機械原理平衡

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1、ABoo o e mF=me 2 A BS Sm=12.5 kge=1 mm n = 6000 r/min FF = 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 。 第 六 章 機 械 的 平 衡 6-1 機 械 平 衡 的 目 的 、 分 類 和 方 法 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 平 面 機 構(gòu) 的 平 衡 6-1 機 械 平 衡 的 目 的 、 分 類 和 方 法1. 機 械 平

2、 衡 的 目 的 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 。 蛙 式 打 夯 機 2.機 械 平 衡 的 分 類（1）轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡撓性轉(zhuǎn)子的平衡 ( n 0.7 nC )轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 ： 其 慣 性 力 和 慣性 力 矩 的 平 衡 問 題 。轉(zhuǎn) 子 ： 繞 固 定 軸 轉(zhuǎn) 動 的 構(gòu) 件 （2）機構(gòu)的平衡機 構(gòu) 在 機 架 上 的 平 衡一般是指存在有往復(fù)運動或平面復(fù)合運動構(gòu)件的機構(gòu)慣性力和慣性力矩不可能在構(gòu)件內(nèi)部消除所有構(gòu)件上的慣性力和慣性力矩可合成為一個通過機構(gòu)質(zhì)心并作用于機架上的總慣性力

3、和慣性力矩。 3.機 械 平 衡 的 方 法 ：2) 平 衡 試 驗 1) 平 衡 設(shè) 計在設(shè)計階段，采取措施消除或減少產(chǎn)生有害振動的不平衡慣性力。平 衡 試 驗 ：通過試驗的方法加以平衡。平衡設(shè)計的機械：理論上達到平衡施工階段：制造不精確、材料不均勻、安裝不準確 3)現(xiàn) 場 平 衡 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 。 6-2 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 計 算質(zhì) 量 可 認 為 分 布 在

4、 一 個 平 面 內(nèi) (b/D 0.2)質(zhì) 量 不 分 布 在 一 個 平 面 內(nèi) (b/D 0.2) 6-2 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 計 算1.剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 靜 平 衡 計 算 (b/D 0.2)（ 1） 靜 不 平 衡 轉(zhuǎn) 子bA BD回 轉(zhuǎn) 平 面m m r FG（ 2） 靜 平 衡 及 其 條 件增 加 或 除 去 一 部 分 質(zhì) 量 ， 使 其 質(zhì) 心 與 回 轉(zhuǎn) 軸 心 重 合條 件 ： F 0平 面 匯 交 力 系 的 平 衡 （ 3） 靜 平 衡 計 算 （ 3） 靜 平 衡 計 算 （ 續(xù) ） 圖 解 法 （ 2） 對 于 靜 不 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子 ， 無 論 它

5、 有 多 少 個 偏 心 質(zhì)量 ， 都 只 需 要 適 當 地 增 加 一 個 平 衡 質(zhì) 量 即 可 獲得 平 衡 ,即 對 于 靜 不 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子 ， 需 加 平 衡 質(zhì) 量的 最 少 數(shù) 目 為 1。 靜 平 衡 計 算 小 結(jié) ：（ 1） 靜 平 衡 的 條 件 ： 分 布 于 轉(zhuǎn) 子 上 的 各 個 偏 心 質(zhì) 量的 離 心 力 的 合 力 為 零 或 質(zhì) 徑 積 的 向 量 和 為 零 。 2. 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 動 平 衡 計 算 (b/D 0.2)（ 1） 動 不 平 衡 轉(zhuǎn) 子m3m1 m2 FF cm m不 能 認 為 質(zhì) 量 分布 在 同 一 平 面 靜 平 衡

6、 而 動 不 平 衡F 0 M 0（ 2） 動 平 衡 條 件空 間 平 行 力 系 的 平 衡 （ 3） 動 平 衡 原 理 2 311 2 3m 2m 1 m 3r2r1 r3I IIF 2IF3I F2 IIF3 IIF1I F1 IIrI m b IP I rIIm b IIFIIL l 1l2 l3 II I 平 衡 平 面 雙 面 平 衡 力的等效代換力學(xué)基礎(chǔ)：力的平行分解即以P1、P2等效代替P應(yīng)滿足：力等效、力矩等效P 1 2l1 l2 21 PPP 21 21 ll lPP 21 12 ll lPP 剛 性 轉(zhuǎn) 子 動 平 衡 計 算 小 結(jié) ：經(jīng) 過 動 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子

7、 一 定 靜 平 衡 ； 反 之 ， 經(jīng) 過靜 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子 不 一 定 是 動 平 衡 的(1) 動 平 衡 的 條 件 ： 當 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動 時 ， 轉(zhuǎn) 子 上 分 布 在 不同 平 面 內(nèi) 的 各 個 質(zhì) 量 所 產(chǎn) 生 的 空 間 離 心 力 系 的 合 力及 合 力 矩 均 為 零 。(2) 對 于 動 不 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子 ， 需 加 平 衡 質(zhì) 量 的 最 少 數(shù) 目為 2。 動 不 平 衡 又 稱 為 雙 面 平 衡 ， 而 靜 平 衡 則 稱 為單 面 平 衡 。 6-3 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 實 驗 導(dǎo) 軌 式 靜 平 衡 儀滾 輪 式 靜 平 衡 儀1、

