机械的平衡-动平衡讲解

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机械原理静平衡和动平衡

机械原理静平衡和动平衡

机械原理静平衡和动平衡
机械原理中的静平衡与动平衡是一个十分重要的概念,它涉及到许多机械原理的基础知识,下面将对静平衡和动平衡进行详细的介绍。

一、静平衡
静平衡是指一个物体处于静止状态,且它所受到的作用力的合力为零的状态。

一般来说,静平衡是指物体在不发生动态变化的情况下达到力的平衡状态,即物体不受到任何加速度而保持平衡状态。

在静平衡状态下,物体受到的各方向力的合力为零。

因为物体处于静止状态,因此物体所受的力可以分为三类:平行力、垂直力和其他方向的力。

在静平衡状态下,平行力和垂直力的分量分别相等,即它们互相抵消,因此只需考虑其他方向的力是否相等即可判断物体是否处于静平衡状态。

例如,在一个水平面上放置一块正方形的纸片,在纸片上放置一根铅笔,如果铅笔能够保持平衡状态,即静止不动,则说明纸片和铅笔处于静平衡状态。

这是因为在这个状态下,纸片所受到的垂直力(由铅笔的重力和平面对铅笔的支撑力构成)和水平力(由纸片的摩擦力和水平面对铅笔的支撑力构成)都相等,符合静平衡的条件。

二、动平衡
在动平衡状态下,物体也是受到力的平衡作用,但它的速度可能为常速运动或变速运动。

因此,在考虑一个物体的动力学问题时,必须要考虑其动平衡状态。

例如,一个在空气中自由落体的物体在通过空气时会受到空气阻力的影响,这时物体受到的重力和空气阻力的合力为零,此时物体处于动平衡状态。

总之,静平衡和动平衡是机械原理中一对十分重要的概念,通过对其深入的理解可以对机械原理的其他内容进行更深层次的理解。

机械设计中动平衡培训教程

机械设计中动平衡培训教程


l l
m1r1w 2
在转子上选定两个适于安装平衡质量的平面作为
平衡平面或校正平面;
确定需在两个平衡平面内增加的平衡质量的质径积
大小和方向;
选定向径,将平衡质量加到转子相应的方位上。
四、平面四杆机构惯性力的平衡
要使机构作用于机架上的总惯性力F 得以平衡,就必 须满足:
F = - mas =0
m1r1=214g·mm m3r3=212g·mm
五、平面四杆机构的惯性力矩
3


M Z mi (Ki2 r12 liri cosi )i 2m2l1r2 sin2 (T1 1 T 1 1)
i 1
常用减小机构惯性力矩的措施:
(1)2 0

满足机构封闭矢量方程式:
机构闭环矢量方程:
l1ei1 l2ei2 l3ei3 l4ei4 0 消去第二根杆
rs

1 m

m1r1ei1
m2l2
m2r2l12ei2
(m3r3ei3 m2r2l32ei2 )ei3
ei1 (m3l4
在转子设计图上加上这些平衡质量,以便使设计出来
的转子在理论上达到动平衡。
设转子上的偏心质量m1, m2和m3分别在回转平面1,2,3内, 其质心的向径分别为r1 ,r2 ,r3。 当转子以等角速度 w转动时,平面1内的偏心质量m1 所产生的离心惯性力: F1 = m1w2r1。
在转子的两端选定两个垂直转子轴线的平面 T' , T" 。 设 T'与 T"相距 l,平面1到平面 T', T" 的距离分别为 l1', l1"

《机械原理》课件机械的平衡

《机械原理》课件机械的平衡

= 5.6kg
q bI = 6°
m bII
=
m
wW
II b
/ rbII
= 7.4kg
q bII = 145°
§63 刚性转子的平衡实验
一 静平衡实验
一 静平衡实验续
二 动平衡实验 动平衡机的工作原理示意图
§64 转子的许用不平衡量
转子要完全平衡是不可能的;实际上;也不需要过高要求 转子的平衡精度;而应以满足实际工作要求为度 为此;对不 同工作要求的转子规定了不同的许用不平衡量;即转子残余 不平衡量 许用不平衡量有两种表示方法: 1 用质径积mr单位g mm表示
2 用偏心距e 单位μm表示
e = mr/m
例:如图69所示;为一个一般机械的转子;质量为 70kg;转速n=3000r/min;两平衡基面Ⅰ Ⅱ至质心的距离 分别为a=40cm;b=60cm;试确定两平衡基面内的许用不平 衡量
解:因现在要平衡的是一个一般机械的转子;借助表61中典型转 子举例一栏的说明;可知应选用平衡等级G6 3;其平衡精度A=6 3mm/s 今转子角速度ω=πn/30≈0 1n=300rad/s;可求得许用偏心 距为
二 机械平衡的内容
1 绕固定轴回转的构件惯性力的平衡 1刚性转子的平衡 1静平衡:只要求惯性力达到平衡; 2动平衡:要求惯性力和惯性力矩都达到平衡 2挠性转子的平衡:转子在工作过程中会产生较大的弯曲 变形;从而使其惯性力显著增大 2 机构的平衡:对整个机构加以研究;设法使各运动构件 惯性力的合力和合力偶达到完全地或部分的平衡
2对于动不平衡的刚性转子;不论它有多少个偏心质量; 以及分布在多少个回转平面内;都只需在选定的两个平 衡基面内增加或除去一个适当的平衡质量;就可以使转 子获得动平衡双面平衡 3动平衡同时满足静平衡的条件经过动平衡的转子一 定静平衡;反之;经过静平衡的转子不一定动平衡

