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1、第第6章章 機(jī)械的平衡61 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容62 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算 63 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)64 轉(zhuǎn)子的許用不平衡量轉(zhuǎn)子的許用不平衡量65 平面機(jī)構(gòu)的平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡作者：潘存云教授回轉(zhuǎn)件（或轉(zhuǎn)子）回轉(zhuǎn)件（或轉(zhuǎn)子）繞定軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。繞定軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。F=mr2當(dāng)質(zhì)心離回轉(zhuǎn)軸的距離為當(dāng)質(zhì)心離回轉(zhuǎn)軸的距離為r 時(shí)，離心力為時(shí)，離心力為 F=ma=Ge2/g舉舉例例：已已知知圖圖示示轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的重重量量為為G=10 N，重重心心與與回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸線線的的距距離離為為1 mm，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為速為n=3000 rpm,求離心力求離心力F

2、 F的大小。的大小。=1010-323000/602/9.8=100 N如果轉(zhuǎn)速增加一倍如果轉(zhuǎn)速增加一倍:n=6000 rpm F=400 NN21N21N21GGFFe61 機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容一、平衡的目的一、平衡的目的可見：可見：n FI 附加動(dòng)載荷附加動(dòng)載荷磨損、效率磨損、效率 震動(dòng)震動(dòng) 嚴(yán)重時(shí)，共振嚴(yán)重時(shí)，共振 增加運(yùn)動(dòng)副的摩擦，降低機(jī)械的使用壽命。增加運(yùn)動(dòng)副的摩擦，降低機(jī)械的使用壽命。產(chǎn)生有害的振動(dòng)，使機(jī)械的工作性能惡化。產(chǎn)生有害的振動(dòng)，使機(jī)械的工作性能惡化。降低機(jī)械效率。降低機(jī)械效率。平平衡衡的的目目的的：研研究究慣慣性性力力分分布布及及其其變變化化規(guī)規(guī)律律，

3、并并采采取取相相應(yīng)應(yīng)的的措措施施對(duì)對(duì)慣慣性性力力進(jìn)進(jìn)行行平平衡衡，從從而而減減小小或或消消除除所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的附附加加動(dòng)動(dòng)壓壓力力、減減輕輕振振動(dòng)動(dòng)、改改善善機(jī)機(jī)械械的的工工作作性能和提高使用壽命。性能和提高使用壽命。附加動(dòng)壓力會(huì)產(chǎn)生一系列不良后果：附加動(dòng)壓力會(huì)產(chǎn)生一系列不良后果：離離心心力力F的的大大小小方方向向始始終終都都在在變變化化，將將對(duì)對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副產(chǎn)產(chǎn)生生動(dòng)壓力。動(dòng)壓力。由由此此可可知知：不不平平衡衡所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的慣慣性性力力對(duì)對(duì)機(jī)機(jī)械械運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)有有很大的影響。很大的影響。大小方向變化作者：潘存云教授作者：潘存云教授二、平衡的內(nèi)容二、平衡的內(nèi)容1.回轉(zhuǎn)件的平衡回轉(zhuǎn)件的平衡a)剛性

4、轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡工工作作轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速n(0.60.75)nc1(轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子一一階階臨臨界界轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速)。可可忽忽略略運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)的的軸軸線線變變形形。平平衡衡時(shí)時(shí)可可采采用用理理論力學(xué)力系平衡的原理。論力學(xué)力系平衡的原理。當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子工工作作轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速n(0.60.75)nc1，且且重重量量和和跨跨度度較較大大，運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生較較大大的的變變形形，使使離離心心慣慣性性力力大大大大增增加加。此此類類問問題題復(fù)復(fù)雜雜，有有專專門的學(xué)科論述。門的學(xué)科論述。b)撓性轉(zhuǎn)子的平衡撓性轉(zhuǎn)子的平衡根據(jù)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)形式的不同，平衡問題可歸納為如下兩個(gè)方面：靜止靜止運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)2)機(jī)構(gòu)的平衡機(jī)構(gòu)的平衡 對(duì)對(duì)平

