機(jī)械設(shè)計(jì)原理 第六章課件.ppt

1、第六章 機(jī)械的平衡,6-1 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容,6-2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算,6-3 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn),6-4 轉(zhuǎn)子的許用不平衡量,6-5 撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡簡(jiǎn)述,6-6 平面機(jī)構(gòu)的平衡,返回,6-1 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容,1. 機(jī)械平衡的目的,機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件所生產(chǎn)的不平衡慣性力將在運(yùn)動(dòng)副中引 起附加的動(dòng)壓力。,例 磨削工件的砂輪,增大了運(yùn)動(dòng)副中摩擦和構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力，降低了機(jī)械效率和使用壽命，影響機(jī)械本身的正常工作，,也必將引起機(jī)械及其基礎(chǔ)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，甚至產(chǎn)生共振。,會(huì)導(dǎo)致工作機(jī)械及其廠房建筑受 到破壞。,F= me 2 = 5000 N,其方向作周期性變化,F在轉(zhuǎn)動(dòng)副中引起的附加反力是砂

2、輪自重的40倍。,對(duì)于高速高精密機(jī) 械尤為重要；,機(jī)械平衡的目的就是設(shè)法將構(gòu)件的不平衡慣性力加以平衡， 以消除或減少慣性力的不良影響。,機(jī)械的平衡是現(xiàn)代機(jī)械的一個(gè)重要問(wèn)題。,對(duì)于此類機(jī)械則是如何合理利用不平衡慣性 力的問(wèn)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引 起的振動(dòng)來(lái)工作的。,2. 機(jī)械平衡的內(nèi)容,在機(jī)械中,由于各條件的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式的不同,其所產(chǎn)生 的慣性力和平衡方法也不同。,（）轉(zhuǎn)子的平衡,轉(zhuǎn)子的不平衡慣性力可利用在其上增加或除去一部分質(zhì)量的 方法加以平衡。,其實(shí)質(zhì)是通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子自身質(zhì)心的位置來(lái)達(dá)到消 除或減少慣性力的目的。,機(jī)娥平衡的目的及內(nèi)容(2/3),1）剛性轉(zhuǎn)子的平

3、衡,剛性轉(zhuǎn)子n(0.60.75)nc1的平衡，是按其理論力學(xué)中的力學(xué) 平衡理論進(jìn)行的。,靜平衡,動(dòng)平衡,只要求其慣性力平衡；,同時(shí)要求其慣性力和慣性力偶矩的平衡。,2）撓性轉(zhuǎn)子的平衡,撓性轉(zhuǎn)子n(0.60.75)nc1的平衡，其平衡是基于彈性梁的 橫向振動(dòng)理論。,（2）機(jī)構(gòu)的平衡,作往復(fù)移動(dòng)或平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，其所產(chǎn)生的慣性力無(wú)法 在該構(gòu)件上平衡，而必須就整個(gè)機(jī)構(gòu)加以平衡。,即設(shè)法使各運(yùn)動(dòng) 構(gòu)件慣性力的合力和合力偶得到完全地或部分的平衡，以消除或 降低其不良影響。,此類平衡問(wèn)題為機(jī)構(gòu)的平衡或機(jī)械在機(jī)座上的 平衡。,機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容(3/3),故這類轉(zhuǎn) 子稱為靜不平衡轉(zhuǎn)子。,其質(zhì)量可近似認(rèn)

4、為分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。,這時(shí)其偏心質(zhì)量在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性力，,6-2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算,為了使轉(zhuǎn)子得到平衡，在設(shè)計(jì)時(shí)就要根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，通過(guò) 計(jì)算將轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成平衡的。,1.剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算,（1）靜不平衡轉(zhuǎn)子,對(duì)于軸向尺寸較小的盤形轉(zhuǎn)子(b/D 0.2)，,因這種不平衡現(xiàn)象在轉(zhuǎn)子靜態(tài)時(shí)就可表現(xiàn)出來(lái)，,平衡后轉(zhuǎn)子的各偏心質(zhì)量（包括平衡質(zhì)量） 的慣性力的合力為零。,對(duì)于 靜不平衡轉(zhuǎn)子，利用在其上增加或除去一部分 質(zhì)量，使其質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合，即可使轉(zhuǎn)子的慣性力得以平衡 的方法。,（2）靜平衡及其條件,靜平衡,靜平衡的條件,（3）靜平衡計(jì)算,靜平衡計(jì)算主要是針對(duì)由于結(jié)構(gòu)所引起的靜不平衡的