【平衡】机械原理机械的平衡

【平衡】机械原理机械的平衡

【关键字】平衡第四讲机械的平衡一、刚性转子的静平衡计算(1)静不平衡转子:对于轴向尺寸较小的盘状转子(即轴向宽度b 与其直径D 之比b/D < 0.2的转子),其质量可以近似认为分布在笔直于其回转轴线的同一平面内。

若其质心不在回转轴线上,则当其转动时,其偏心质量就会产生惯性力。

由于这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来,故称其为静不平衡转子(2)静平衡及其条件:对于静不平衡的转子进行静平衡时,可利用在转子上增加或除去一部分质量的方法,使其质心与回转轴心重合,即可使转子的惯性力得以平衡,称为静平衡。

静平衡的力学条件:其惯性力的矢量和应等于零或质径积的矢量和应等于零。

静平衡条件表达:形式一:力条件:形式二:质径积条件:(3)静平衡的计算:即根据转子的结构,计算确定需在转子上增加或除去的平衡质量,使其设计成平衡的。

对于静不平衡的转子,无论有多少个偏心质量,只需进行单面平衡。

例1 图示盘形回转件上存在三个偏置质量,已知,,,,,,设所有不平衡质量分布在同一回转平面内,问应在什么方位上加多大的平衡质径积才能达到平衡?解:与共线,可代数相加得方向同平衡条件:所以依次作矢量,封闭矢量即所求,如图示。

例1图解例2 图示盘状转子上有两个不平衡质量:kg,,,,相位如图。

现用去重法来平衡,求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量处的半径)。

解:不平衡质径积静平衡条件解得例14-2图应加平衡质量挖去的质量应在矢量的反方向,处挖去质量。

例2图解二、刚性转子的动平衡计算(1)动不平衡转子:对于轴向尺寸较大的转子(即b/D ≥0.2的转子),其质量不可以近似认为分布在笔直于其回转轴线的同一平面内,而往往是分布在若干个不同的回转平面内。

这种不平衡现象只有在转子运转的情况下才能显示出来,故称其为动不平衡转子。

(2)动平衡及其条件对于动不平衡的转子,为使转子在运转时其各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。

需在选择两个平衡基面,并适当地各加一平衡质量,使两平衡基面内的惯性力之和分别为零,这个转子便可得以动平衡。

机械动平衡知识点总结

机械动平衡知识点总结

机械动平衡知识点总结一、机械动平衡的概念机械动平衡是指在机械系统中,使得系统内部受力和受力矩为零,从而达到系统整体平衡的状态。

在机械工程中,机械动平衡是一个十分重要的概念,它关乎到整个机械系统的稳定性、安全性以及运行效率。

二、静平衡和动平衡1. 静平衡静平衡是指一个物体或者系统在静止状态下,其重心和转动惯量中心与支撑点重合,且受力和受力矩为零。

简单来说,就是在平衡状态下没有任何平衡力和平衡力矩的作用。

静平衡是一种静态平衡状态,只考虑物体或系统的平衡位置和力的作用,不考虑其运动的过程。

2. 动平衡动平衡是指一个物体或者系统在运动状态下,其重心与支撑点重合,并且受力和受力矩也为零。

与静平衡不同的是,动平衡需要考虑物体或系统在运动时产生的离心力和离心力矩的平衡。

三、机械动平衡的原理机械动平衡的原理主要是基于牛顿第二定律和力矩平衡的原理。

牛顿第二定律指出:物体的加速度与作用在其上的合外力成正比,与物体的质量成反比,并且与合外力的方向相同。

力矩平衡的原理则是指一个物体或者系统在受到外力和外力矩的作用时,其总力和总力矩为零。

四、机械动平衡的方法1. 静平衡的方法在静平衡的情况下,通常采用几何方法来确定物体或者系统的平衡位置。

简单来说,就是通过求解重心和转动惯量中心与支撑点之间的几何关系,从而确定物体或系统的平衡位置。

2. 动平衡的方法在动平衡的情况下,通常采用加重、去重和调整位置等方法来实现动平衡。

具体来说,就是通过在系统中添加适当的质量、去除多余的质量,或者调整质量的位置,从而使得系统的重心和支撑点重合,并且使得受力和受力矩为零。

五、机械动平衡的应用机械动平衡的应用十分广泛,几乎涉及到所有机械系统的设计、制造和运行过程。

例如,在汽车发动机的设计中,需要对曲轴进行动平衡以减小振动和噪音;在涡轮机械的制造中,需要对叶轮进行动平衡以提高整体性能和稳定性;在风力发电机组的运行中,需要对叶片进行动平衡以保证其安全和稳定。

