1、第十八章回轉件的平衡181回轉件平衡的目的182回轉件的平衡計算183回轉件的平衡試驗浙江大學專用181回轉件平衡的目的回轉件（或轉子）繞定軸作回轉運動的構件。當質心離回轉軸的距離為r 時，離心力為：F=mr2舉例：已知圖示轉子的重量為G=10N，F(xiàn)重心與回轉軸線的距離為1mm，轉速為n=3000 rpm, 求離心力F的大小。eF=ma=Ge2/g=1010-323000/602/9.8=100NN21GN21 F如果轉速增加一倍:n=6000 rpmF=400N 由此可知：不平衡所產生的慣性力對G機械運轉有很大的影響。 大小方向變化浙江大學專用N21離心力P力的大小方向始終都在變化，將對運動

2、副產 生動壓力。附加動壓力會產生一系列不良后果：增加運動副的摩擦，降低機械的使用壽命。產生有害的振動，使機械的工作性能惡化。降低機械效率。平衡的目的：研究慣性力分布及其變化規(guī)律，并采 取相應的措施對慣性力進行平衡，從而減小或消除 所產生的附加動壓力、減輕振動、改善機械的工作 性能和提高使用壽命。本章重點介紹剛性轉子的平衡問題。所謂剛性轉子的不平衡，是指由于結構不對稱、材料缺陷以及制造誤差等原因而使質量分布不均勻，致使中心慣性主軸與回轉軸線不重合，而產生離心慣性力系的不平衡。根據(jù)平衡條件的不同，又可分為靜平衡和動平衡兩種情況。浙江大學專用DB182回轉件的靜平衡一、質量分布在同一回轉面內適用范圍

3、：軸向尺寸較小的盤形轉子（B/D Fi= mi2ri浙江大學專用P平衡配重所產生的離心慣性力為：Pb2P3Fb=mb2rbr2 rb總離心慣性力的合力為：F = Fb+Fi = 0m2r1r3m3m1P1m2e = mb2rb + m12r1 + m22r2+ m32r3 =0約掉公因式m3r3m2r2me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0？可用圖解法求解此矢量方程(選定比例w)。稱miri為質徑積mbrbm1r1浙江大學專用me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0從理論上講，對于偏心質量分布在多個運很顯然，回轉件平衡后：e=0回轉件質量對

4、軸線產生的靜力矩：mge = 0該回轉件在任意位置將保持靜止： 靜平衡或單面平衡平衡面內不允許安裝平衡配重時，可分解到任意兩個平衡面內進行平衡。動平面內的轉子，對每一個運動按靜平衡的方法來處理（加減質量），也是可以達到平衡的。問題是由于實際結構不允許在偏心質量所在平面內安裝平衡配重，也不允許去掉不平衡重量(如凸輪軸、曲軸、電機轉子等)。解決問題的唯一辦法就是將平衡配重分配到另外兩個平面I、II內。mm1m2TT”浙江大學專用由理論力學可知：一個力可以分解成兩個與其平行的兩個分力。兩者等效的條件是：mm1m2mbbF l= F lbbbF + F= FbTlT”l l”l = l + l將代入求

5、解，得：bl= l FbF bl= l FbF bb= l mr消去公因子bbm r 2，得：lrbrbFbb=l mbmFbbbmrbbmr=llF”br”b若?。簉b=r”b=rb ，則有：b=l mbmll浙江大學專用重要結論：某一回轉平面內的不平衡質量m， 可以在兩個任選的回轉平面內進行平衡。mmbm1m2TT”F2182回轉件的動平衡圖示凸輪軸的偏心質量不在同一回轉平面內，但質心在回轉軸上，F(xiàn)1在任意靜止位置，都處于平衡狀L態(tài)。運動時有：F1+F2 = 0 慣性力偶矩：M=F1L=F1L0這種在靜止狀態(tài)下處于平衡，而運動狀態(tài)下呈現(xiàn)不平 衡，稱為動不平衡。對此類轉子的平衡，稱為動平衡。

6、浙江大學專用適用對象：軸向尺寸較大(B/D0.2)的轉子，如內燃 機中的曲軸和凸輪軸、電機轉子、機床主軸等都必須 按動平衡來處理。理由：此類轉子由于質量分布不在同一個平面內，離 心慣性力將形成一個不匯交空間力系，故不能按靜平 衡處理。任意空間力系的平衡條件為： Fi = 0, Mi=0浙江大學專用動平衡計算方法：首先在轉子上選定兩個回轉平面和作為平衡基面，該平面用來加裝或去掉平衡質量。F2T”F”2將三個不同回轉面內的離心慣性力往平面和 上分解。TF2F3F1l1r1m1l2m2r2F1l3lr3 m3F3l”1l”2l”3F”3F”1ll= 1 F1F11ll= 1 F1F 2Fll= 22

7、F 2Fll= 22F3Fll= 33F ll= 3 F3F3浙江大學專用TF2m2F2m2r2rr13T”F”2m”3F”m”2 m”1F”1m3F3m1F1l1m1l2F1l3m3F3l”1ll”23l”31m 1 l1lm= 1ll= 1 m1m2ll= 2 m2m 2ll= 2 m2m3ll= 3 m3m3m 3l3lm=浙江大學專用T”F”2Fm”F”b2Tm2r”bbF2m1r2rr13m3mm3F”3l”m1 F”1m3rbF1mb1F1l3F33l”2m3r3F3m2r2Fbl1l2l”1lm”3r3m”2r2mbrbm1r1作圖法求解m”m”br”b1r1mbrb + m1r

8、1 + m2r2+ m3r3 = 0m”br”b + m”1r1 + m”2r2+ m”3r3 = 0空間力系的平衡兩個平面匯交力系的平衡問題。浙江大學專用結論：對于動不平衡的轉子，無論其具有多少個偏心質量以 及分布在多少個回轉平面內，都只要在選定的平衡基 面內加上或去掉平衡質量，即可獲得完全平衡。故動 平衡又稱為雙面平衡。經過計算，在理論上是平衡的轉子，由于制造誤差、材質不均勻、安裝誤差等因素，使實際轉子存在不平衡量。要徹底消除不平衡，只有通過實驗方法測出其不平衡質量的大小和方向。然后通過增加或除去平衡質量的方法予以平衡。浙江大學專用183剛性轉子的平衡實驗一、靜平衡實驗導軌式平衡架OSSOQQ導軌式靜平衡架OSSOQQ導軌式靜平衡架OSOSQQ導軌式靜平衡架特點：結構簡單、精度高，但兩刀口平行、調整困難，且要 求兩軸端直徑相同。一般要經過多次實驗才能找準，工作效 率低，不適合批量生產。OSSOQQ導軌式靜平衡架OSSOQQ導軌式靜平衡架浙江大學專用Q滾子式平衡架：特點：Q使用方便，但精度較低。單擺式平衡架：QQ特點：工作效率高。浙江大學專用T”1Tmrr”m”2534二、動平衡實驗T”r”m”mr25 Z34T1根據(jù)強迫振動理論有：Z=mr成正比