5、轉(zhuǎn)子而 進(jìn)行平衡的計(jì)算。,根據(jù)其結(jié)構(gòu)，計(jì)算確定需增加或除去的平衡質(zhì)量，使其在設(shè) 計(jì)時(shí)獲得靜平衡。,例 盤形凸輪的靜平衡計(jì)算,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算(2/4),對(duì)于動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子，通過(guò)選定兩個(gè)回轉(zhuǎn)平面及 作為平衡基面，,這種不 平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才能顯現(xiàn)出來(lái)的，故稱此類轉(zhuǎn)子為動(dòng)不平 衡轉(zhuǎn)子。,其質(zhì)量就不能分布在 同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，而往往是分布在若干個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。,2. 剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡計(jì)算,（1）動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子,對(duì)于軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子（b/D0.2)，,這 時(shí)即使轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸線上，但各偏心質(zhì)量所形成的慣性力 偶仍不平衡，,而且其作用方位是隨轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)而變化的。,（2）動(dòng)平衡及其條件,動(dòng)平衡,

6、再分別在這兩個(gè)面上增加或除去適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量， 使轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時(shí)得 以平衡。,這種平衡方法稱為動(dòng)平衡。,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算(3/4),即 根據(jù)其結(jié)構(gòu)計(jì)算確定其上需增加或除去的平衡質(zhì)量，使其在設(shè)計(jì) 時(shí)獲得動(dòng)平衡。,（3）動(dòng)平衡計(jì)算,動(dòng)平衡計(jì)算是針對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子而進(jìn)行平衡的計(jì)算。,剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的條件：各偏心質(zhì)量（包括平衡質(zhì)量）產(chǎn)生 的慣性力的矢量和為零，以及這些慣性力所構(gòu)成的力矩矢量和也 為零，,例1 內(nèi)燃機(jī)曲軸,例2 雙凸輪軸,例3 某印刷機(jī)的三凸輪軸的平衡計(jì)算,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算(4/4),6-3 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn),對(duì)于經(jīng)平衡計(jì)算在理論上已經(jīng)平衡的轉(zhuǎn)

7、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(huì)產(chǎn)生新的不平衡。,但這種無(wú)法用計(jì)算來(lái)進(jìn)行平衡，而只能借助于實(shí)驗(yàn)平衡。,平衡實(shí)驗(yàn)是用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)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。,1靜平衡實(shí)驗(yàn),（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備,導(dǎo)軌式靜平衡儀,滾輪式靜平衡儀,（2）實(shí)驗(yàn)方法,先將轉(zhuǎn)子放在平衡儀上，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，直至其質(zhì)心處于最低位 置時(shí)才能停止。,此時(shí)在質(zhì)心相反的方向加校正平衡質(zhì)量，再重新 轉(zhuǎn)動(dòng)。,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。,（3）實(shí)驗(yàn)特點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。能滿足一定精度要求，但工作效率低。,對(duì)于批量轉(zhuǎn)子靜平衡，可采用一種快速測(cè)定平衡的單面平衡機(jī)。,2動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn),轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)一般需在專用的動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行。,（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備,動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、測(cè)量指示系統(tǒng)等 部分組成。,例 光電式動(dòng)平衡機(jī),剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)(2/3),（2）實(shí)驗(yàn)原理,目前多數(shù)動(dòng)平衡機(jī)是根據(jù)振動(dòng)原理設(shè)計(jì)的，測(cè)振傳感器將因 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)電子線路加以處理和 放大，最后用儀器顯示出被測(cè)試轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量矢徑積的大小 和方位。,3現(xiàn)場(chǎng)平衡,對(duì)于一些尺寸非常大或轉(zhuǎn)速很高的轉(zhuǎn)子，一般無(wú)法在專用動(dòng) 平衡機(jī)上進(jìn)行平衡。,即使可以平衡，但由于裝運(yùn)、蠕變和工作溫 度過(guò)高或電磁場(chǎng)的影響等原因，仍會(huì)發(fā)生微小變形