1、第五章機械的平衡 51 機械平衡的目的及內容 52 剛性轉子的平衡計算53 剛性轉子的平衡實驗54 平面機構的平衡51 機械平衡的目的及內容1、機械平衡的目的機械在運轉時，構件所產(chǎn)生的不平衡慣性力將在運中引起附加的動壓力。由此會引起：1）增大運動副中的摩擦和構件中的內應力，降低機械效率和使用壽。2）由于慣性力的大小和方向一般都是周期性變化的， 必將引起機械及其基礎產(chǎn)生強迫振動。使其本身工作精度、可靠性下降，引起零件內部材料疲勞損壞，產(chǎn)生噪聲。3）如果其振幅較大，或其頻率接近于機械的共振頻 率，則將引起不良的后果。因此，為了完全地或部分地消除慣性力的不良影響，就必須設法將構件的不平衡慣性力加以消

2、除或減小。2、機械平衡的內容1 ） 繞固定軸回轉的構件慣性力的平衡繞固定軸回轉的構件，常稱為轉子。這類構件的慣性力可利用在該構件上增加或除去一部分 質量的方法予以平衡。（1）剛性轉子的平衡。 n工作 (0.60.75) nc1， nc1為轉子的第一階共振轉速 ，此時，轉子的彈性變形甚小，故稱為剛性轉子。(2) 撓性轉子的平衡n工作 (0.60.75) nc1 機械中的大型轉子，其質量和跨度很大，而徑向尺寸卻較小，故導致其共振轉速降低，可是 其工作轉速又往往很高，故轉子在工作過程中將 會產(chǎn)生較大的彎曲變形，從而使其慣性力顯著增 大。這類轉子產(chǎn)生明顯的變形，不能視為剛體，而成為一個撓性體，故稱為撓

3、性轉子。2）機構的平衡作往復移動或平面復合運動的構件，所產(chǎn)生的慣性力無法在該構件上平衡，而須就整個機構 加以研究。設法使各運動構件慣性力的合力和合 力偶得到完全地或部分地平衡。由于慣性力的合力和合力偶最終均由機械的 基礎所承受，故又稱這類平衡問題為機械在機座 上的平衡。平衡的方法：計算法、實驗法。52 剛性轉子的平衡計算1剛性轉子的靜平衡計算(單面平衡）軸向尺寸較小的盤狀轉子（bD 02）， 它們的質量可以近似認為分布在垂直于其回轉軸線 的同一平面內。對這類轉子進行靜平衡，可利用在 轉子上增加或除去一部分質量的方法，使其質心與 回轉軸心重合，從而即可使轉子的慣性力得以平衡。靜平衡條件：各偏心質

4、量所產(chǎn)生的離心慣性力矢量合為零。平衡計算步驟：1) 由結構確定出各偏心質量的大小和方位；2) 確定出加、減平衡質量的大小和方位。圖示一盤狀轉子，已知偏心質量m1、m2，回轉半徑為r1、r2，方向如圖所示。當轉子以角速度回轉時，各偏心質量所產(chǎn)生的離心慣性力為：ym1m2r2r1rbxmbFi=mi2rii=1,2；為了平衡這些離心慣性力，可在轉子上加一平衡質量 mb。使其產(chǎn)生的離心慣性力Fb與各偏心質量的離心慣性力Fi相平衡。由于這些慣性力形成一平面匯交力系，故得靜平衡的條件為：F= FI+Fb=0設平衡質量mb的矢徑為rb,則上式可化為：m1r1+m2r2+mbrb=0式中miri稱為質徑積，

5、為矢量。質徑積m brb的大小、方位的確定。建立直角坐標系，由平衡條件得，F(xiàn)x=0及Fy=0（mbrb）x=- miricosi(mbrb）y =- mirisiniym1m2其中 為第i個偏心質量ir2r1M 的矢徑r 與x 軸方向的夾角iirbx（從x軸正向到ri，沿逆時針方向為正）。顯然，也可以在rb的反方向處 除去一部分質量來使轉于得到平衡。mb2.剛性轉子的動平衡計算(雙面平衡）當轉子的寬徑比(B/D)大于0.2時，其質量就不能視為分布在同一平面內了。這時，其偏心質量分布在幾個不同的 回轉平面內。動平衡不僅平衡各偏心質量產(chǎn)生的慣性力，而且還要平衡這些慣性力所產(chǎn)生的慣性力矩。2.剛性轉子的動平衡計算(雙面平衡）當轉子以等角速度回轉時，它們產(chǎn)生的慣性力P1、P2及P3，將形成一空間力系，故轉子動平衡的條件是：P=0,M=0 方向與P力一致。 先選定兩個回轉平面及作為平衡基面。 將各離心慣性力分解到平衡基面及內。即(在平衡基面I內）： P1I 、 P2I 、 P3I；（在平衡基面內）：P1 、 P2 、 P3 。這樣把空間力系的平衡問題，轉化為兩個平面匯交力系的平衡問題了。用前述方法即可求解。小結：1）質量分布在同一平面內的轉子平衡，只需一個平面平衡