机械设计之系统方案设计PPT 第十一章 机械的平衡
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《机械的平衡》课件
汽车悬挂系统
通过优化悬挂系统的设计 和参数，提高汽车的行驶 稳定性和乘坐舒适性。
机器人关节设计
优化机器人关节的结构和 运动轨迹，提高机器人的 灵活性和稳定性。
风力发电机齿轮箱
优化齿轮箱的设计和参数 ，提高风力发电机的效率 和可靠性。
06
机械平衡的发展趋势
新材料的应用
01
02
03
高强度材料
高强度材料如碳纤维、钛 合金等在机械平衡中的应 用，提高了设备的强度和 稳定性。
详细描述
旋转机械如电机、涡轮机等在工作时 ，如果转子不平衡，会导致振动和磨 损，影响机械性能和使用寿命。因此 ，需要对转子进行平衡测试和调整， 以确保其稳定运行。
往复机械的平衡
总结词
往复机械的平衡主要通过减震器和缓冲 装置来减小往复运动产生的冲击和振动 。
VS
详细描述
往复机械如内燃机、压缩机等在工作时， 往复运动会产生较大的冲击和振动，影响 机械性能和使用寿命。因此，需要采用减 震器和缓冲装置来减小冲击和振动，提高 机械的稳定性和可靠性。
力矩平衡是分析旋转机械和机构运动的重要方法之一。通过 力矩平衡，可以确定物体在旋转过程中的角速度、角加速度 以及受到的扭矩等参数。同时，力矩平衡也是设计各种旋转 机械和机构的重要依据。
惯性力的平衡
总结词
惯性力是指物体加速或减速运动时受到的力，其大小与物体的质量成正比，方向与加速度相反。惯性 力的平衡是指物体所受的惯性力在大小和方向上相互抵消，使物体保持匀速直线运动或静止状态。
02
平衡状态的表现
在平衡状态下，机械系统的所有质点和约束力均处于静止状态，没有加
速度和角加速度。
03
平衡状态的分类
平衡状态分为静态平衡和动态平衡两种类型。静态平衡是指系统在静止
通过优化悬挂系统的设计 和参数，提高汽车的行驶 稳定性和乘坐舒适性。
机器人关节设计
优化机器人关节的结构和 运动轨迹，提高机器人的 灵活性和稳定性。
风力发电机齿轮箱
优化齿轮箱的设计和参数 ，提高风力发电机的效率 和可靠性。
06
机械平衡的发展趋势
新材料的应用
01
02
03
高强度材料
高强度材料如碳纤维、钛 合金等在机械平衡中的应 用，提高了设备的强度和 稳定性。
详细描述
旋转机械如电机、涡轮机等在工作时 ，如果转子不平衡，会导致振动和磨 损，影响机械性能和使用寿命。因此 ，需要对转子进行平衡测试和调整， 以确保其稳定运行。
往复机械的平衡
总结词
往复机械的平衡主要通过减震器和缓冲 装置来减小往复运动产生的冲击和振动 。
VS
详细描述
往复机械如内燃机、压缩机等在工作时， 往复运动会产生较大的冲击和振动，影响 机械性能和使用寿命。因此，需要采用减 震器和缓冲装置来减小冲击和振动，提高 机械的稳定性和可靠性。
力矩平衡是分析旋转机械和机构运动的重要方法之一。通过 力矩平衡，可以确定物体在旋转过程中的角速度、角加速度 以及受到的扭矩等参数。同时，力矩平衡也是设计各种旋转 机械和机构的重要依据。
惯性力的平衡
总结词
惯性力是指物体加速或减速运动时受到的力，其大小与物体的质量成正比，方向与加速度相反。惯性 力的平衡是指物体所受的惯性力在大小和方向上相互抵消，使物体保持匀速直线运动或静止状态。
02
平衡状态的表现
在平衡状态下，机械系统的所有质点和约束力均处于静止状态，没有加
速度和角加速度。
03
平衡状态的分类
平衡状态分为静态平衡和动态平衡两种类型。静态平衡是指系统在静止
清华大学机械设计基础讲义-机械的平衡-PPT精品文档
（1）刚性转子的平衡：
作转速低于一阶临界转速的转子平衡。
（2）挠性转子的平衡： 当工作转速大于一阶临界转速的转 子平衡。
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精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2) 机构的平衡
机构的平衡：一般是指存在有往复运 动或平面复合运动构件的机构平衡。
• 惯性力和惯性力矩不可能在构件内部 Evaluation only. 消除
ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 • 所有构件上的惯性力和惯性力矩可合 成为一个通过机构质心并作用于机架 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 上的总惯性力和惯性力矩。
机构在机架上的平衡： 总惯性力和总惯性力矩在机架 上得到完全或部分平衡。
wwwww
