机械的平衡-动平衡

FI为空间力系
平衡措施：使总惯性力为零
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)。 b
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。
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。
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。
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 刚性转子的平衡计算(设计) b 静平衡 (单面平衡) D 0.2 刚性转子的平衡 b 动平衡 ( 双面平衡 ) 0.2 b
D
b D
D
机械的平衡 刚性转子的平衡计算(设计) b 静平衡 (单面平衡) D 0.2 刚性转子的平衡 b 动平衡 (双面平衡) 0.2
D
b
D FI为平面汇 交力系
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
b 0.2 D
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
圆盘式静平衡架
动平衡实验 利用动平衡试验机进行
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。
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Fra Baidu bibliotek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
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 。
机械平衡的内容与分类
完全平衡
加平衡质量法
机械的平衡
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。
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。
机械的平衡 加平衡质量法 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。
转子的平衡
刚性转子的平衡
工作转速低于一阶临界 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
挠性转子的平衡 转子 — 绕固定轴转动的构件， 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