动平衡的概念

动平衡的概念

动平衡的概念什么是动平衡?动平衡是一个物理学和工程学的概念,它描述了一个物体在受到外力作用时保持平衡的能力。

动平衡的概念与静态平衡不同,静态平衡指的是物体在不受到外力作用时保持平衡的能力。

在日常生活中,我们常常能够观察到动平衡的现象。

例如,当我们骑自行车时,我们必须保持身体的平衡,以免摔倒。

这就是因为在骑车时,我们的身体需要与自行车进行动态平衡,以应对地面的不平整和风的作用。

又如,走在绷紧的钢丝上的表演者,也需要保持身体的动平衡,以避免摔倒。

动平衡的概念在工程学中有着广泛的应用。

例如,飞机的设计和控制需要考虑飞机在飞行过程中的动态平衡,以保持安定和稳定。

类似地,车辆、机器人和其他运动设备的设计也需要考虑动平衡的问题。

动平衡的原理动平衡的原理基于牛顿力学定律和动力学原理。

根据牛顿第一定律,一个物体只有在受到外力作用时才会发生运动或变形,而且如果没有外力作用,物体将继续保持静止或匀速直线运动。

根据动力学原理,当一个物体受到外力作用时,物体会产生加速度,而这个加速度则与物体的质量、受力的方向和大小等因素有关。

在动平衡的概念中,我们考虑物体在受到外力作用时保持平衡的情况。

动平衡要求物体的加速度为零,即物体的速度不会变化。

为了实现动平衡,可以通过调整物体的质量分布、形状和结构等方式来改变物体受力的方式和大小,以抵消外力的影响,并保持物体的平衡。

在工程学中,为了实现动平衡,我们通常使用一些专门的技术和方法。

例如,通过在旋转机械中使用动平衡装置,可以减少机械在高速旋转时的振动和噪声。

类似地,飞机、汽车和火车等交通工具也使用动平衡技术来提高运行的稳定性和安全性。

动平衡的应用1. 旋转机械的动平衡旋转机械的动平衡是动平衡概念在工程学中的一个重要应用。

在旋转机械中,如电机、发动机和涡轮机等,由于旋转部件的不平衡会导致机械的振动和噪声,甚至会对其性能和寿命造成不利影响。

为了解决这个问题,常常需要对旋转机械进行动平衡调整。

动平衡的原理和作用

动平衡的原理和作用

动平衡的原理和作用动平衡是指力的平衡状态,即物体受到的合力为零。

动平衡原理是基于牛顿第一定律,也称为惯性定律,它表明一个物体如果受到合力为零的作用,它将保持静止或匀速直线运动的状态。

动平衡的作用在各个领域都有应用,包括力学、电路、流体力学等。

下面将详细介绍动平衡原理和作用。

一、动平衡原理根据牛顿第一定律,当一个物体受到合力为零的作用时,它将保持静止或匀速直线运动的状态。

这也就是动平衡原理的基本原理。

在力学中,动平衡原理可以应用于各种平衡问题,其中最常见的是静态平衡和动态平衡。

1.静态平衡静态平衡是指物体处于静止状态,不受外力和外力矩的影响。

静态平衡需要满足两个条件:合力为零,合力矩为零。

合力为零意味着物体受到的所有外力之和为零。

当物体的总外力为零时,物体在各个方向上的受力平衡,不存在加速度。

合力矩为零表明物体受到的所有外力矩之和为零。

在平衡状态下,物体不会发生旋转,其各个部分合力矩相等。

2.动态平衡动态平衡是指物体在匀速直线运动状态下,总受力为零。

在动态平衡中,物体保持了一定的速度和方向,受力合力为零。

二、动平衡的作用动平衡在力学、电路和流体力学等领域都有着重要的应用。

1.力学中的作用在力学中,动平衡的作用主要体现在以下方面:(1)机械平衡:机械平衡是指物体在静止或匀速直线运动的状态下,受力合力为零。

机械平衡的应用非常广泛,包括建筑物的结构设计、机械设备的设计、桥梁的建设等。

只有在机械平衡的情况下,物体才能保持稳定的状态,不会倾斜或摆动。

(2)力学系统的设计:力学系统的设计需要考虑各个部件的力学平衡情况,以确保系统的正常运行。

例如,汽车的悬挂系统需要保持平衡,以保持车身稳定;摩托车的转向系统需要动平衡设计,以确保行驶的平稳。

2.电路中的作用在电路中,动平衡的作用主要体现在以下方面:(1)电路平衡:在电路中,动平衡可以用于分析和设计平衡电路。

平衡电路是指电路中各支路的电流或电压相等,从而达到合适的工作状态。

动平衡机械原理

动平衡机械原理

动平衡机械原理动平衡是指在旋转机械中,通过采取相应的措施,使机械在高速旋转时减小或消除振动,保持平衡状态的一种方法。

动平衡机械原理是指在动平衡过程中,机械各部件之间的力和力矩平衡。