5、平面面連連桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)，由由于于作作往往復(fù)復(fù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)和和平平面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的構(gòu)構(gòu)件件總總是是存存在在加加速速度度，就就單單個(gè)個(gè)構(gòu)構(gòu)件件而而言言，是是無無法法平平衡衡的的。但但可可以以將將整整個(gè)個(gè)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)一一并并考考慮慮，采采取取措措施施對(duì)對(duì)總總的的慣慣性力或慣性力矩進(jìn)行平衡。性力或慣性力矩進(jìn)行平衡。本章重點(diǎn)介紹本章重點(diǎn)介紹剛性轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡問題。問題。結(jié)構(gòu)不對(duì)稱結(jié)構(gòu)不對(duì)稱材料缺陷材料缺陷制造誤差制造誤差質(zhì)量分布質(zhì)量分布不均勻不均勻中心慣性主軸與中心慣性主軸與回轉(zhuǎn)軸線不重合回轉(zhuǎn)軸線不重合離心慣性力系的不平衡離心慣性力系的不平衡 靜平衡靜平衡分類分類 動(dòng)平衡動(dòng)平衡所謂剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，是

6、指由于作者：潘存云教授特點(diǎn)：若重心不在回轉(zhuǎn)軸線上，則在靜止?fàn)顟B(tài)下，無論其重心初始在何位置，最終都會(huì)落在軸線的鉛垂線的下方。這種不平衡現(xiàn)象在靜止?fàn)顟B(tài)下就能表現(xiàn)出來，故稱為靜平衡。如自行車輪一、質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)一、質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)(靜平衡靜平衡)平衡原理：在重心的另一側(cè)加上一定的質(zhì)量，或在重心同側(cè)去掉一些質(zhì)量，使質(zhì)心位置落在回轉(zhuǎn)軸線上，而使離心慣性力達(dá)到平衡。62 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算 BD適用范圍：適用范圍：軸向尺寸較小的盤形轉(zhuǎn)子（B/D0.2），如風(fēng)扇葉輪、飛輪、砂輪等回轉(zhuǎn)件，它們的質(zhì)量可以視為分布在同一平面內(nèi)如果該力系不平衡，那么合力如果該力系不平衡，那么合力:增

7、加一個(gè)重物增加一個(gè)重物 G Gb b 后，可使新后，可使新的力系之合力：的力系之合力：m1m2m3F3F1F2偏心偏心設(shè)設(shè)各各偏偏心心質(zhì)質(zhì)量量分分別別為為m mi i，偏偏心心距距為為r ri i ,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子以以等等速速回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)，F(xiàn)i=mi2rir2 r1r3Fi0 平衡計(jì)算方法：平衡計(jì)算方法：同同一一平平面面內(nèi)內(nèi)各各重重物物所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的離離心心慣慣性性力力構(gòu)構(gòu)成成一一個(gè)個(gè)平平面面匯交力系匯交力系:Fi F=FbFi=0產(chǎn)生的離心慣性力為：產(chǎn)生的離心慣性力為：F Fi i=mi2riF Fi iFbm1m2m3r2r1P3P1P2稱稱miri為為質(zhì)徑積質(zhì)徑積平衡配重所產(chǎn)生的離心慣性力為：

8、平衡配重所產(chǎn)生的離心慣性力為：總離心慣性力的合力為：總離心慣性力的合力為：Fb=mb2rb 大?。?？大小：？方向：？方向：？可用圖解法求解此矢量方程可用圖解法求解此矢量方程(選定比例選定比例w)。約掉公因式m3r3mbrbm2r2m1r1F F =Fb+F Fi =0 m2e=mb2rb+m12r1+m22r2+m32r3=0 me=mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0 Fbr3Fbrbme=mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0 很顯然，回轉(zhuǎn)件平衡后：很顯然，回轉(zhuǎn)件平衡后：e=0回轉(zhuǎn)件質(zhì)量對(duì)軸線產(chǎn)生的靜力矩：回轉(zhuǎn)件質(zhì)量對(duì)軸線產(chǎn)生的靜力矩：mge=0該回轉(zhuǎn)件在任意位置將保持靜止：該回