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F=F1+F2+F3+Fb=0
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
11.2.1 刚性转子的静平衡设计
m e m r m r m r m r 0 1 1 2 2 3 3 b b
m和e分别为转子的总质量和总质心的向径；
Evaluation only. 径宽比D/b≥5的转子（砂轮、飞轮、齿轮）：可近似地认为其不平衡质 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 量分布在同一回转平面内。 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 1) 根据转子结构定出偏心质量的大小
ted
5.2
Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
若不平衡，则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性 力的影响。
作转速低于一阶临界转速的转子平衡。
（2）挠性转子的平衡： 当工作转速大于一阶临界转速的转 子平衡。
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2) 机构的平衡
机构的平衡：一般是指存在有往复运 动或平面复合运动构件的机构平衡。
• 惯性力和惯性力矩不可能在构件内部 Evaluation only. 消除
ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 • 所有构件上的惯性力和惯性力矩可合 成为一个通过机构质心并作用于机架 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 上的总惯性力和惯性力矩。
机构在机架上的平衡： 总惯性力和总惯性力矩在机架 上得到完全或部分平衡。
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11.2.1 刚性转子的静平衡设计
m e m r m r m r m r 0 1 1 2 2 3 3 b b
m和e分别为转子的总质量和总质心的向径；
Evaluation only. 径宽比D/b≥5的转子（砂轮、飞轮、齿轮）：可近似地认为其不平衡质 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 量分布在同一回转平面内。 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 1) 根据转子结构定出偏心质量的大小
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若不平衡，则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性 力的影响。
机械系统的总体方案设计(PPT33页)
（2）机械传动系统选择的原则
1）简化传动环节
a.当原动机的功率、转速或运动方式完全符合执行 系统的工况和工作要求时，可将原动机的输出轴与执 行机构的输入轴用联轴器直接联接。
b.在固定传动比的机械传动系统中，若原动机可 调速而执行系统的工作载荷又变化不大，或执行系统 有调速要求并与原动机的调速范围相适应，则可采用 固定传动比的机械传动装置。
第二类是以物体的有、无、动、停等逻辑状 态为控制对象，成为逻辑控制。逻辑控制可用 “0”、“1”两个逻辑控制信号来表示。
§5 机械系统方案评价与决策
一、方案评价与决策的意义
机械系统方案设计的最终目标，是寻求一种 既能实现预期功能要求，又性能优良、价格低廉 的设计方案。
由于功能原理、运动规律、形式设计、传动类 型的多方案性，机械系统方案设计的过程，就是 一个先通过分析、综合，使待选方案数目由少变 多，在通过评价、决策，使待选方案数目由多变 少，最后获得满意方案的过程。
表13-2 评分标准
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
分 制
不 能 用
缺 陷 多
较 差
勉 强 可 用
可 用
基 本 满 意
良
好
很 好
超 目 标
理 想
5
0
分
制 不能用
1
勉强 可用
2 可用
3 良好
4
5
很好
理 想
对于多评价目标的方案，其总分可按分值 相加法、分值连乘法、均值法或加权计分法 （有效值法）等方法进行计算（见表13-3）。