动平衡机械原理的基础是牛顿第二定律,即物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度。

对于旋转机械来说,其质量可以看作是集中在转子质心上的,因此可以得到转子的加速度与所受的力矩之间的关系。

在动平衡机械中,一般会采用两种方法来达到平衡状态,即静平衡和动平衡。

静平衡是指在机械静止时,通过在合适的位置添加适当的质量,使得机械在旋转时不产生振动。

静平衡的原理是使机械的质心与旋转轴线重合,从而达到平衡状态。

动平衡是指在机械运行时,通过改变机械各部件的质量分布,使机械在高速旋转时减小或消除振动。

动平衡的原理是根据转子的质量不平衡,通过在转子上添加或去除质量,使得转子的质量矩平衡,从而达到平衡状态。

在进行动平衡时,首先需要进行动平衡试验,通过测量转子在高速旋转时的振动情况,确定需要进行平衡调整的位置和大小。

然后,根据试验结果,采取相应的措施进行平衡调整,常见的方法有加权法、加钢法和减钢法等。

在加权法中,通过在转子上添加质量块,改变转子的质量分布,使得转子的质心与旋转轴线重合,从而达到平衡状态。

加权法的优点是操作简单,但缺点是对质量块的位置和大小要求较高。

在加钢法中,通过在转子上加上一定数量的钢片,改变转子的质量分布,使得转子的质心与旋转轴线重合,达到平衡状态。

加钢法的优点是对质量块的位置和大小要求较低,但缺点是操作相对复杂。

在减钢法中,通过在转子上去除一定数量的钢片,改变转子的质量分布,使得转子的质心与旋转轴线重合,达到平衡状态。

减钢法的优点是对质量块的位置和大小要求较低,但缺点是操作相对复杂。

除了上述常见的动平衡方法外,还可以使用动平衡机进行平衡调整。

动平衡机是一种专用设备,通过旋转机械的旋转轴,测量机械的振动情况,并根据测量结果,自动进行平衡调整。

动态平衡基本概念

动态平衡基本概念

动态平衡基本概念1. 引言动态平衡是一种常见的工程技术,通常用于降低机械设备的振动和噪声,提高设备的运行稳定性和寿命。

本文将介绍动态平衡的基本概念,包括动平衡的定义、原理和应用场景等。

2. 动态平衡的定义动态平衡是指通过在旋转系统中增加或调整质量,使系统在旋转时不产生振动或减小振动的过程。

通过调整转子上不同位置的质量分布,可以达到使系统达到平衡的目的。

3. 动态平衡的原理动态平衡的原理基于质量守恒和旋转不平衡力的关系。

在旋转系统中,由于不平衡质量的存在,会产生离心力和引起振动。

动态平衡通过在系统中增加或减少质量,使旋转系统的质量分布达到均匀,从而减小或消除振动。

通常使用传感器来检测旋转系统的振动情况,根据检测结果计算出不平衡质量的大小和位置,然后通过增加或减少质量来实现动态平衡。

4. 动态平衡的应用场景动态平衡广泛应用于各种旋转设备,包括发动机、风力发电机、水泵、离心机等。

这些设备在运行过程中,由于材料不均匀、制造精度限制等因素,会出现旋转不平衡的情况,影响设备的运行效果和寿命。

在航空、航天、汽车、船舶等领域,动态平衡也是非常重要的。

例如,飞机的发动机必须进行动态平衡,以确保飞行的安全和舒适性。

另外,动态平衡还常用于制造业中的生产线。

通过对转子、轴、刀具等加工设备进行动平衡,可以提高加工精度,减少振动和噪声,提高生产效率和产品质量。

5. 动态平衡的方法常用的动态平衡方法包括动平衡机法和便携式动平衡法。

- 动平衡机法:使用专门的动平衡机,通过在转子上加质量或移除质量来实现动态平衡。

这种方法适用于大型、高速旋转设备,精度较高。

- 便携式动平衡法:使用便携式动态平衡仪,通过在转子上添加可调质量来实现动态平衡。

这种方法适用于小型、低速旋转设备,操作简单方便。

6. 动态平衡的注意事项在进行动态平衡时,需要注意以下几点:- 安全性:动态平衡过程涉及旋转设备,需要采取安全措施,避免意外伤害。

同时,设备和仪器需要符合相关标准要求。

机械原理-机械的平衡

机械原理-机械的平衡

机械原理-机械的平衡第四讲 机械的平衡一、 刚性转子的静平衡计算 (1)静不平衡转子: 对于轴向尺寸较小的盘状转子(即轴向宽度 b 与其直径 D 之比b /D < 0.2的转子),其质量可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内。