9、轉(zhuǎn)件在任意位置將保持靜止：圖示盤狀轉(zhuǎn)子上有兩個(gè)不平衡質(zhì)量：m1=1.5kg，m2=0.8kg，r1=140mm，r2=180mm，相位如圖?，F(xiàn)用去重法來平衡，求所需挖去的質(zhì)量的大小和相位(設(shè)挖去質(zhì)量處的半徑r=140mm)。圖示盤狀轉(zhuǎn)子上有四個(gè)不平衡質(zhì)量位于同一平面內(nèi)，其大小和回轉(zhuǎn)半徑分別為：m1=10kg，m2=8kg，m3=7kg、m4=4kg、r1=r4=100mm，r2=150mm、r3=200mm,方位如圖。設(shè)平衡質(zhì)量mb的回轉(zhuǎn)半徑rb=100mm.試求平衡質(zhì)量mb的大小及方位。作者：潘存云教授二、質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)（動(dòng)平衡）二、質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)（動(dòng)平衡）LF1 F2

10、圖圖示示凸凸輪輪軸軸的的偏偏心心質(zhì)質(zhì)量量不不在在同同一一回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)平平面面內(nèi)內(nèi)，但但質(zhì)質(zhì)心心在在回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸上上，在在任任意意靜靜止止位位置置，都都處處于于平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)。慣性力偶矩：慣性力偶矩：運(yùn)動(dòng)時(shí)有：運(yùn)動(dòng)時(shí)有：F F1 1+F+F2 2=0=0 M=F1L=F2L0這種在靜止?fàn)顟B(tài)下處于平衡，而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下呈現(xiàn)不平這種在靜止?fàn)顟B(tài)下處于平衡，而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下呈現(xiàn)不平衡，稱為動(dòng)不平衡。對(duì)此類轉(zhuǎn)子的平衡，稱為衡，稱為動(dòng)不平衡。對(duì)此類轉(zhuǎn)子的平衡，稱為動(dòng)平衡。動(dòng)平衡。適適用用對(duì)對(duì)象象：軸軸向向尺尺寸寸較較大大(B/D0.2)(B/D0.2)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子，如如內(nèi)內(nèi)燃燃機(jī)機(jī)中中的的曲曲軸軸和和凸凸輪輪軸軸、

11、電電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子、機(jī)機(jī)床床主主軸軸等等都都必必須須按按動(dòng)動(dòng)平衡來處理。平衡來處理。理理由由：此此類類轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子由由于于質(zhì)質(zhì)量量分分布布不不在在同同一一個(gè)個(gè)平平面面內(nèi)內(nèi)，離離心心慣慣性性力力將將形形成成一一個(gè)個(gè)不不匯匯交交空空間間力力系系，故故不不能能按按靜靜平平衡處理。衡處理。任意空間力系的平衡條件為：任意空間力系的平衡條件為：F Fi i=0,M=0,Mi i=0=0作者：潘存云教授IIIF2IF1IF3IF2IIF3IIF1IIm2m3m1Lr1F2r2F3r3F1首先在轉(zhuǎn)子上選定兩個(gè)回轉(zhuǎn)平面和作為平衡基面，該平面用來加裝或去掉平衡質(zhì)量。將三個(gè)不同回轉(zhuǎn)面內(nèi)的離心慣性力往平面和上分解。l1l2