（1）满足执行构件的工艺动作和运动要求。 （2）尽量简化和缩短运动链，选择较简单的机构。 （3）尽量减小机构的尺寸 （4）选择合适的运动副形式 （5）考虑动力源的形式 （6）使执行系统具有良好的传力条件和动力特性 （7）使机械具有调节某些运动参数的能力 （8）保证机构的安全运转
1）简化传动环节
a.当原动机的功率、转速或运动方式完全符合执行 系统的工况和工作要求时，可将原动机的输出轴与执 行机构的输入轴用联轴器直接联接。
b.在固定传动比的机械传动系统中，若原动机可 调速而执行系统的工作载荷又变化不大，或执行系统 有调速要求并与原动机的调速范围相适应，则可采用 固定传动比的机械传动装置。
第二类是以物体的有、无、动、停等逻辑状 态为控制对象，成为逻辑控制。逻辑控制可用 “0”、“1”两个逻辑控制信号来表示。
§5 机械系统方案评价与决策
一、方案评价与决策的意义
机械系统方案设计的最终目标，是寻求一种 既能实现预期功能要求，又性能优良、价格低廉 的设计方案。
由于功能原理、运动规律、形式设计、传动类 型的多方案性，机械系统方案设计的过程，就是 一个先通过分析、综合，使待选方案数目由少变 多，在通过评价、决策，使待选方案数目由多变 少，最后获得满意方案的过程。
表13-2 评分标准
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
分 制
不 能 用
缺 陷 多
较 差
勉 强 可 用
可 用
基 本 满 意
良
好
很 好
超 目 标
理 想
5
0
分
制 不能用
1
勉强 可用
2 可用
3 良好
4
5
很好
理 想
对于多评价目标的方案，其总分可按分值 相加法、分值连乘法、均值法或加权计分法 （有效值法）等方法进行计算（见表13-3）。
（1）满足执行构件的工艺动作和运动要求。 （2）尽量简化和缩短运动链，选择较简单的机构。 （3）尽量减小机构的尺寸 （4）选择合适的运动副形式 （5）考虑动力源的形式 （6）使执行系统具有良好的传力条件和动力特性 （7）使机械具有调节某些运动参数的能力 （8）保证机构的安全运转
机械系统设计_PPT课件
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
第三节 导向机构
在机电一体化机械系统中，导向支撑部件 的作用是支撑和限制运动部件能按给定的 运动要求和运动方向运动，这样的部件通 常称为导轨副，简称导轨。
一、导轨的组成、分类及特点
导轨主要由两部分组成：在工作时一部分固 定不动，称为支承导轨；另一部分相对支承 导轨作直线或回转运动，称为动导轨。
六、滚珠丝杠副传动机构
滚珠丝杠是一种新型螺旋传动机构， 具有螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中 间传动元件——滚珠。主要用来将旋 转运动变换为直线运动或将直线运动 变换为旋转运动
❖ 滚珠丝杠副的结构类型可从螺纹滚道的界 面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙 的调整方法进行区别
单圆弧型和双圆弧型
R (a)
β
ee
R
rbቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(b)
内循环和外循环
内循环方式的滚珠在循环过程 中始终与丝杠表面保持接触内 循环方式的优点是滚珠循环的 回路短，流畅性好，效率高螺 母的尺寸也较小。缺点是反向 器加工困难，装配调整也不方 便
➢ 外循环
滚珠在循环返 回时，离开丝 杠螺纹滚道， 在螺母或体外 作循环运动
螺旋槽式的特点是工艺简单、径向尺寸 小、易于制造，但是挡珠器刚性差，易 磨损
提高传动精度的结构措施
提高传动精度的结构措施有： (1)适当提高零部件本身的精度； (2)合理设计传动链，减少零部件制造、装配误差对传动精度 的影响 〔3)采用消隙机构．以减少或消除空程。 合理设计传动链方法 (1)合理选择传动型式 (2)合理确定级数和分配各级传动比 (3)合理布置传动链
第二节 机械传动装置
第三节 导向机构
在机电一体化机械系统中，导向支撑部件 的作用是支撑和限制运动部件能按给定的 运动要求和运动方向运动，这样的部件通 常称为导轨副，简称导轨。
一、导轨的组成、分类及特点
导轨主要由两部分组成：在工作时一部分固 定不动，称为支承导轨；另一部分相对支承 导轨作直线或回转运动，称为动导轨。
六、滚珠丝杠副传动机构
滚珠丝杠是一种新型螺旋传动机构， 具有螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中 间传动元件——滚珠。主要用来将旋 转运动变换为直线运动或将直线运动 变换为旋转运动
