《回轉(zhuǎn)件的平衡》PPT課件

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1、第 8章 回 轉(zhuǎn) 件 的 平 衡 基 本 要 求 ： 了 解 機(jī) 器 產(chǎn) 生 不 平 衡 的 原 因 及 其 帶 來(lái) 的 后 果 ； 掌 握 什 么 是 動(dòng) 平 衡 、 靜 平 衡 ； 掌 握 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 靜 、 動(dòng) 平 衡 的 原 理 和 方 法 ；重 點(diǎn) ： 掌 握 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 靜 、 動(dòng) 平 衡 的 概 念 、 原 理 和 平 衡 方 法 。難 點(diǎn) ： 剛 性 轉(zhuǎn) 子 動(dòng) 平 衡 概 念 的 建 立 。 一 . 機(jī) 械 平 衡 的 目 的 : 若 回 轉(zhuǎn) 件 的 質(zhì) 量 不 在 回 轉(zhuǎn) 中 心 ，則 會(huì) 產(chǎn) 生 離 心 慣 性 力 ：F=mr2 F 0、 M 0 不 平

2、衡 帶 來(lái) 的 不 良 后 果 ：1)在 運(yùn) 動(dòng) 副 中 產(chǎn) 生 附 加 的 動(dòng) 壓 力 ， 從 而 增 大 構(gòu) 件 中 的 內(nèi) 應(yīng) 力 和 運(yùn) 動(dòng) 副 中 的 摩 擦 ， 加 劇 運(yùn) 動(dòng) 副 的 磨 損 ， 降 低 機(jī) 械 效 率 和 使 用 壽 命 。2)使 機(jī) 械 產(chǎn) 生 周 期 性 振 動(dòng) ， 使 工 作 可 靠 性 降 低 ， 精 度 降 低 。 若 固 ， 會(huì) 發(fā) 生 共 振 ， 產(chǎn) 生 嚴(yán) 重 后 果 。 轉(zhuǎn) 子 作 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 的 構(gòu) 件 。 亦 稱 回 轉(zhuǎn) 件 。 不 平 衡 的 原 因 ：結(jié) 構(gòu) 不 對(duì) 稱 ； 材 質(zhì) 不 均 勻 ； 制 造 不 準(zhǔn) 確 。 二 . 平

3、 衡 的 內(nèi) 容 ： 各 構(gòu) 件 的 結(jié) 構(gòu) 及 運(yùn) 動(dòng) 形 式 不 同 ， 所 產(chǎn) 生 的 慣 性力 和 平 衡 方 法 也 不 同 。 平 衡 問(wèn) 題 分 ：1. 繞 固 定 軸 回 轉(zhuǎn) 的 構(gòu) 件 的 慣 性 力 平 衡 ：1） 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 ： 轉(zhuǎn) 子 的 剛 性 好 、 共 振 轉(zhuǎn) 速 高 ， 轉(zhuǎn) 子 的 工 作轉(zhuǎn) 速 一 般 較 低 （ n 0.6 0.7） nc1） ， 彈 性變 形 小 ， 這 類 轉(zhuǎn) 子 稱 剛 性 轉(zhuǎn) 子 。2） 撓 性 轉(zhuǎn) 子 的 平 衡 ： 質(zhì) 量 很 大 、 跨 度 很 大 、 徑 向 尺 寸 小 、 共 振 轉(zhuǎn) 速 低 、 而工 作 速

4、 度 較 高 （ 一 般 n（ 0.6 0.7） nc1） ， 工 作 過(guò) 程 產(chǎn) 生較 大 彎 曲 變 形 ， 這 類 轉(zhuǎn) 子 稱 撓 性 轉(zhuǎn) 子 。 。2. 機(jī) 構(gòu) 平 衡 ： 作 平 面 復(fù) 合 運(yùn) 動(dòng) 的 構(gòu) 件 ， 其 慣 性 力 很 難 在 某 一 構(gòu)件 上 平 衡 ， 就 必 須 對(duì) 整 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 研 究 ， 使 其 慣性 力 （ 偶 ） 完 全 或 部 分 平 衡 ， 以 消 除 或 降 低 其 不良 影 響 ?；?轉(zhuǎn) 件 平 衡 的 目 的 : 調(diào) 整 回 轉(zhuǎn) 件 的 質(zhì) 量 分 布 ， 使 轉(zhuǎn) 子 工 作 時(shí) 的 離 心 力 （ 偶 ） 系 達(dá) 到 平 衡 ， 以