12、動(dòng)平衡的計(jì)算方法：動(dòng)平衡的計(jì)算方法：l3由理論力學(xué)知識(shí)：由理論力學(xué)知識(shí)：Fr rI I=r=r=r rIIIIL作者：潘存云教授FIFIIl1作者：潘存云教授動(dòng)平衡的計(jì)算方法：動(dòng)平衡的計(jì)算方法：IIIm2m3m1Lr1F2IF2IIF2r2F3IF3IIF3r3F1IF1IIF1l1l2l3離心慣性力離心慣性力分解結(jié)果：分解結(jié)果：作者：潘存云教授IIILF2F3F1m1Im3Im2Im1IIm3IIm2IIm2m3m1l1l2l3r1r2r3不平衡質(zhì)量不平衡質(zhì)量分解結(jié)果分解結(jié)果作者：潘存云教授m3Ir3m1Ir1m2Ir2mbIrbIm3IIr3m1IIr1m2IIr2mbIIrbII mbI

13、rbI+m1Ir1+m2Ir2+m3Ir3=0 mbIIrbII+m1IIr1+m2IIr2+m3IIr3=0 FbImbIrbI作圖法求解作圖法求解空間力系的平衡空間力系的平衡兩個(gè)平面匯交力系的平衡問題。兩個(gè)平面匯交力系的平衡問題。FbIImbIIrbIIIIILF2F3F1F1IF3IF2Im1Im3Im2IF1IIF3IIF2IIm1IIm3IIm2IIm2m3m1l1l2l3r1r2r3結(jié)論：結(jié)論：對(duì)對(duì)于于動(dòng)動(dòng)不不平平衡衡的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子，無無論論其其具具有有多多少少個(gè)個(gè)偏偏心心質(zhì)質(zhì)量量以以及及分分布布在在多多少少個(gè)個(gè)回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)平平面面內(nèi)內(nèi)，都都只只要要在在兩兩個(gè)個(gè)選選定定的的平平衡衡基基面

14、面內(nèi)內(nèi)加加上上或或去去掉掉平平衡衡質(zhì)質(zhì)量量，即即可可獲獲得得完完全全平平衡。故動(dòng)平衡又稱為衡。故動(dòng)平衡又稱為雙面平衡。雙面平衡。經(jīng)過計(jì)算，在理論上是平衡的轉(zhuǎn)子，由于制造誤差、材質(zhì)不均勻、安裝誤差等因素，使實(shí)際轉(zhuǎn)子存在不平衡量。要徹底消除不平衡，只有通過實(shí)驗(yàn)方法測出其不平衡質(zhì)量的大小和方向。然后通過增加或除去平衡質(zhì)量的方法予以平衡。如題 圖示的三重量位于同一軸面內(nèi)，其大小及其中心至回轉(zhuǎn)軸的距離各為：，。又各重量的回轉(zhuǎn)平面及兩平衡基面間的距離為 ，。如果置于平衡基面和中的平衡重量 和 的重心至回轉(zhuǎn)軸的距離為 ，求 和 的大小。，解：解：1.將各重徑積分解到平衡基面和平衡基面中各重徑積的分量為平衡基

15、面中各重徑積的分量為2.平衡基面中的平衡重量在平衡基面中加了平衡重量達(dá)到平衡，應(yīng)使因上式中的重徑積不是同向，就是反向，故得已知 ，則 位于 相同的方向上。3.平衡基面中的平衡重量在平衡基面中加了平衡重量達(dá)到平衡，應(yīng)使因上式中的重徑積不是同向就是反向，故得已知，則 位于相同的方向上。作者：潘存云教授作者：潘存云教授63 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)一、靜平衡實(shí)驗(yàn)一、靜平衡實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌導(dǎo)軌式平衡架式平衡架導(dǎo)軌式靜平衡導(dǎo)軌式靜平衡架架OOQSQS導(dǎo)軌式靜平衡導(dǎo)軌式靜平衡架架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡導(dǎo)軌式靜平衡架架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡導(dǎo)軌式靜平衡架架QSOOQS導(dǎo)軌式靜平衡導(dǎo)軌式靜平衡架架QS