❖ 滚珠丝杠副的结构类型可从螺纹滚道的界 面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙 的调整方法进行区别
单圆弧型和双圆弧型
R (a)
β
ee
R
rbቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(b)
内循环和外循环
内循环方式的滚珠在循环过程 中始终与丝杠表面保持接触内 循环方式的优点是滚珠循环的 回路短，流畅性好，效率高螺 母的尺寸也较小。缺点是反向 器加工困难，装配调整也不方 便
➢ 外循环
滚珠在循环返 回时，离开丝 杠螺纹滚道， 在螺母或体外 作循环运动
螺旋槽式的特点是工艺简单、径向尺寸 小、易于制造，但是挡珠器刚性差，易 磨损
提高传动精度的结构措施
提高传动精度的结构措施有： (1)适当提高零部件本身的精度； (2)合理设计传动链，减少零部件制造、装配误差对传动精度 的影响 〔3)采用消隙机构．以减少或消除空程。 合理设计传动链方法 (1)合理选择传动型式 (2)合理确定级数和分配各级传动比 (3)合理布置传动链
第二节 机械传动装置
第十一章机械的平衡
2）PB的平衡：在AB的延长线上加一平衡质量m’
m ′ = m B l AB / r
三、机构惯性力的部分平衡（续）
3）PC的平衡：PC的大小随曲柄的转角的不同而不同。
a C ≈ ω 2 l AB cos PC ≈ m C ω 2 l AB cos
在曲柄的延长线 上离 A点为r的地方 再加一质量m’’, 使：
三、机构惯性力的部分平衡（续）
3. 利用弹簧平衡 通过合理选择弹簧的刚度系数 k 和弹簧的安装位置， 可以使连杆BC的惯性力得到部分平衡。
三、机构惯性力的部分平衡（续）
新的不平衡力P’’v，对机构也会产生不利影响。 P’’v= -m’’w2rsin=-mCw2lABcos 减少P’’v不利影响的方法：
取 Ph′′ = ( 1 1 1 1 ~ ) PC m ′′ = ( ~ ) m c l AB / r 3 2 3 2
只平衡部分往复惯性力。在减小往复惯性力PC的同 时，使P’’v不至于太大。 对机械的工作较为有利，结构设计也较为简便。农业 机械的设计中，常采用这种平衡方法。
m ′′ = m C l AB / r
m’’所产生的惯性力在水平和铅垂方向的分力分别为： P’’h = -m’’ω 2r cos= -mC ω2 lAB cos P’’v = -m’’ω2 r sin= -mC ω2 lAB sin P’’h = -PC P’’h可以将mc产生的往复惯性力PC平衡掉。
一、平面机构惯性力的平衡条件
对于活动构件的总质量为m、总质心S的加速度为as的机 构，要使机架上的总惯性力P 平衡，必须满足：
P = m a s = 0 → as=0
m ≠0
机构的总质心S 匀速直线运动或静止不动。
质心不可能作匀速直线 运动→
机械设计之系统方案设计ppt绪论
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影响。
04
农业机械系统方案设计需要综合考虑机械性能、可靠 性、耐久性、经济性等多方面因素，以确保设计方案 能够满足农业生产的需求和经济效益。
包装机械系统方案设计
01
02
03
04
包装机械系统方案设计是机 械设计的重要应用领域之一， 旨在提高包装效率和降低包
装成本。
包装机械系统方案设计需要 考虑产品的特性和包装要求， 以及生产线的实际需求，如 装箱、封口、贴标、打包等
机械设计之系统方案设计 pБайду номын сангаасt绪论
• 绪论 • 机械系统方案设计的基本概念 • 机械系统方案设计的理论基础 • 机械系统方案设计的实践应用 • 结论与展望
01
绪论
主题简介
主题背景
机械设计在工业领域中的重要性， 以及系统方案设计在机械设计中 的关键作用。
研究意义
探讨系统方案设计在机械设计中 的应用，以提高机械产品的性能、 降低成本、增强市场竞争力。
根据设计任务和目标，进行初步 的方案设计，包括系统整体结构、 主要部件和关键技术方案的构思。
技术方案的评估和优化
对初步方案进行技术评估，分析 其可行性和优缺点，并进行必要 的优化和改进。
明确设计任务和目标
首先需要明确机械系统的设计任 务和目标，了解系统的功能、性 能和限制条件。
完成详细设计
在优化后的技术方案基础上，进 行详细的机械设计，包括零件设 计、制图、选材和工艺规划等。
02
机械系统方案设计的基本概念
机械系统方案设计的定义
机械系统方案设计是指根据机械系统 的目标和功能要求，通过构思、分析 和综合，形成可行的技术方案，并选 择最优方案的过程。
机械原理课件--平衡