若其质心不在回转轴线上,则当其转动时,其偏心质量就会产生惯性力。

由于这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来,故称其为静不平衡转子 (2)静平衡及其条件: 对于静不平衡的转子进行静平衡时,可利用在转子上增加或除去一部分质量的方法,使其质心与回转轴心重合,即可使转子的惯性力得以平衡,称为静平衡。

静平衡的力学条件:其惯性力的矢量和应等于零或质径积的矢量和应等于零。

静平衡条件表达:形式一: 力条件:0=+=∑∑b IiF FF形式二:质径积条件:0=+∑bb ii rm r m(3)静平衡的计算: 即根据转子的结构,计算确定需在转子上增加或除去的平衡质量,使其设计成平衡的。

对于静不平衡的转子,无论有多少个偏心质量,只需进行单面平衡。

例1 图示盘形回转件上存在三个偏置质量,已知m 110= kg ,m 215= kg ,m 310= kg ,r 150= mm ,r 2100= mm ,r 370= mm ,设所有不平衡质量分布在同一回转平面内,问应在什么方位上加多大的平衡质径积才能达到平衡? 解:111050500 kg mmm r =⨯=⋅ 22151001500 kg mm m r =⨯=⋅ 331070700 kg mmm r =⨯=⋅1r 与3r 共线,可代数相加得3311700500200 kg mmm r m r -=-=⋅ 方向同3r r平衡条件:b b1122330m r m r m r m r +++=r r r r所以依次作矢量()331122,m r m r m r +r r r,封闭矢量b bm r r 即所求,如图示。

22b b 20015001513.275 kg mmm r =+=⋅0200270arctg277.5951500θ=+=︒b b例1图解例2 图示盘状转子上有两个不平衡质量:m 115=.kg,m 208=.kg ,r 1140= mm ,r 2180= mm ,相位如图。

机械原理考研讲义五(机械的平衡)

机械原理考研讲义五(机械的平衡)

第六章机械的平衡机械平衡的目的是尽可能地消除或减小惯性力对机械的不良影响。

为达到此目的,通常需要做两方面的工作:首先,在机械的设计阶段,对所设计的机械在满足其工作要求的前提下,应在结构上保证其不平衡惯性力最小或为零,即进行平衡设计;其次,经过平衡设计后的机械,由于材质不均、加工及装配误差等因素的影响,生产出来的机械往往达不到设计要求,还会有不平衡现象,此时需要用试验的方法加以平衡,即进行平衡试验。

6.1本章知识点串讲【知识点1】刚性转子的静平衡的原理及计算方法一、静不平衡的定义:对于轴向尺寸较小的盘状转子,如齿轮、凸轮等,它们的质量可近似地认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内。

若其质心不在回转线上,当其转动时,偏心质量就会产生离心惯性力。

这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来,故称之为静不平衡。

二、静平衡原理:各质量产生的离心惯性力为:13F1 = m1 r1ω2F2 = m2 r2ω2F3 = m3 r3ω2若:F 1+F 2 +F3 ≠ 0——表明此回转体为非平衡回转体。

人为增加一个质量点m P ,该质量点产生一个离心惯性力F P ,F 1+F 2 +F3+F P = 0称对此回转体进行了平衡。

结论:若欲使回转体处于平衡,则各质量点的质径积(或重径积)的矢量和为零。

三、求解方法主要有矢量图解法和坐标轴投影法。

A.矢量图解法其中W i = m i r i ,称为质径积。

用矢量图解法进行求解时,一定要选取合适的比例尺,作图要尽量准确。

平衡条件为:m 1 r 1 + m 2 r 2 + m 3 r 3 + m P r P =0 B.坐标轴投影法【知识点2】刚性转子的动平衡的原理及计算方法一、动不平衡的定义:对于轴向尺寸较大的转子,如内燃机曲轴和机床主轴等,其偏心质量分布在不同的回转平面内。

在这种情况下,即使转子的质心在回转轴线上,由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内,因而将形成惯性力偶,所以仍然是不平衡的。