8、靜 平 衡 導(dǎo) 軌 式 靜 平 衡 儀 2、 動 平 衡 6-4 轉(zhuǎn) 子 的 許 用 不 平 衡 量1 許 用 不 平 衡 量 表 示 方 法質(zhì) 徑 積 表 示 法偏 心 距 表 示 法e mr /mmre對 于 具 體 給 定 的 轉(zhuǎn) 子 ， 這 種 表 示 方 法 便 于 平 衡 操 作 ， 比較 直 觀當 衡 量 轉(zhuǎn) 子 的 優(yōu) 劣 或 衡 量 平 衡 機 檢 測 精 度 時 ， 為 了 便 于 比較 ， 采 用 許 用 偏 心 距 較 好 2 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 精 度 等 級 與 許 用 不 平 衡 量 的 確 定（ 1） 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 精 度 A和 平 衡 等 級 G 轉(zhuǎn) 子

9、 平 衡 結(jié) 果 的 優(yōu) 良 程 度 稱 為 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 精 度 國 際 上 常 用 來 表 示 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 精 度 1000e （ 2） 轉(zhuǎn) 子 許 用 不 平 衡 量 的 確 定A e /1000 m m /s靜 不 平 衡 的 轉(zhuǎn) 子 ， e 由 上 式 求 得 對 于 動 不 平 衡 轉(zhuǎn) 子 ， 先 由 表 中 定 出 e， 再 求 得 許 用不 平 衡 質(zhì) 徑 積 mr me， 然 后 在 將 其 分 配 到 兩 個 平 衡基 面 上 。 a S bmr =mrb/(a+b)mr =mra/(a+b) 6-5 平 面 機 構(gòu) 的 平 衡 機 構(gòu) 平 衡 的 條 件 通

10、 常 ， 對 機 構(gòu) 只 進 行 總 慣 性 力 的 平 衡 ， 此 時 ，應(yīng) 使 機 構(gòu) 的 質(zhì) 心 加 速 度 為 零 ， 即 應(yīng) 使 機 構(gòu) 的 質(zhì) 心 靜止 不 動 。 F 0 M 0 結(jié) 論 ： 采 用 完 全 平 衡 法 ， 平 衡 效 果 很 好 。 但 會 使 機構(gòu) 的 質(zhì) 量 或 體 積 大 為 增 加 ， 故 一 般 采 用 部 分 平 衡 法 。（ 2） 利 用 平 衡 質(zhì) 量 平 衡研 究 表 明1 完 全 平 衡（ 1） 利 用 對 稱 機 構(gòu) 平 衡機 構(gòu) 的 總 慣 性 力 恒 為 零完 全 平 衡 n個 構(gòu) 件 的 單 自 由 度 機 構(gòu) 的 慣性 力 ， 應(yīng)

11、至 少 加 n/2個 平 衡 質(zhì) 量 2 部 分 平 衡（ 1） 利 用 平 衡 機 構(gòu) 平 衡結(jié) 論 ： 采 用 往 復(fù) 慣 性 力 的 部 分 平 衡 法 ， 既 可 減 少 慣 性力 的 影 響 ， 又 可 減 少 需 加 的 平 衡 質(zhì) 量 。 一 般 對 機 械 的工 作 較 為 有 利 。（ 2） 利 用 平 衡 質(zhì) 量 平 衡（ 3） 利 用 彈 簧 平 衡總 慣 性 力 只 需 平 衡 其 中 的 一 部 分 直 列 式 發(fā) 動 機 (L) V型 發(fā) 動 機 歐 洲 的 豪 華 轎 車 往 往 采 用 8缸 以 上 的 V型 發(fā) 動 機 設(shè) 計 ， 比如 勞 斯 萊 斯 的 、

12、 奔 馳 頂 級 的 S600轎 車 等 都 是 V12發(fā) 動 機 ，而 目 前 V型 發(fā) 動 機 最 高 可 達 到 16缸 ， 排 量 在 10升 以 上 。 水 平 對 置 式 發(fā) 動 機 (H )保 時 捷 911系 列 小 結(jié) ：1.剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 靜 平 衡 計 算適 用 范 圍 ： b/D 0.2手 段 ： 增 加 或 除 去 一 部 分 質(zhì) 量 ， 使 其 質(zhì) 心 與 回 轉(zhuǎn) 軸 心 重 合條 件 ： F 0力 學(xué) 依 據(jù) ： 平 面 匯 交 力 系 的 平 衡2. 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 動 平 衡 計 算適 用 范 圍 ： b/D 0.2 F 0 M 0條 件 ：力 學(xué) 依 據(jù) ： 空 間 平 行 力 系 的 平 衡單 面 平 衡手 段 ： 根 據(jù) 力 的 等 效 代 替 原 則 ， 將 所 有 不 平 衡 慣 性 力 向選 定 的 兩 個 平 衡 基 面 內(nèi) 分 解 。 然 后 在 平 衡 基 面 內(nèi) 通 過 增減 質(zhì) 量 來 達 到 平 衡 雙 面 平 衡 homework 6-2 6-10