機械設(shè)計原理 第六章課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第六章 機械的平衡,6-1,機械平衡的目的及內(nèi)容,6-2,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算,6-3,剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗,6-4,轉(zhuǎn)子的許用不平衡量,6-5,撓性轉(zhuǎn)子動平衡簡述,6-6,平面機構(gòu)的平衡,返回,6-1,機械平衡的目的及內(nèi)容,1.,機械平衡的目的,機械在運轉(zhuǎn)時，構(gòu)件所生產(chǎn)的不平衡慣性力將在運動副中引,起附加的動壓力。,例,磨削工件的砂輪,增大了運動副中摩擦和構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力，降低了機械效率和使用壽命，影響機械本身的正常工作，,也必將引起機械及其基礎(chǔ)產(chǎn)生強迫振動，甚至產(chǎn)生共振。,會導致工作機械及其廠房建筑受,到破壞。,A,B,S,S,m,=12.5 kg,e,=1 mm,n,=6000 r/min,F,F,=,me,2,=5000 N,其方向作周期性變化,F,在轉(zhuǎn)動副中引起的附加反力是砂輪自重的,40,倍。,對于高速高精密機,械尤為重要；,機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。,機械的平衡是現(xiàn)代機械的一個重要問題。,對于此類機械則是如何合理利用不平衡慣性,力的問題。,但某些機械卻是利用構(gòu)件產(chǎn)生的不平衡慣性力所引,起的振動來工作的。,2.,機械平衡的內(nèi)容,在機械中,由于各條件的結(jié)構(gòu)及其運動形式的不同,其所產(chǎn)生,的慣性力和平衡方法也不同。,（）轉(zhuǎn)子的平衡,轉(zhuǎn)子的不平衡慣性力可利用在其上增加或除去一部分質(zhì)量的,方法加以平衡。,其實質(zhì)是通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子自身質(zhì)心的位置來達到消,除或減少慣性力的目的。,機娥平衡的目的及內(nèi)容,(2/3),1,）剛性轉(zhuǎn)子的平衡,剛性轉(zhuǎn)子,n,(0.6,0.75),n,c1,的平衡，是按其理論力學中的力學,平衡理論進行的。,靜平衡,動平衡,只要求其慣性力平衡；,同時要求其慣性力和慣性力偶矩的平衡。,2,）撓性轉(zhuǎn)子的平衡,撓性轉(zhuǎn)子,n,(0.6,0.75),n,c1,的平衡，其平衡是基于彈性梁的,橫向振動理論。,（,2,）機構(gòu)的平衡,作往復移動或平面復合運動的構(gòu)件，其所產(chǎn)生的慣性力無法,在該構(gòu)件上平衡，而必須就整個機構(gòu)加以平衡。,即設(shè)法使各運動,構(gòu)件慣性力的合力和合力偶得到完全地或部分的平衡，以消除或,降低其不良影響。,此類平衡問題為,機構(gòu)的平衡,或,機械在機座上的,平衡,。,機械平衡的目的及內(nèi)容,(3/3),故這類轉(zhuǎn),子稱為,靜不平衡轉(zhuǎn)子,。,其質(zhì)量可近似認為分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。,這時其偏心質(zhì)量在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生慣性力，,6-2,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算,為了使轉(zhuǎn)子得到平衡，在設(shè)計時就要根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，通過,計算將轉(zhuǎn)子設(shè)計成平衡的。,1.,剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計算,（,1,）靜不平衡轉(zhuǎn)子,對于軸向尺寸較小的盤形轉(zhuǎn)子,(,b/D,0.2),，,因這種不平衡現(xiàn)象在轉(zhuǎn)子靜態(tài)時就可表現(xiàn)出來，,b,A,B,D,回轉(zhuǎn)平面,m,m,r,F,G,平衡后轉(zhuǎn)子的各偏心質(zhì)量（包括平衡質(zhì)量）,的慣性力的合力為零。,對于,靜不平衡轉(zhuǎn)子，利用在其上增加或除去一部分,質(zhì)量，使其質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合，即可使轉(zhuǎn)子的慣性力得以平衡,的方法。,（,2,）靜平衡及其條件,靜平衡,靜平衡的條件,F,0,即,（,3,）靜平衡計算,靜平衡計算主要是針對由于結(jié)構(gòu)所引起的靜不平衡的轉(zhuǎn)子而,進行平衡的計算。,根據(jù)其結(jié)構(gòu)，計算確定需增加或除去的平衡質(zhì)量，使其在設(shè),計時獲得靜平衡。,例,盤形凸輪的靜平衡計算,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算,(2/4),對于動不平衡轉(zhuǎn)子，通過選定兩個回轉(zhuǎn)平面,及,作為,平衡基面,，,這種不,平衡只有在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時才能顯現(xiàn)出來的，故稱此類轉(zhuǎn)子為,動不平,衡轉(zhuǎn)子,。