16、OOQS特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、精度高，但兩刀口平行、調(diào)整困難，結(jié)構(gòu)簡單、精度高，但兩刀口平行、調(diào)整困難，且要求兩軸端直徑相同。一般要經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)才能找且要求兩軸端直徑相同。一般要經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)才能找準(zhǔn)，工作效率低，不適合批量生產(chǎn)準(zhǔn)，工作效率低，不適合批量生產(chǎn)。作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授滾子式平衡架：滾子式平衡架：單擺式平衡架：單擺式平衡架：特點(diǎn)：特點(diǎn)：使用方便，使用方便，但精度較低。但精度較低。特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作效率高。工作效率高。Q QQ QQ QQ Q作者：潘存云教授二、動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)二、動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)mmrrTTT”T”1 12 23 34 45 5根據(jù)強(qiáng)迫振動(dòng)理論有根據(jù)強(qiáng)迫振

17、動(dòng)理論有 Z ZI I=mmI Ir rI I 成正比 用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子測得用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子測得 Z ZI I0 0=m=m0 0I Ir rI I0 0=Z=ZI I0 0/m/m0 0I Ir rI I0 0 不平衡質(zhì)徑積不平衡質(zhì)徑積 m mI Ir rI I=Z=ZI I/m”m”r”r”3 34 4TTT”T”m”m”mmrr1 12 25 5r”r”3 34 4TTT”T”m”m”mmrr1 12 25 5r”r”T TI IT TIIIIm mIIIIm mI Ir rI I1 12 23 34 45 5r rIIIIZ ZI I作者：潘存云教授作者：潘存云教授T TI IT TIIIIm m

18、IIIIm mI Ir rI I1 12 23 34 45 5r rIIII確定相位差確定相位差TTOO1 1OO2 2TT1 1OO1 1TT1 1O OI I2 2T TI I1 1O OI I1 1m mI I 擺架位于最高點(diǎn)時(shí)，不平衡質(zhì)量不在正上方，擺架位于最高點(diǎn)時(shí)，不平衡質(zhì)量不在正上方，而是處在沿回轉(zhuǎn)方向超前角而是處在沿回轉(zhuǎn)方向超前角的位置。的位置。稱為強(qiáng)迫振動(dòng)相位差。稱為強(qiáng)迫振動(dòng)相位差。作者：潘存云教授作者：潘存云教授2 2(b)(b)(a)(a)1 11 12 2H H1 1H H2 2將將圖（圖（b b）轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 2-22-2后與后與圖（圖（a a）疊加，疊加，1 1(c)(c

19、)H H1 1H H2 22 21 12 2不平衡質(zhì)量位于不平衡質(zhì)量位于H H1 1與與H H2 2連線的中垂線上。連線的中垂線上。筆尖會(huì)劃出一小段圓弧,中點(diǎn)取為最高點(diǎn)。2-22-2作者：潘存云教授64 轉(zhuǎn)子的許用不平衡量轉(zhuǎn)子的許用不平衡量由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備本身精度的影響，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)平衡的轉(zhuǎn)子，實(shí)際上不可避免還存在一些殘余的不平衡量。要想進(jìn)一步減小其不平衡量，就得使用更精密的平衡裝置和更高的平衡技術(shù)。但這意味著要提高生產(chǎn)成本，從合理降低生產(chǎn)成本而言，在滿足使用要求的前提下，使用的平衡設(shè)備越簡單越好。因此，根據(jù)工作要求，對(duì)轉(zhuǎn)子規(guī)定一個(gè)適用的許用不平衡量是完全有必要的。許用不平衡量的兩種表示法許用不平衡量