二、动平衡及其计算 转子的宽径比(B/D)大于0.2时，其质量就不能视为 分布在同一平面内了。这时，其偏心质量分布在 几个不同的回转平面内。
如下图所示。此 时，即使转子的 质心位于回转轴 上，也将产生不 可忽略的惯性力 矩，这种状态只 有在转子转动时 才能显示出来的 不平衡状态称为 动不平衡。
动平衡不仅平衡各偏心质量产生的惯性力， 而且还要平衡这些惯性力所形成的惯性力矩，即 不仅要使各偏心质量产生的惯性力的合力为零， 而且要使合成的惯性力矩为零。 2.动平衡的计算 为了达到动平衡应在转子上选择两个平面进行平衡 校正，称双面平衡。这两个平面可以任意选择，但 实际上必须能够安装配重或去重的平面，由转子结 构决定，且两平面间距离尽可能大些，提高校正精 度和平衡效率
动平衡的计算方法
以具有三个不平衡质 量的回转件为例。如 图所示，回转件的三 个不平衡质量m1、m2 和m3依次分布在1、2 、3三个回转面内，其 向径分别为r1、r2、r3 在平面1、2、3的两侧分别任选一个回转面T′和T″ ，两平面间的距离以及与1、2、3三个平面的距离 如图所示。
现将平面1、2、3 的质量m1 、m2和 m3分别用平面T′ 和T″内的质量m1′ 和m1″、 m2′和 m2″、 m3′和m3″ 来代替，并且各 代替质量与原质 量的质心向径相 同，即
′ r1′ = r1′ = r1 ′ ′ ′ r2 = r2 = r2 ′ r3′ = r3′ = r3
则在平面T′内三 个质量分别为 ′ ′ l1 ′ m1 = m1 l ′ ′ l2 m′ m2 2 = l ′ ′ l3 ′ m3 = m3 l
在平面T″内的三个质量分别为 ′ l1 ′ ′ m1 = m1 l ′ l2 ′ m′ = m2 2 l ′ l3 ′ ′ m3 = m3 l 经上述转化，可 以认为回转件的 不平衡质量已完
机械系统设计_总体设计PPT课件
②“放大、缩小”功能元——是指各种能量、信号 向量（如力、速度）、物理量的放大和缩小及物 料性质的缩放（如压敏材料电阻随外压的变化 等）；
22
（1）物理功能元
物理功能元反映系统中能量流、物料流及信息流的基 本物理动作。
③“合并、分离”功能元——是指包括能量流、物料 流及同一性质或不同性质的信息流在数量上的结 合或分离；
材料拉伸试验机的功能结构图
试件拉伸
力
力测量
－
变
形
变形测量
测
量
动作控制
试件夹持和松开 夹头移动 信号获取 信号放大 力显示 信号获取 信号放大 变形显示 开机 停机 自动停机
30
五、功能元（分功能）求解
功能元求解——是寻找或创造实现总功能或分功能的 载体，完成功能元要求的运动指标。
功能元的求解方法主要有： ①参考有关资料、专刊或产品求解法； ②利用各种创造性方法以开阔思想去探讨求解法； ③利用设计目录求解法。
⑷优先选用主要分功能的较好解法。由该解法出发，选
择与它相容的其它分功能解法。
⑸特别注意防止按旧框框设计。要处理好继承与创新的
矛盾。
36
3.挖掘机的方案设计
1）明确任务要求 2）功能分析
①确定总功能： 挖掘机的总功能为物料取移。
能量（驱动）
能量（力、速度）
物料（待装） 信号
挖挖掘掘机机
物料（装车） 信号
输入
黑箱
灰箱
白箱
输出
15
例：硬币计数包卷机
一台硬币计数包卷机，它 的功能是用来整理、清点、 计数，最后按一定的枚数 将硬币用纸包卷起来或装 入袋内。
用黑箱法描述的硬币 机的总功能。
16
22
（1）物理功能元
物理功能元反映系统中能量流、物料流及信息流的基 本物理动作。
③“合并、分离”功能元——是指包括能量流、物料 流及同一性质或不同性质的信息流在数量上的结 合或分离；
材料拉伸试验机的功能结构图
试件拉伸
力
力测量
－
变
形
变形测量
测
量
动作控制
试件夹持和松开 夹头移动 信号获取 信号放大 力显示 信号获取 信号放大 变形显示 开机 停机 自动停机
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五、功能元（分功能）求解
功能元求解——是寻找或创造实现总功能或分功能的 载体，完成功能元要求的运动指标。
功能元的求解方法主要有： ①参考有关资料、专刊或产品求解法； ②利用各种创造性方法以开阔思想去探讨求解法； ③利用设计目录求解法。
⑷优先选用主要分功能的较好解法。由该解法出发，选
择与它相容的其它分功能解法。
⑸特别注意防止按旧框框设计。要处理好继承与创新的
矛盾。
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3.挖掘机的方案设计
1）明确任务要求 2）功能分析
①确定总功能： 挖掘机的总功能为物料取移。