5、 消 除 附 加 動(dòng)壓 力 ， 盡 可 能 減 輕 有 害 振 動(dòng) 。 8 2 回 轉(zhuǎn) 件 的 平 衡 計(jì) 算一 . 質(zhì) 量 分 布 在 同 一 平 面 內(nèi) ：1. 概 念 ： 對(duì) 于 軸 向 尺 寸 較 小 的 盤(pán) 狀 轉(zhuǎn) 子（ 即 寬 徑 比 B/D 0.2） ， 例 如 齒 輪 、盤(pán) 形 凸 輪 、 帶 輪 、 鏈 輪 及 葉 輪 等 ， 它們 的 質(zhì) 量 可 以 視 為 分 布 在 同 一 平 面 內(nèi) 。如 圖 所 示 ， 紅 色 小 塊 為 偏 心 質(zhì) 量 ， 轉(zhuǎn)子 在 運(yùn) 轉(zhuǎn) 過(guò) 程 中 必 然 產(chǎn) 生 慣 性 力 ， 從而 在 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 中 引 起 附 加 動(dòng) 壓 力 。平 衡

6、 方 法 在 轉(zhuǎn) 子 上 增 加 或 除 去 一 部 分 質(zhì) 量 ， 使 其 質(zhì) 心 與 回 轉(zhuǎn) 軸 線 重 合 ， 從 而 使 轉(zhuǎn) 子 的 慣 性 力 得 以 平 衡 。單 面 平 衡 只 要 求 慣 性 力 達(dá) 到 平 衡 ， 稱 為 單 面 平 衡 ， 也 叫 靜 平 衡 。 2 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 靜 平 衡 計(jì) 算 （ b/D 0.2） 已 知 盤(pán) 形 不 平 衡 轉(zhuǎn) 子 其 偏 心 質(zhì) 量 分 別為 m1、 m2、 m3， 其 向 徑 分 別 為 r1、 r2、 r3，所 產(chǎn) 生 的 慣 性 力 分 別 為 F1、 F2、 F3， 據(jù)平 面 力 系 平 衡 的 原 理 ， 所 加

7、的 平 衡 質(zhì) 量mb及 其 向 徑 rb可 由 下 式 求 得 。 各 偏 心 質(zhì) 量 所 產(chǎn) 生 的 離 心 慣 性 力 分別 為 ： iii rmF 2 個(gè) 偏 心 質(zhì) 量 的 向 徑 。 第式 中 ： iri轉(zhuǎn) 子 的 靜 平 衡 條 件 為 ： 0 bi FFFbbb rmF 2 0221 bbini i rmrm 0332211 bbrmrmrmrm 。質(zhì) 徑 積式 中 ： iirm平 衡 質(zhì) 徑 積 可 用 圖 解 法 求 得 ： m1r1m2r2 m3r3 mbrb mmcmkgWrm IiiW / ll l1br 1brbm bmbm 由 于 實(shí) 際 機(jī) 構(gòu) 的 限 制 ，

8、有 時(shí) 不 能 在 所 需 平 衡 的 回 轉(zhuǎn) 面 上 安裝 平 衡 質(zhì) 量 。 如 下 圖 所 示 ： 根 據(jù) 力 的 分 解 原 理 ， 這 時(shí) 可 在 任 選 的 兩 個(gè) 平 面 上 添 加 或 減去 質(zhì) 量 來(lái) 達(dá) 成 平 衡 。 如 圖 所 示 ， 只 需 滿 足 如 下 關(guān) 系 ： bbb FFF lFlF bb 聯(lián) 解 得 ： bbbb FllFFllF , 即 有 ： bbbbbbbb rmllrmrmllrm , 特 別 地 ， 當(dāng) 時(shí) ：bbb rrr bbbb mllmmllm , 二 、 質(zhì) 量 分 布 不 在 同 一 平 面 內(nèi) b/D 0.2的 轉(zhuǎn) 子 。m1 m3

