中心上ABC4123DS2S3m’m’’S1h2l2l3h3r3r1l1h1在構(gòu)件I的延長(zhǎng)線上r1處續(xù)上一個(gè)對(duì)重，使其質(zhì)量m’與m2B、m1的總質(zhì)心位于點(diǎn)A處鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)用靜代換法將構(gòu)件2的質(zhì)量m2分配到鉸鏈B和C的中18曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的ABC4123S2m’m’’r1l1h1h2l2S1在構(gòu)件2的延長(zhǎng)線上r2處續(xù)上一個(gè)對(duì)重，使其質(zhì)量m’‘與m2、m3的總質(zhì)心位于點(diǎn)B處r2在構(gòu)件I的延長(zhǎng)線上r1處續(xù)上一個(gè)對(duì)重，使其質(zhì)量m’與mB、m1的總質(zhì)心位于點(diǎn)A處曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的ABC4123S2m’m’’r1l1h1h2l19二、近似平衡法只平衡機(jī)構(gòu)慣性力的一部分ABC4123S2m’m’’S1二、近似平衡法只平衡機(jī)構(gòu)慣性力的一部分ABC4123S2m’20三、對(duì)稱布置法為了部分地或完全地平衡機(jī)構(gòu)的慣性力,實(shí)際上還常常采用對(duì)稱平衡或各種相同機(jī)構(gòu)對(duì)稱布置的設(shè)計(jì)。例1例2三、對(duì)稱布置法為了部分地或完全地平衡機(jī)構(gòu)的慣性力,實(shí)際上還常21第十章

平面機(jī)構(gòu)的平衡第十章

平面機(jī)構(gòu)的平衡22第十章平面機(jī)構(gòu)的平衡機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類剛性回轉(zhuǎn)件的平衡剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)法機(jī)架上的平衡

第十章平面機(jī)構(gòu)的平衡機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類23§10-1機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類機(jī)構(gòu)平衡的目的機(jī)構(gòu)平衡的分類§10-1機(jī)構(gòu)平衡的目的和分類機(jī)構(gòu)平衡的目的24§10-2剛性回轉(zhuǎn)件的平衡剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的平衡。D/B≥5（徑寬比）剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的平衡。D/B<5（徑寬比）§10-2剛性回轉(zhuǎn)件的平衡剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡25§10-3剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)法理論上完全平衡的轉(zhuǎn)子不一定平衡制造和裝配誤差材料的密度不均勻通過(guò)試驗(yàn)方法平衡靜平衡試驗(yàn)原理動(dòng)平衡試驗(yàn)原理§10-3剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)法理論上完全平衡的轉(zhuǎn)子不一定平26§10-4機(jī)架上的平衡

引言完全平衡法近似平衡法對(duì)稱布置法§10-4機(jī)架上的平衡引言27結(jié)束結(jié)束28一、機(jī)構(gòu)平衡的目的運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件慣性力（矩）運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加的動(dòng)壓力大小和方向周期性變化增加運(yùn)動(dòng)副的摩擦、降低工作精度、可靠性下降發(fā)生有害的振動(dòng)甚至使機(jī)械遭到破壞（共振）降低機(jī)械效率和使用壽命機(jī)械的平衡的目的：合理地分配構(gòu)件中的質(zhì)量，消除或減少附加動(dòng)壓力以及機(jī)座的振動(dòng)。一、機(jī)構(gòu)平衡的目的運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件慣性力（矩）運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加的動(dòng)29二、機(jī)構(gòu)平衡的分類轉(zhuǎn)子的平衡（定軸轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的平衡）剛性轉(zhuǎn)子的平衡無(wú)顯著地彈性變形的剛性轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，n<(0.6~0.75)nc平衡原理--力系的平衡原理?yè)闲赞D(zhuǎn)子的平衡在慣性力的影響下產(chǎn)生顯著地彎曲變形的轉(zhuǎn)子,n≥(0.6~0.75)nc機(jī)架上的平衡

（平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的平衡）平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的慣性力由機(jī)架平衡。機(jī)構(gòu)的平衡稱為機(jī)架上的平衡

。

使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動(dòng)的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速nc。二、機(jī)構(gòu)平衡的分類轉(zhuǎn)子的平衡（定軸轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的平衡）使轉(zhuǎn)子發(fā)生30一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡設(shè)：構(gòu)件以ω轉(zhuǎn)動(dòng)，m1mnm2rnr1r2靜平衡的條件是：分布于該回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的合力等于零或質(zhì)徑積的向量和等于零。有n個(gè)分布在同一平面中的質(zhì)點(diǎn)mi（i＝1,2,…,n）其質(zhì)心分別為ri