能量（驱动）
能量（力、速度）
物料（待装） 信号
挖挖掘掘机机
物料（装车） 信号
输入
黑箱
灰箱
白箱
输出
15
例：硬币计数包卷机
一台硬币计数包卷机，它 的功能是用来整理、清点、 计数，最后按一定的枚数 将硬币用纸包卷起来或装 入袋内。
用黑箱法描述的硬币 机的总功能。
16
第11章、机械系统方案设计
直觉设计阶段
人类设计 经历的阶段
经验设计阶段
凭直观感觉来设计制 作工具和机械，往往 带有一定的盲目性
依靠个人的才能和经验， 运用一些基本设计计算理 论，借助类比、模拟和试 凑等方法进行设计
半理论半经验 设计阶段
充分利用数据、图表和手册等 进行设计，减少了设计的盲目 性，增加了合理性
11
(二) 现代设计方法的主要分支 设计方法学(Design methodology) 优化设计(Optimal design) 价值工程(Value engineering) 计算机辅助设计(CAD) 可靠性设计(Reliability design) 工业艺术造型设计(Visual design) 模块化设计(Modular design) 反求工程(Inverse engineering) 有限元法(Finite element method) 机械动态设计(Dynamic design) 相似性设计(Similarity design) 系统化设计(Systematization design)
按确定工况与静态考虑 采用单项与人为准则
现代设计
多元性方法学直接综合使其在各 种条件下实现方案与全域优化目 标
注重全局构成及协调，包括造型 设计、宜人设计
研究动态的随机工况、模糊性及 随机性
采用科学的模糊综合评判
15
(三)机械现代设计和创新设计的特点
● 从经验积累上升到系统理论，更具科学性。 ● 由漫长的相对稳定到充满活力的快速飞跃发展，更具创
第11章 机械系统运动方案设计
§11-1 §11-2 §11-3 §11-4 §11-5
机械总体方案设计 现代设计观念与创新设计简介
机械执行系统运动方案设计 机械传动系统方案设计和原动机选择 机械系统运动方案设计举例
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三、机构惯性力的部分平衡 1. 加平衡质量法 2. 近似对称布置法： 3. 加平衡机构法
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挠性转子的平衡
• 挠性转子：工作转速高于一阶临界转速，其旋 转轴线挠曲变形不可忽略的转子。 • 特点： 1 较大的弯曲变形、较大的离心惯性力。 2 在某一转速下，离心惯性力得到平衡只是减少 了转子的支承反力；在其它转速下，不一定平 衡。 3 在平衡离心惯性力同时，还要尽量消除动挠度 。
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机构的平衡
• 特点：一般存在往复运动或平面复合运 动构件。其惯性力和惯性力矩不可能在 构件内部平衡。 • 将所有构件上的惯性力和惯性力矩合成 为一个通过机构质心并作用于机架上的 总惯性力和惯性力矩。设法使总惯性力 和总惯性力矩在机架上得到完全或部分 平衡。称为机构在机架上的平衡。
第11章 机械的平衡
11.1 平衡的分类和平衡方法 11.2 刚性转子的平衡设计 11.3 刚性转子的平衡试验 11.4 平面机构的平衡设计
中英文日报导航站
11.1 平衡的分类和平衡方法
一、机械平衡的分类
机械的平衡: 研究机械中惯性力的变化规律， 并设法使惯性力和惯性力矩得到平衡。 分类：1、回转构件的平衡 （1）刚性转子的平衡 n < (0.6 − 0.75)ne1 （2）挠性转子的平衡 n > (0.6 − 0.75)ne1 2、机构在机架上的平衡
二、动平衡设计
对于d/b<5转子，由于其轴向宽度较大， 就不能近似地认为其质量分布在同一个回转平 面内。偏心质量随机地分布在不同的回转平面 内。即使整个转子的质心S位于回转轴线上， 但由于各偏心质量所产生的离心惯性力作用在 相距较远的不同回转平面内，因而产生惯性力 偶矩。所以它还是不平衡的。这种不平衡状态 只有当转子转动时才能显示出来，因而称为动 不平衡。
11.4 平面机构的平衡设计
二、机构惯性力的完全平衡 1. 调整机构质心位置法：
质量替代法：将构件的质量简化成几个集中质 量，并使它们所产生的力学效应与原构件所产 生的力学效应完全相同。 • 所有替代质量之和
2. 对称布置法：
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11.4 平面机构的平衡设计