20、的兩種表示法 1.)偏心距偏心距 e平衡精度：平衡精度：Ae/1000 e1000 A/mrImeb/(a+b)不平衡質(zhì)徑積：不平衡質(zhì)徑積：mrme靜靜平平衡衡時(shí)時(shí)，可可直直接接采采用用以以上上值值。而而動(dòng)動(dòng)平平衡衡時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)將將以以上上值值分分解解到兩個(gè)平衡基面上，即：到兩個(gè)平衡基面上，即：abIII2.)質(zhì)徑積質(zhì)徑積 mr 兩者關(guān)系：兩者關(guān)系：e mr/mmrIImea/(a+b)使用時(shí)參照使用時(shí)參照ISO標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)P82表表61的推薦值。的推薦值。作者：潘存云教授平衡等級(jí)平衡等級(jí)G平衡精度平衡精度表表6-1 各種典型轉(zhuǎn)子的平衡等級(jí)和許用不平衡量各種典型轉(zhuǎn)子的平衡等級(jí)和許用不平衡量典典 型型

21、 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子 舉舉 例例eA1000(mm/s)G4000 4000G1600 1600剛性安裝的具有奇數(shù)汽缸的低速船用柴油機(jī)剛性安裝的具有奇數(shù)汽缸的低速船用柴油機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置曲軸傳動(dòng)裝置剛性安裝的大型二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置剛性安裝的大型二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置剛剛性性安安裝裝的的高高速速四四沖沖程程發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)曲曲軸軸傳傳動(dòng)動(dòng)裝裝置置；彈彈性安裝船用柴油機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置性安裝船用柴油機(jī)曲軸傳動(dòng)裝置G630 630 .G2.5 2.5燃燃?xì)鈿廨嗇啓C(jī)機(jī)和和汽汽輪輪機(jī)機(jī)、透透平平壓壓縮縮機(jī)機(jī)、機(jī)機(jī)床床傳傳動(dòng)動(dòng)裝裝置置、特殊要求的中、大型電機(jī)轉(zhuǎn)子、小型電機(jī)轉(zhuǎn)子等。特殊要求的中、大型電機(jī)轉(zhuǎn)子、小型電機(jī)

22、轉(zhuǎn)子等。磁磁帶帶錄錄音音機(jī)機(jī)傳傳動(dòng)動(dòng)裝裝置置、磨磨床床傳傳動(dòng)動(dòng)裝裝置置、特特殊殊要要求求的小型電機(jī)轉(zhuǎn)子。的小型電機(jī)轉(zhuǎn)子。精密磨床的主軸、砂輪盤及電機(jī)轉(zhuǎn)子陀螺儀。精密磨床的主軸、砂輪盤及電機(jī)轉(zhuǎn)子陀螺儀。G1 1G0.4 0.4對(duì)于作平面運(yùn)動(dòng)或往復(fù)移動(dòng)的構(gòu)件，不能通過加減質(zhì)量的方法對(duì)單個(gè)構(gòu)件的慣性力進(jìn)行平衡，而應(yīng)從整個(gè)機(jī)構(gòu)來考慮平衡問題。65 平面機(jī)構(gòu)的平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡所謂對(duì)機(jī)構(gòu)的平衡，就是對(duì)所謂對(duì)機(jī)構(gòu)的平衡，就是對(duì)總慣性力和總慣性力偶矩進(jìn)總慣性力和總慣性力偶矩進(jìn)行平衡行平衡,即即 設(shè)設(shè)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的總總質(zhì)質(zhì)量量為為m，其其質(zhì)質(zhì)心心的的加加速速度度為為as，機(jī)機(jī)構(gòu)總慣性力為構(gòu)總慣性力為機(jī)構(gòu)平衡的原

23、理機(jī)構(gòu)平衡的原理 通過添加平衡配重使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心靜止不動(dòng)。通過添加平衡配重使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心靜止不動(dòng)。要使要使P=0，必有必有:as 0機(jī)構(gòu)的質(zhì)心必須始終靜止不動(dòng)。機(jī)構(gòu)的質(zhì)心必須始終靜止不動(dòng)。當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力可以合成為一個(gè)通過質(zhì)心的總慣性力和一個(gè)總慣性力偶矩，它們都全部由機(jī)座來承受。P=0 M=0有完全平衡和部分兩種處理方法Pm as作者：潘存云教授作者：潘存云教授1.完全平衡完全平衡1)利用對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡利用對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：ZG12-6型高速冷鐓機(jī)型高速冷鐓機(jī) 重心重心重心重心利用平衡質(zhì)量平衡利用對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡ABC D1243S1S2S3m2m1m36 5 平面機(jī)構(gòu)的