机械的平衡

机械的平衡

一、机械平衡的目的(Purposes of Mechanical Balance)构件在运动过程中都将产生惯性力和惯性力矩,这必将在运动副中产生附加的动压力,从而增大构件中的内应力和运动副中的摩擦,加剧运动副的磨损,降低机械效率,甚至引起机械振动和降低其使用寿命。

消除惯性力和惯性力矩的影响,改善机构工作性能,就是研究机械平衡的目的。

二、平衡的内容及分类(Contents and Classification of Mechanical Balance)1、机构的平衡(Mechanism Balance)机构中所有构件的惯性力和惯性力矩,最后以合力和合力矩的形式作用在机构的机架上。

这类力的平衡问题称为机构在机架上的平衡,或简称为机构的平衡。

2、转子的平衡(Rotor Balance)机械中绕某一轴线回转的构件称为转子,转子的平衡可分为以下两类:(1) 刚性转子的平衡( Balancing of Rigid Rotor)当转子的工作转速较低,远低于其一阶临界转速时,且转子的刚性较好,在运转过程中,弹性变形很小,完全可以看作是刚性物体,这类转子称为刚性转子,其平衡问题称为刚性转子的平衡。

(2) 挠性转子的平衡(Balancing of Flexible Rotor )在高速机械中,当转子转速较高接近或超过回转系统的第一阶临界转速时,转子将产生明显的变形,这时转子将不能视为刚体,而成为一个挠性体。

这种转子称为挠性转子,其平衡问题称为挠性转子的平衡。

一、静平衡的概念(Definition of Static Balance)对于轴向尺寸较小的盘状转子即宽径比(B/D)小于0.2的零件,例如齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮及叶轮等,它们的质量可以视为分布在同一平面内。

如图所示,红色小块为偏心质量,由于偏心质量的存在,转子在运转过程中必然产生惯性力,从而在转动副中引起附加动压力。

刚性转子的静平衡就是利用在刚性转子上加减平衡质量的方法,使其质心回到回转轴线上,从而使转子的惯性力得以平衡的一种平衡措施。

动平衡的原理

动平衡的原理

动平衡的原理
动平衡是指在动力学系统中,各个部分之间的力和力矩达到平衡状态的原理。

在机械系统中,动平衡是确保机械设备正常运行和安全操作的重要原则。

下面将从动平衡的基本概念、原理和应用等方面进行介绍。

首先,动平衡的基本概念是指在旋转机械中,各个部件的质量和惯性力矩要达到平衡状态。

在动力学系统中,动平衡是指在旋转机械中,通过调整各个部件的质量分布和位置,使得旋转部件在高速旋转时不产生振动和噪音,确保机械设备的正常运行和安全操作。

其次,动平衡的原理是通过调整各个部件的质量和位置,使得旋转部件的质心和转动轴线重合,同时降低旋转部件的不平衡力和不平衡力矩,达到平衡状态。

在实际应用中,可以采用添加平衡块、切割平衡块、平衡轴等方法来实现动平衡。

另外,动平衡的应用范围非常广泛,涉及到各种旋转机械设备,如发动机、风机、离心泵、离心风机、离心离心压缩机等。

动平衡不仅可以提高机械设备的运行效率和使用寿命,还可以减少机械设备的维护成本和故障率,提高机械设备的安全性和稳定性。

总之,动平衡是机械系统中非常重要的原理,它可以确保机械设备的正常运行和安全操作。

在实际应用中,需要根据旋转部件的结构和工作条件,采用合适的动平衡方法和技术,来实现机械设备的动平衡,从而提高机械设备的性能和可靠性。

同时,动平衡也是机械工程领域中的一个重要研究课题,通过不断的研究和实践,可以进一步完善动平衡理论和技术,推动机械设备的发展和进步。

动平衡的方法

动平衡的方法

动平衡的方法动平衡是指在机械系统中,通过调整各部件的质量分布,使得系统在运转时不产生振动或者减小振动幅度的一种方法。

动平衡的方法主要包括静平衡和动平衡两种,静平衡是指在静止状态下使得系统内部各部件的质心与旋转轴线重合,而动平衡则是在运转状态下通过对部件的质量进行调整,使得系统在高速旋转时不产生不平衡力矩,从而减小振动。

