第六章 機(jī)械平衡

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平面機(jī)構(gòu)的平衡一、機(jī)械不平衡危害：運(yùn)動(dòng)副中附加的動(dòng)壓力。構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力磨損增大、機(jī)械效率和使用壽命降低機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件產(chǎn)生的不平衡慣性力和慣性力矩§6-1機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容造成有害振動(dòng)如：因葉輪未平衡好，電風(fēng)扇出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。降低工作質(zhì)量如：砂輪未平衡好，產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。造成破壞性事故如：撓性轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)在二階臨界轉(zhuǎn)速附近時(shí)，軸產(chǎn)生塑性變形。引起增大造成二、機(jī)械平衡的目的研究機(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，改善機(jī)構(gòu)工作性能。

機(jī)械的平衡是高速機(jī)械及精密機(jī)械中的一個(gè)重要問題。

但應(yīng)指出，有一些機(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)來工作的，如振實(shí)機(jī)、按摩機(jī)、振動(dòng)打樁機(jī)、振動(dòng)運(yùn)輸機(jī)等。三、機(jī)械平衡的內(nèi)容在機(jī)械中，由于各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式的不同，其所產(chǎn)生的慣性力和平衡的方法也不同。機(jī)械的平衡問題可分為兩類：1、繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件的慣性力平衡轉(zhuǎn)子：繞固定轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件。如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、離心機(jī)等機(jī)器，都以轉(zhuǎn)子為工作主體。這類轉(zhuǎn)子又分為剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子兩種情況。1)剛性轉(zhuǎn)子的平衡

在機(jī)械中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速較低、共振轉(zhuǎn)速較高而且其剛性較好，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生彈性變形很小時(shí)，這類轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子。如果只要求其慣性力平衡時(shí)，稱為轉(zhuǎn)子的靜平衡。如果同時(shí)要求慣性力和慣性力矩的平衡，則稱為轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。

平衡方法：不平衡慣性力可利用在該構(gòu)件上增加或除去一部分質(zhì)量的方法來平衡。（2）撓性轉(zhuǎn)子的平衡在機(jī)械中，對(duì)那些工作轉(zhuǎn)速很高、質(zhì)量和跨度很大，徑向尺寸較小，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在離心慣性力的作用下產(chǎn)生明顯的彎曲變形的轉(zhuǎn)子，稱為撓性轉(zhuǎn)子。這要根據(jù)彈性梁（軸）的橫向振動(dòng)理論進(jìn)行平衡，這類問題較為復(fù)雜，需要專門研究，本章僅作簡(jiǎn)介。撓性轉(zhuǎn)子2、機(jī)構(gòu)的平衡

機(jī)械中作往復(fù)移動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，其所產(chǎn)生的慣性力無法通過調(diào)整其質(zhì)量的大小或改變質(zhì)量分布狀態(tài)的方法得到平衡。但所有活動(dòng)構(gòu)件的慣性力和慣性力矩可以合成一個(gè)總慣性力和慣性力矩作用在機(jī)構(gòu)的機(jī)座上。設(shè)法平衡或部分平衡這個(gè)總慣性力和慣性力矩對(duì)機(jī)座產(chǎn)生的附加動(dòng)壓力，消除或降低機(jī)座上的振動(dòng)，這種平衡稱為機(jī)構(gòu)在機(jī)座上的平衡，或簡(jiǎn)稱為機(jī)構(gòu)的平衡?！?-2剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算一、剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計(jì)算：二、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡計(jì)算：平衡原理:F2

=

FL1L(4)F1=

FL2L(3)F=F1+F2(1)F1

L1=F2L2(2)可解得FL1

L2

L

ⅠⅡF2F1§6-3剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)經(jīng)平衡計(jì)算在理論上已經(jīng)平衡的轉(zhuǎn)子，由于制造和裝配的不精確，材質(zhì)的不均勻等原因，還會(huì)產(chǎn)生新的不平衡，此時(shí)只能借助于平衡實(shí)驗(yàn)，確定出其不平衡量的大小和方位，然后利用增加或除去平衡質(zhì)量的方法平衡。１、靜平衡實(shí)驗(yàn)：2、動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)：3、現(xiàn)場(chǎng)平衡：§6-4轉(zhuǎn)子的許用不平衡量轉(zhuǎn)子的平衡精度轉(zhuǎn)子要完全平衡是不可能的，實(shí)際上，也不需要過高要求轉(zhuǎn)子的平衡精度，而應(yīng)以滿足實(shí)際工作要求為度。為此，對(duì)不同工作要求的轉(zhuǎn)子規(guī)定了不同的許用不平衡量，即轉(zhuǎn)子殘余不平衡量。§6-5平面機(jī)構(gòu)的平衡

繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，在運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩可以在構(gòu)件本身加以平衡。而對(duì)機(jī)構(gòu)中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩則不能在構(gòu)件本身加以平衡，必須對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)法平衡。機(jī)構(gòu)的平衡:由于機(jī)構(gòu)各構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力可以簡(jiǎn)化為一個(gè)通過機(jī)構(gòu)質(zhì)心的總慣性力和總慣性力偶矩，這全部由基座承受。所以平面機(jī)構(gòu)的平衡—就是要設(shè)法平衡這個(gè)慣性力和慣性力偶矩。機(jī)構(gòu)平衡的條件：

作用于機(jī)構(gòu)質(zhì)心的總慣性力和總慣性力偶矩應(yīng)分別為零。通常，對(duì)機(jī)構(gòu)只進(jìn)行總慣性力的平衡。機(jī)構(gòu)平衡的原理：設(shè)機(jī)構(gòu)的總質(zhì)量為m，機(jī)構(gòu)質(zhì)心S的加速度為as，則機(jī)構(gòu)的總慣性力F＝－mas，由于m不可能為零，所以欲使總慣性力F＝0必須使as＝0，也就是說機(jī)構(gòu)的質(zhì)心應(yīng)作等速直線運(yùn)動(dòng)或靜止不動(dòng)。由于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是周期性重復(fù)的，其質(zhì)心不可能總是作等速直線運(yùn)動(dòng)，因此欲使as＝0，唯一可能的方法是使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心靜止不動(dòng)。機(jī)構(gòu)平衡的原理：在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡時(shí)，就是運(yùn)用增加平衡質(zhì)量的方法使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心S落在機(jī)架上并且固定不動(dòng)。一、