,其質(zhì)量就不能分布在,同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，而往往是分布在若干個不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。,2.,剛性轉(zhuǎn)子的動平衡計算,（,1,）動不平衡轉(zhuǎn)子,對于軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子（,b/D,0.2),，,這,時即使轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸線上，但各偏心質(zhì)量所形成的慣性力,偶仍不平衡，,而且其作用方位是隨轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)而變化的。,（,2,）動平衡及其條件,動平衡,再分別在這兩個面上增加或除去適當?shù)?平衡質(zhì)量,，,使轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)時各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時得,以平衡。,這種平衡方法稱為,動平衡,。,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算,(3/4),即,根據(jù)其結(jié)構(gòu)計算確定其上需增加或除去的平衡質(zhì)量，使其在設(shè)計,時獲得動平衡。,（,3,）動平衡計算,動平衡計算是針對結(jié)構(gòu)動不平衡轉(zhuǎn)子而進行平衡的計算。,剛性轉(zhuǎn)子動平衡的條件,：各偏心質(zhì)量（包括平衡質(zhì)量）產(chǎn)生,的慣性力的矢量和為零，以及這些慣性力所構(gòu)成的力矩矢量和也,為零，,F,0,，,即,M,0,例,1,內(nèi)燃機曲軸,例,2,雙凸輪軸,例,3,某印刷機的三凸輪軸的平衡計算,剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算,(4/4),6-3,剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗,對于經(jīng)平衡計算在理論上已經(jīng)平衡的轉(zhuǎn)子，由于其制造精度,和裝配的不精確、材質(zhì)的不均勻等原因，就會產(chǎn)生新的不平衡。,但這種無法用計算來進行平衡，而只能借助于實驗平衡。,平衡實驗,是用實驗的方法來確定出轉(zhuǎn)子的不平衡量的大小和,方位，然后利用增加或除去平衡質(zhì)量的方法予以平衡。,1,靜平衡實驗,（,1,）實驗設(shè)備,導軌式靜平衡儀,滾輪式靜平衡儀,（,2,）實驗方法,先將轉(zhuǎn)子放在平衡儀上，輕輕轉(zhuǎn)動，直至其質(zhì)心處于最低位,置時才能停止。,此時在質(zhì)心相反的方向加校正平衡質(zhì)量，再重新,轉(zhuǎn)動。,反復增減平衡質(zhì)量，直至呈隨遇平衡狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子達到了,靜平衡。,（,3,）實驗特點,結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。能滿足一定精度要求，但工作效率低。,對于批量轉(zhuǎn)子靜平衡，可采用一種快速測定平衡的,單面平衡機,。,2,動平衡實驗,轉(zhuǎn)子的動平衡實驗一般需在專用的動平衡機上進行。,（,1,）實驗設(shè)備,動平衡實驗機主要由驅(qū)動系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、測量指示系統(tǒng)等,部分組成。,例,光電式動平衡機,剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗,(2/3),（,2,）實驗原理,目前多數(shù)動平衡機是根據(jù)振動原理設(shè)計的，測振傳感器將因,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所引起的振動轉(zhuǎn)換成電信號，通過電子線路加以處理和,放大，最后用儀器顯示出被測試轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量矢徑積的大小,和方位。,3,現(xiàn)場平衡,對于一些尺寸非常大或轉(zhuǎn)速很高的轉(zhuǎn)子，一般無法在專用動,平衡機上進行平衡。,即使可以平衡，但由于裝運、蠕變和工作溫,度過高或電磁場的影響等原因，仍會發(fā)生微小變形而造成不平衡。,在這種情況下，一般可進行現(xiàn)場平衡。,現(xiàn)場平衡,就是通過直接測量機器中轉(zhuǎn)子支架的振動，來確,定其不平衡量的大小及方位，進而確定應(yīng)增加或減去的平衡質(zhì)量,的大小及方位，使轉(zhuǎn)子得以平衡。,例,動平衡機的工作原理,剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗,(3/3),