9、 m2F1 F3 F2 m m圖 a 圖 b 0F 0M 動(dòng) 不 平 衡回 轉(zhuǎn) 件 的 動(dòng) 平 衡 條 件 ： 轉(zhuǎn) 子 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) 其 各 偏 心 質(zhì) 量 產(chǎn) 生 的 慣 性 力 和 慣 性 力 偶 矩 同 時(shí) 得 以 平 衡 。 即 ：動(dòng) 平 衡 （ 雙 面 平 衡 ） 如 右 圖 所 示 的 轉(zhuǎn) 子 ， 具有 偏 心 質(zhì) 量 分 別 為 m1、 m2、m3， 并 分 別 位 于 平 面 1、 2、3上 ， 其 回 轉(zhuǎn) 半 徑 分 別 為 r1、r2、 r3， 方 位 如 下 圖 所 示 。當(dāng) 轉(zhuǎn) 子 以 等 角 速 度 回 轉(zhuǎn) 時(shí) ，它 們 產(chǎn) 生 的 慣 性 力 F1、 F2、F3形 成

10、 一 空 間 力 系 。 由 理 論力 學(xué) 可 知 ， 一 個(gè) 力 可 以 分 解為 與 它 相 平 行 的 兩 個(gè) 分 力 。根 據(jù) 該 轉(zhuǎn) 子 的 結(jié) 構(gòu) ， 選 定 兩個(gè) 相 互 平 行 的 平 面 作 平 衡 基 面 ， 則 分 布 在 三 個(gè) 平 面 內(nèi) 的 不 平 衡質(zhì) 量 完 全 可 以 用 集 中 在 兩 平 衡 基 面 內(nèi) 的 各 個(gè) 不 平 衡 質(zhì) 量 的 分 量來(lái) 代 替 ， 代 替 后 所 引 起 的 平 衡 效 果 是 相 同 的 。 同 樣 仿 照 靜 平 衡計(jì) 算 ， 在 兩 個(gè) 相 互 平 行 的 平 衡 基 面 上 做 力 封 閉 多 邊 形 ， 便 可 求

11、出 在 兩 個(gè) 平 衡 基 面 上 所 加 的 平 衡 質(zhì) 量 mb、 mb及 向 徑 rb、 rb。 F1 F2 F3F1F2 F3 F3F2 F1 F1 F2 F3F1F2 F3 F3F2F1 結(jié) 論 ： 質(zhì) 量 分 布 不 在 同 一 回 轉(zhuǎn) 面內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 子 ， 只 要 分 別 在 任 選 的 兩個(gè) 回 轉(zhuǎn) 面 （ 稱 平 衡 平 面 或 校 正 平面 ） 內(nèi) 各 加 減 上 適 當(dāng) 的 平 衡 質(zhì) 量 ，就 能 達(dá) 到 完 全 平 衡 。 這 種 平 衡 稱為 動(dòng) 平 衡 （ 雙 面 平 衡 ） 。 根 據(jù) 力 的 等 效 原 理 ， 可 將 質(zhì) 徑 積 分 解到 選 定 的 兩 個(gè) 平 面 上 。 iirmllmmllmm / 111111 llmmllmm / 222222 llmmllmm / 333333 0332211 bbrmrmrmrm 0332211 bbrmrmrmrm 動(dòng) 平 衡 就 一 定 靜 平 衡 ?；?面 1 2F 3F 1FbF 1F3F2F bF基 面 2 一 . 靜 平 衡 ：8 3 回 轉(zhuǎn) 件 的 平 衡 試 驗(yàn)導(dǎo)軌式靜平衡架圓盤(pán)式靜平衡架 二 . 動(dòng) 平 衡 ：機(jī)械式動(dòng)平衡機(jī)