24、平衡平面機(jī)構(gòu)的平衡例題例題1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的質(zhì)量曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的質(zhì)量m1、m2、m3 位于位于 S1、S2、S3 處，處，試平衡其總慣性力。試平衡其總慣性力。m2Bm2crmrm1）將構(gòu)件）將構(gòu)件2 的質(zhì)量的質(zhì)量m2 分解到分解到 B、C 處處 2）加配重）加配重m，使使 m2B、m1、m的的 質(zhì)心落在質(zhì)心落在 A點(diǎn)點(diǎn) 3）加配重）加配重 m ，使使 m2C、m3、m 的的 質(zhì)心落在質(zhì)心落在 D點(diǎn)點(diǎn)機(jī)構(gòu)的質(zhì)心落在機(jī)架上，質(zhì)心的機(jī)構(gòu)的質(zhì)心落在機(jī)架上，質(zhì)心的加速度必為零加速度必為零 總慣性力在機(jī)架總慣性力在機(jī)架上達(dá)到平衡。上達(dá)到平衡。結(jié)束2)利用平衡質(zhì)量平衡利用平衡質(zhì)量平

25、衡作者：潘存云教授AD123BC2)利用平衡質(zhì)量平衡利用平衡質(zhì)量平衡圖示機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件圖示機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件2的質(zhì)量的質(zhì)量m2可以可以用兩個(gè)集中在用兩個(gè)集中在B和和C兩點(diǎn)的兩個(gè)質(zhì)兩點(diǎn)的兩個(gè)質(zhì)量替換：量替換：m2S2m3S3m1S1m2B m2 lCS2 /lBCm2C m2 lBS2 /lBC作者：潘存云教授作者：潘存云教授mB 添加添加平衡質(zhì)量平衡質(zhì)量m、m”之后，之后，使機(jī)構(gòu)的質(zhì)量中心落在使機(jī)構(gòu)的質(zhì)量中心落在AD連線上連線上固定點(diǎn)固定點(diǎn)S處。使機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡。處。使機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡。AD123BCm2S2m3S3m1S1Smm”s2s3s1 圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)添加兩圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)添加兩個(gè)平衡配重之后，可

26、達(dá)到平衡。個(gè)平衡配重之后，可達(dá)到平衡。從理論上講，用這種方法可使機(jī)構(gòu)的總慣性力得到了完全平衡，缺點(diǎn)是由于加裝了幾個(gè)配重，使機(jī)構(gòu)的質(zhì)量大大增加。Amm”添加平衡質(zhì)量m后，則替換質(zhì)量為mB，在添加平衡質(zhì)量m”，可使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心落在A點(diǎn)。作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授mB2.部分平衡部分平衡1)利用非對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡利用非對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡 利利用用兩兩組組非非對(duì)對(duì)稱稱機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)，運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)過過程程所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的慣慣性性力力方方向向相相反反，互互相相抵抵消消一部分。一部分。2)利用平衡質(zhì)量平衡利用平衡質(zhì)量平衡ms2s1 加加裝裝平平衡衡配配重重，可可以以平平衡衡由由mB所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的離離心心慣慣性性力力和和滑滑塊塊的一部分往復(fù)移動(dòng)慣性力。的一部分往復(fù)移動(dòng)慣性力。mcs3Pt3)利用彈簧平衡利用彈簧平衡 利用非完全對(duì)稱機(jī)構(gòu)平衡利用平衡質(zhì)量平衡本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：掌握靜平衡和動(dòng)平衡的計(jì)算方法。掌握靜平衡和動(dòng)平衡的計(jì)算方法。熟悉靜平衡和動(dòng)平衡的實(shí)驗(yàn)方法。熟悉靜平衡和動(dòng)平衡的實(shí)驗(yàn)方法。