下面将介绍一些常见的动平衡方法。

首先,动平衡的方法之一是质量块的添加。

通过在转子或者其他部件上添加适当的质量块,可以实现动平衡。

添加质量块的位置和质量大小需要通过动平衡试验来确定,通常可以通过试验测量得到不平衡质量和相位,然后根据计算得到的修正质量和相位来确定添加质量块的位置和大小。

其次,动平衡还可以通过质量的去除来实现。

有时候,为了达到动平衡的要求,需要在部件上去除一部分质量,这可以通过切削或者其他方式来实现。

去除质量的位置和数量也需要通过动平衡试验来确定,然后再进行相应的修正。

另外,动平衡还可以通过调整部件的位置来实现。

在一些情况下,通过调整部件的位置,可以改变部件的质心位置,从而实现动平衡。

这种方法通常适用于一些结构比较复杂的系统,通过合理的位置调整,可以达到动平衡的效果。

除了上述方法外,还有一些高级的动平衡方法,比如采用自适应控制系统进行动平衡调节,或者利用振动传感器和控制系统进行实时监测和调整。

这些方法通常需要较高的技术水平和设备支持,但可以实现更精确和高效的动平衡效果。

总的来说,动平衡是机械系统中非常重要的一环,通过合理的动平衡方法可以减小系统的振动,降低噪音,提高设备的稳定性和使用寿命。

在实际的工程应用中,需要根据具体的系统特点和要求选择合适的动平衡方法,并结合实际的动平衡试验来确定最佳的调整方案。

希望本文介绍的动平衡方法对大家有所帮助,谢谢阅读!。

机械动平衡原理

机械动平衡原理

机械动平衡原理
机械动平衡原理是指在机械系统中,为了减少振动和噪声,使旋转部件的转轴在运转过程中保持平衡的原理。

机械系统中的旋转部件通常会因为重量不均匀或制造精度等原因而产生动态不平衡。

动态不平衡会导致结构振动增加、轴承磨损、噪声增大等问题,影响机械系统的正常运行和使用寿命。

为了解决这个问题,机械动平衡原理被提出。

其核心思想是通过对旋转部件进行配重,使其总质量的重心与转轴重合,从而达到平衡。

具体而言,可以采用静平衡或者动平衡的方法进行平衡。

静平衡是指在转动的旋转部件上选择适当的位置,通过增加或减少质量,使得转轴的重心与转动轴线垂直。

这个方法适用于质量分布对称的旋转部件,如飞轮等。

而动平衡是指在转动的旋转部件上选择适当的位置,通过增加或减少质量,使得转轴的重心与振动中心(通常位于转轴上)重合。

这个方法适用于质量分布不对称的旋转部件,如发动机曲轴。

机械动平衡的实现需要特定的设备和技术。

通常需要使用动平衡机进行旋转部件的动平衡测试和修正。

通过加上或去掉质量块,使转轴在运转时保持平衡,从而达到减少振动和噪声的目的。

需要特别注意的是,机械动平衡只能减小振动和噪声,而不能完全消除。

在实际应用中,为了进一步降低振动和噪声的影响,还需要采取其他措施,如加装减振器、改善结构刚度等。

总之,机械动平衡原理是为了减少机械系统中旋转部件的动态不平衡而提出的原理。

通过静平衡或动平衡的方法实现旋转部件的平衡,可以降低振动和噪声,提高机械系统的稳定性和使用寿命。

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机械的平衡 平面机构的平衡
绕定轴转动的构件,在运动中所产生的惯性力和惯 性力矩可以在构件本身加以平衡。
而对机构中作往复运动和平面复合运动的构件,这 些运动构件的总惯性力和总惯性力矩不能在构件本身 加以平衡,必须对整个机构设法平衡,以便消除机构 在机座上的动压力。
在实际平衡计算中,总惯性力矩对机座的影响应当 与外加的驱动力矩和阻抗力矩一起研究。这里只讨论总 惯性力的平衡问题。
机械的平衡 不平衡的危害
机械在运转过程中,构件上的大小方向始终变化的 不平衡惯性力将对机构中的运动副产生附加动压力,其 不良后果:
增加运动副的摩擦和磨损,降低机械的使用寿命 产生有害的振动,使机械的工作性能恶化 降低机械效率
平衡问题在高速、重型及精密机械中尤为突出
机械的平衡 不平衡的危害
机械平衡的内容与分类
刚性转子的平衡
转子的平衡
挠性转子的平衡 转子 — 绕固定轴转动的构件,
转速,其回转轴的挠曲 变形可忽略不计的转子 的平衡
工作转速高于一阶临界转 速,其回转轴的挠曲变形 不可忽略的转子的平衡
其惯性力和惯性力矩的平衡
问题称为转子的平衡
机构平衡
机构中各运动构件惯性力的合力和合力偶矩在机架上的平衡
b
b 0.2 D
D
平衡措施: 使总惯性力为零
