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1、第六章 机械的平衡,6-1 机械平衡的目的和内容6-2 刚性转子的平衡 计算 6 3 刚性转子的平衡 实验6-4 转子的许用不平衡量6 6 平面连杆机构的平衡,重点：掌握刚性转子静平衡和动平衡的原理和方法难点：刚性转子动平衡的计算方法,学习提示,6 1 机械平衡的目的和内容,一、机械平衡的目的 回转件有偏心 惯性力,s,设：G=100 N；e=1 mm=0.001 m当 n=30 r/min 时,当 n=3000 r/min 时，,可见：n FI 附加动载荷磨损越严重、效率 震动 共振,平衡的目的：设法消除惯性力（力矩）的不良影响，改善工作性能，提高机器的精度和寿命,6 1 机械平衡的目的和内
2、容,二、机械平衡的内容,1、转子（回转件）的平衡（1）刚性转子的平衡转子的转速n(0.6-0.75)nc1 用刚体力学的方法研究,2、机构的平衡 机械在机座上的平衡,（2）挠性转子的平衡转子的转速n(0.6-0.75)nc1 用弹性力学的方法研究,一.静平衡计算,b,D,0.2,认为质量分布集中于同一平面内，只受离心惯性力的作用。,D,b,6 2 刚性转子的平衡计算,质心与回转中心不重合 静不平衡调整质心，使其惯性力为零 静平衡,不平衡质量m1、m2，向径 r1、r2（转速）FI1、FI2,加一平衡质量mb，向径 rb Fb使 静平衡,图解（或投影）法 mbrb,选 mb rb选 rb mb,
3、结论：对于静不平衡转子，不论有多少个不平衡质量，都只需在同一个面内增加或减少一个平衡质量（配重）即可获得平衡（也称为单面平衡）。,6 2 刚性转子的平衡计算,一、静平衡计算,对薄型回转件 如：飞轮、齿轮、带轮可近似认为质量分布在同一平面内,此时惯性力平面汇交力系 只需静平衡 若结构上不允许 分解到两个平面，分别平衡,MI=F l,静平衡，但,二、动平衡计算 质心与轴线重合 静平衡,如图：m1=m2；r1=r2 FI1=-FI2,6 2 刚性转子的平衡计算,惯性力矩存在 动不平衡设法消除惯性力、惯性力矩 动平衡,二、动平衡计算,不能只在一个平面内加平衡质量力学知识：一个力两个等效力,两个平面内分
4、别平衡，使,6 2 刚性转子的平衡计算,对于动不平衡转子，不论有多少个不平衡质量，都只需在两个面内增加或减少一个平衡质量（配重）即可获得平衡（也称为双面平衡）。,对轴向尺寸比较大（b/D0.2）回转件 如：曲轴、机床主轴、电机轴其质量不能视为分布在同一平面内,惯性力空间力系 静平衡、动平衡,动平衡原理 力的等效原理(力的分解原理),F+F=F,F=F,LL,F=F,LL,作用于构件上某点的力 F，可向构件上任意另两点分解。,F,F,F,L,L,L,6 2 刚性转子的平衡计算,6 2 刚性转子的平衡计算,二、动平衡计算,二、动平衡计算,6 2 刚性转子的平衡计算,计算步骤：,1）将miri向、面
5、分解,2）在两个基面上分别进行一次静平衡,两个平衡平面的力系是平面汇交力系，不会产生力矩。因此，达到了动平衡。,6 2 刚性转子的平衡计算,达到动平衡的回转件肯定是静平衡的，达到静平衡的回转件不一定动平衡的。,6 3 刚性转子的平衡实验,设计计算达到平衡的转子，由于制造、装配误差、材质不均匀 不平衡 实验调整一、静平衡实验,二、动平衡实验,a)导轨式静平衡架 b)圆盘式静平衡架,6 4 转子的许用不平衡量,转子达到完全平衡 成本，允许有一定的不平衡量一、许用不平衡量的表示方法,许用质径积法：mr mr,许用偏心距法：e e,6 4 转子的许用不平衡量,二、平衡等级 G,P82（P141）表6-
6、1 各种典型转子的平衡等级和许用不平衡量（ISO1940，1973）,注意：1）转子的平衡精度，除了考虑许用不平衡量外，还必须考虑角速度大小。2）平衡精度A的值 平衡等级G 最低级别为G4000，最高级别为G0.4 3）平衡等级选定后 e和 mr 直接用于静平衡；对于动平衡，需将mr 换算到两个平衡基面上。,平衡精度,如：离心泵的叶轮的最高工作转速3000r/min，求e。,查表得离心泵叶轮的精度等级为G6.3,如用质径积表示，设叶轮质量为40 kg，mr=me=400.02=0.8 kg mm,6 5 平面机构的平衡,一、机构运动特点,直线运动、平面复杂运动构件，其惯性力无法自身平衡。,二、
7、机构的平衡问题,1)机构运动时，其总惯性力、惯性力矩 机座上 附加动压力 设法消除,2)平衡惯性力矩，必须考虑驱动力矩和工作阻力矩的变化情况 较复杂。单独研究无意义。,3)只介绍机构惯性力的平衡问题，FI=m as=0 as=0方法：在各构件上增减配重 调节机构的总质心到机架上。,6 5 平面机构的平衡,三、典型四杆机构的平衡问题,例1 曲柄摇杆机构中，已知各构件的质量m1、m2、m3 位于 S1、S2、S3 处，试平衡其总惯性力。,1）将构件2 的质量m2 分解到 B、C 处,2）加配重m，使 m2B、m1、m的 质心落在 A点,3）加配重 m，使 m2C、m3、m 的 质心落在 D点,机构
8、的质心落在机架上，质心的加速度必为零 总惯性力在机架上达到平衡。,6 5 平面机构的平衡,三、典型四杆机构的平衡问题,例2 曲柄滑块机构中，已知各构件的质量m1、m2、m3 位于 S1、S2、S3 处，试平衡其总惯性力。,1）加配重m，使 m2、m3、m 的质心落在 B点,2）设B点有一集中质量 mB,3）加配重 m，使 mB、m1、m 的质心落在 A点,采用配重法完全平衡惯性力 重量大大增加，结构设计不便 用部分平衡,6 5 平面机构的平衡,三、典型四杆机构的平衡问题,部分平衡法（非完全平衡法）,1）将质量m2 分解到 B、C 处,2）加配重m，平衡 m2B和m1,3）再加配重 m，部分平衡 m3、m2C,mC=m2C+m3,为避免FIV 过大 部分平衡,6 5 平面机构的平衡,三、典型四杆机构的平衡问题,例题3 利用对称机构达到平衡,例题4 利用非完全对称机构部分平衡,例题5 利用弹簧力部分平衡,思考题：P87 6-1、6-2,作业：P86 6-5、6-7,