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11.1 平衡分类和平衡方法
二、机械平衡的方法 1.平衡设计:在机械的设计阶段,除了要保证其满
足工作要求及制造工艺要求外,还要在结构上采 取措施消除或减少产生有害振动的不平衡惯性 力。 2. 平衡试验: 在机械制造出来以后，由于非设计 方面的原因影响，需通过试验的方法加以平衡 。
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静平衡设计方法
1 转化为平面汇交力系的平衡问题 , 可用图 解法和解析法. 2 确定平衡质量和位置 , 用质径积表示 . 3 质径积: 质量与向径的乘积 . 4 见书中图11.1 式11.2
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11.2 刚性转子的平衡设计
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11.2 刚性转子的平衡设计
一、静平衡设计: 1概念： 对于静不平衡的转子（d / b>5,径宽比大于5），可近 似地认为质量都分布在同一个回转平面内。若存在不平衡， 则是由于转子的质心不在其回转轴线上，这种不平衡状态在 转子静止时即可显示出来，这种不平衡为静不平衡。 2 静平衡方法 (1)静平衡的条件: 分布在转子上的各个偏心质量的离心惯性力 的合力为零, 或质径积的向量和为零. (2)对于静不平衡的转子，都只需在回转平面内加一个适当的 配重，即可达到平衡，或者在应加配重的相反方向减去一个 配重。
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本章基本要求
• 掌握机构平衡的方法； • 掌握刚性转子的平衡设计和平衡试验 • 掌握机构惯性力的平衡
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11.2 刚性转子的平衡设计
二、动平衡设计
结论：
' 1 动平衡的条件: 当转子转动时，转子上分布在不同平面内的各个质 量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。 2 对于刚性转子，不论它有多少个偏心质量，都只需在任意的两个 平衡平面内各添加（或减去）一个适当的平衡质量，可使转子获 得动平衡，需加平衡质量的最少数目为2，故动平衡又称双面平衡 。 3 达到平衡的转子也一定是静平衡；反之，达到静平衡的转子则不 一定是动平衡。
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11.3 刚性转子的平衡试验
• 经过平衡设计的刚性转子在理论上是完 全平衡的，但是由于制造和装配误差机 材质不均匀等原因，实际生产出来的转 子在运转时还会出现不平衡现象，需要 用试验的方法进行平衡。
– 静平衡试验 – 动平衡试验
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11.4 平面机构的平衡设计
一、平面机构惯性力的平衡条件: 二、机构惯性力的完全平衡 三、机构惯性力的部分平衡
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11.4 平面机构的平衡设计
一、平面机构惯性力的平衡条件: • 欲使总惯性力 F = 0，只有设法使总质心 S静止不动。
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挠性转子的平衡
• 挠性转子：工作转速高于一阶临界转速，其旋 转轴线挠曲变形不可忽略的转子。 • 特点： 1 较大的弯曲变形、较大的离心惯性力。 2 在某一转速下，离心惯性力得到平衡只是减少 了转子的支承反力；在其它转速下，不一定平 衡。 3 在平衡离心惯性力同时，还要尽量消除动挠度 。
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机构的平衡
• 特点：一般存在往复运动或平面复合运 动构件。其惯性力和惯性力矩不可能在 构件内部平衡。 • 将所有构件上的惯性力和惯性力矩合成 为一个通过机构质心并作用于机架上的 总惯性力和惯性力矩。设法使总惯性力 和总惯性力矩在机架上得到完全或部分 平衡。称为机构在机架上的平衡。
第11章 机械的平衡
11.1 平衡的分类和平衡方法 11.2 刚性转子的平衡设计 11.3 刚性转子的平衡试验 11.4 平面机构的平衡设计