机械的平衡 刚性转子的动平衡计算 (双面平衡)
其偏心质量分布不在同一回转平面内,而分布在多 个不同的回转平面内。既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,故称为动不平衡。
质心位于 回转轴上
b 0.2
机械的平衡
刚性转子的平衡计算(设计) 刚性转子的平衡 静平衡
(单面平衡)
b 0.2 D
b
动平衡 (双面平衡) b 0.2
D
b
D
D
机械的平衡
刚性转子的平衡计算(设计) 刚性转子的平衡 静平衡
(单面平衡)
b 0.2 D
动平衡 (双面平衡) 交力系
平衡措施:使总惯性力为零
平衡条件:机构总质心 S 静止不动。
机械的平衡
平衡方法:设计机构时,通过其构件的合理布置、加平 衡质量或加平衡机构等方法来使机构的惯性力得到完全 或部分地平衡。
完全平衡
利用机构对称布置
由于机构各构件的尺寸和质量对称,使惯性力在曲柄的回转 中心处所引起的动压力完全得到平衡。但是这样将使机构的体积 大为增大。
机械的平衡
加平衡质量法
在下图所示的曲柄摇杆机构中,为了进行平衡,将机构中连 杆的质量分别用连杆两端铰链处的质量代换。对于曲柄和摇杆则 在其延长线上各加一平衡质量分别与其质量和连杆铰链的代换质 量相平衡,使其质心分别移到固定铰链处,机构的惯性力即得到 平衡。这种平衡方法主要缺点是由于配置了几个平衡质量使机构 质量大大增加,尤其是把平衡质量装在连杆上更为不便。
因叶轮没有平衡好,电风扇出现振动现象
机械的平衡 不平衡的危害
磨床砂轮没有平衡好,产生振动,影响加工质量
机械的平衡 机械平衡的目的
对惯性力(矩)加以平衡,以消除或减轻惯性力(矩)的 不良影响,从而减轻机械振动,改善机械工作性能,提 高机械工作质量、延长机械使用寿命、减轻噪声污染。
工作转速低于一阶临界
部分平衡
机械的平衡
部分平衡是平衡机构总惯性力的一部分。
近似对称布置法 当曲柄转动时,两个滑块的加速度方向相反,它
们的惯性力也相反可以相互平衡。但由于运动规律不
完全相同,所以只能部分平衡。
加平衡质量法 机械的平衡
利用质量代换法将连杆的质量分别转换到曲柄和滑 块处,对于曲柄同样在延长线上加一平衡质量使曲柄的 质心转换到固定铰链处,使其达到平衡。对于滑块惯性 力的平衡,由于滑块的惯性力随曲柄的转角不同而不同, 是转角的三角函数,将其分解为水平和垂直方向两个分 力;然后在滑块上加一平衡质量与水平方向的惯性力相 互平行,同样也可部分地平衡垂直方向的惯性力。
b
D
D
FⅠi为空间力系 平衡措施:使总惯性力 和总惯性力矩为零
机械的平衡 经过动平衡的回转件一定是静平衡的, 静平衡的回转件不一定是动平衡的。
质心位于 回转轴上
机械的平衡
刚性转子的平衡实验
静平衡试验法
试验时将转子放到已调好的水平轨道上,如果转子不平衡,则偏心引起 的重力矩将使转子在轨道上滚动。当转子停止时,转子质心必处于轴心正下 方。这时,在轴心的正上方任意半径处加一适当平衡质量,再轻轻拨动转子。 这样经过反复几次试加平衡质量,直到转子在任何位置都能达到随意平衡时, 即完成转子静平衡试验。
机械的平衡 刚性转子的平衡实验
导轨式静平衡架
圆盘式静平衡架
机械的平衡 刚性转子的平衡实验
动平衡实验 利用动平衡试验机进行
圆盘式静平衡架
机械的平衡 转子的许用不平衡量
经过平衡设计和实验的转子,其不平衡量 已大大减少,但无论如何也不可能使其平衡量 为零,即仍有可能存在微量不平衡。
在实际工作中过高的要求也是不必要的。 因此,对不同工作条件的转子,国际标准化组 织制定了各种典型转子的平衡等级和许用不平 衡量。
b
D
FI为空间力系
平衡措施:使总惯性 力和总惯性力矩为零
机械的平衡 刚性转子的静平衡计算 (单面平衡)
静平衡 — 对于轴向尺寸较小的盘状转子,例如齿轮、盘形凸轮、 带轮、链轮及叶轮等,它们的不平衡质量可以视为分布在同一回 转平面内,各不平衡质量产生的惯性力为平面汇交力系。只需平 衡各偏心质量产生的惯性力(无惯性力矩)。
机械的平衡 机械平衡的方法
平衡设计(计算)
在机械设计阶段,除保证工作要求、制造工艺要 求外,结构上还要考虑减少和消除不平衡惯性力问题, 将转子设计成平衡的。
平衡试验
经过平衡设计的机械,虽然理论上达到了平衡, 但由于制造不精确、材料不均匀及安装误差等非设计 因素,还可能不平衡,需再经平衡试验解决。
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