，其慣性力為平衡質(zhì)量mb和質(zhì)心rb,使得一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡設(shè)：構(gòu)件以ω轉(zhuǎn)動(dòng)，m1mnm2rnr1r31一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡舉例：有三個(gè)質(zhì)量塊，分別作出三個(gè)質(zhì)徑積mr為了平衡，應(yīng)加平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積mbrb

在求出mbrb

后，根據(jù)rb的方向，添加平衡質(zhì)量mb；或rb的反方向，減少平衡質(zhì)量mb。一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡舉例：有三個(gè)質(zhì)量塊，分別作出三個(gè)質(zhì)徑積m32二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡兩個(gè)不平衡質(zhì)量BDFi2Fi1sm1m2動(dòng)平衡條件：離心力合力F

離心力引起的合力偶

M至少有兩個(gè)任選平衡校正面二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡兩個(gè)不平衡質(zhì)量BDFi2Fi1sm1m233r1Bm1Br3Am3Am1Ar1A二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡選取兩個(gè)平衡面A、B將各質(zhì)量分解成位于兩平衡面上的兩個(gè)等效質(zhì)量；按靜平衡方法分別求出兩個(gè)平衡質(zhì)量。miA=mibi/LmiB=miai/Lmi=miA+miBm2Ar2Ayx

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r1Bm1Br3Am3Am1Ar1A二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡選取34一、靜平衡試驗(yàn)原理DB鋼制刀口形導(dǎo)軌靜平衡架轉(zhuǎn)子

通過(guò)轉(zhuǎn)子在靜平衡架上轉(zhuǎn)動(dòng)尋求平衡質(zhì)量的大小和位置。在重力作用下，轉(zhuǎn)子將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；待轉(zhuǎn)子靜止后，在轉(zhuǎn)子上刻一鉛垂線。再使轉(zhuǎn)子向另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，待轉(zhuǎn)子靜止后，在轉(zhuǎn)子上刻一鉛垂線一、靜平衡試驗(yàn)原理DB鋼制刀口形導(dǎo)軌靜平衡架轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子在35二、動(dòng)平衡試驗(yàn)原理電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)試件

萬(wàn)向節(jié)手測(cè)振傳感器123解算4放大器

56基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器78驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)支承系統(tǒng)傳感器1、2拾得振動(dòng)信號(hào)

信號(hào)送入解算電路3內(nèi)進(jìn)行處理放大器4由儀表7指示出不平衡質(zhì)徑積的大小

4信號(hào)與5信號(hào)輸入鑒相器6，由儀表8指示不平衡質(zhì)徑積的相位

二、動(dòng)平衡試驗(yàn)原理電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)試件萬(wàn)向節(jié)手測(cè)振傳36

在一般平面機(jī)構(gòu)中存在著作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，它們的慣性力和慣性力偶矩不可能象回轉(zhuǎn)件一樣在每個(gè)構(gòu)件內(nèi)部得到平衡。引言如何使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)其質(zhì)心靜止不動(dòng)。

但就整個(gè)機(jī)構(gòu)而言，可以在機(jī)架上平衡其所承受的總慣性力和總慣性力矩?？倯T性力矩還必須與機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力矩與生產(chǎn)阻力矩綜合考慮。總慣性力在機(jī)架上得到平衡，從而減小或消除運(yùn)動(dòng)構(gòu)件作用于機(jī)架上的動(dòng)壓力。平面機(jī)構(gòu)平衡的必要和充分條件:只有使質(zhì)心S靜止不動(dòng)。機(jī)構(gòu)的總慣性力為F=-Mas，欲使任何位置都有F=0，則機(jī)構(gòu)總質(zhì)心作勻速直線運(yùn)動(dòng)；機(jī)構(gòu)總質(zhì)心沿著封閉曲線退化為停留在一個(gè)點(diǎn)。

當(dāng)且僅當(dāng)平面機(jī)構(gòu)總質(zhì)心靜止不動(dòng)時(shí)，平面機(jī)構(gòu)的慣性力才能達(dá)到完全平衡。 在一般平面機(jī)構(gòu)中存在著作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，它們37一、完全平衡法調(diào)整機(jī)構(gòu)的質(zhì)心(包括運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和平衡質(zhì)量的總質(zhì)心)位置，從而使機(jī)構(gòu)達(dá)到其總慣性力在機(jī)架上平衡平衡質(zhì)量的具體方法質(zhì)量代換法主要點(diǎn)矢量法線性獨(dú)立矢量法質(zhì)量代換法中的靜代換