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11.1 平衡的分类和平衡方法
一、机械平衡的分类
机械的平衡: 研究机械中惯性力的变化规律， 并设法使惯性力和惯性力矩得到平衡。 分类：1、回转构件的平衡 （1）刚性转子的平衡 n < (0.6 − 0.75)ne1 （2）挠性转子的平衡 n > (0.6 − 0.75)ne1 2、机构在机架上的平衡
二、动平衡设计
对于d/b<5转子，由于其轴向宽度较大， 就不能近似地认为其质量分布在同一个回转平 面内。偏心质量随机地分布在不同的回转平面 内。即使整个转子的质心S位于回转轴线上， 但由于各偏心质量所产生的离心惯性力作用在 相距较远的不同回转平面内，因而产生惯性力 偶矩。所以它还是不平衡的。这种不平衡状态 只有当转子转动时才能显示出来，因而称为动 不平衡。
11.4 平面机构的平衡设计
二、机构惯性力的完全平衡 1. 调整机构质心位置法：
质量替代法：将构件的质量简化成几个集中质 量，并使它们所产生的力学效应与原构件所产 生的力学效应完全相同。 • 所有替代质量之和
2. 对称布置法：
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二、机械平衡的方法 1.平衡设计:在机械的设计阶段,除了要保证其满
足工作要求及制造工艺要求外,还要在结构上采 取措施消除或减少产生有害振动的不平衡惯性 力。 2. 平衡试验: 在机械制造出来以后，由于非设计 方面的原因影响，需通过试验的方法加以平衡 。
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静平衡设计方法
1 转化为平面汇交力系的平衡问题 , 可用图 解法和解析法. 2 确定平衡质量和位置 , 用质径积表示 . 3 质径积: 质量与向径的乘积 . 4 见书中图11.1 式11.2
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11.2 刚性转子的平衡设计
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11.2 刚性转子的平衡设计
一、静平衡设计: 1概念： 对于静不平衡的转子（d / b>5,径宽比大于5），可近 似地认为质量都分布在同一个回转平面内。若存在不平衡， 则是由于转子的质心不在其回转轴线上，这种不平衡状态在 转子静止时即可显示出来，这种不平衡为静不平衡。 2 静平衡方法 (1)静平衡的条件: 分布在转子上的各个偏心质量的离心惯性力 的合力为零, 或质径积的向量和为零. (2)对于静不平衡的转子，都只需在回转平面内加一个适当的 配重，即可达到平衡，或者在应加配重的相反方向减去一个 配重。
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本章基本要求
• 掌握机构平衡的方法； • 掌握刚性转子的平衡设计和平衡试验 • 掌握机构惯性力的平衡
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二、动平衡设计
结论：
' 1 动平衡的条件: 当转子转动时，转子上分布在不同平面内的各个质 量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。 2 对于刚性转子，不论它有多少个偏心质量，都只需在任意的两个 平衡平面内各添加（或减去）一个适当的平衡质量，可使转子获 得动平衡，需加平衡质量的最少数目为2，故动平衡又称双面平衡 。 3 达到平衡的转子也一定是静平衡；反之，达到静平衡的转子则不 一定是动平衡。
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11.3 刚性转子的平衡试验
• 经过平衡设计的刚性转子在理论上是完 全平衡的，但是由于制造和装配误差机 材质不均匀等原因，实际生产出来的转 子在运转时还会出现不平衡现象，需要 用试验的方法进行平衡。
– 静平衡试验 – 动平衡试验
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11.4 平面机构的平衡设计
一、平面机构惯性力的平衡条件: 二、机构惯性力的完全平衡 三、机构惯性力的部分平衡
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一、平面机构惯性力的平衡条件: • 欲使总惯性力 F = 0，只有设法使总质心 S静止不动。
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