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1、第十五章 机械的平衡与调速本讲稿第一页，共十三页p 使运动副中产生附加的动压力，增加运动副的磨损、影使运动副中产生附加的动压力，增加运动副的磨损、影 响构件的强度、降低机械的效率。响构件的强度、降低机械的效率。p 使机械及其基础产生强迫振动，导致工作精度和可靠性使机械及其基础产生强迫振动，导致工作精度和可靠性 下降，零件疲劳损伤加剧，并产生噪声污染。下降，零件疲劳损伤加剧，并产生噪声污染。p 引起共振，使机械遭到破坏，甚至危及人员及厂房安全。引起共振，使机械遭到破坏，甚至危及人员及厂房安全。1.1.机械平衡的目的机械平衡的目的:消除或尽量减小惯性力的不良影响消除或尽量减小惯性力的不良影响，提高
2、机械的工作性能、，提高机械的工作性能、延长机械的使用寿命并改善现场的工作环境。延长机械的使用寿命并改善现场的工作环境。一、机械平衡的目的及分类机械平衡的目的及分类15-1机械的平衡机械的平衡本讲稿第二页，共十三页2 2 机械平衡的分类机械平衡的分类1.1.转子的平衡转子的平衡p 刚性转子的平衡刚性转子的平衡 工作转速与一阶临界转速之比工作转速与一阶临界转速之比小于小于 0.70.7，弹性变形可忽略；，弹性变形可忽略；利用利用力系平衡理论力系平衡理论解决。解决。p 挠性转子的平衡挠性转子的平衡 工作转速与一阶临界转速之比工作转速与一阶临界转速之比大于大于 0.70.7 ，挠曲变形不可忽略；挠，挠
3、曲变形不可忽略；挠性转子的平衡问题比较复杂，必须考虑变形（动挠度）对平衡的影响。性转子的平衡问题比较复杂，必须考虑变形（动挠度）对平衡的影响。本讲稿第三页，共十三页2.2.机构的平衡机构的平衡 若机构中含有作若机构中含有作往复运动往复运动或或一般平面运动一般平面运动的构件，其产生的的构件，其产生的惯性力、惯性力矩无法在构件内部平衡，必须对整个机构进行研究。惯性力、惯性力矩无法在构件内部平衡，必须对整个机构进行研究。由于各运动构件产生的惯性力、惯性力矩可合成为一个作用于机架由于各运动构件产生的惯性力、惯性力矩可合成为一个作用于机架上的总惯性力及一个总惯性力矩，故可设法使总惯性力与总惯性力矩在上的
4、总惯性力及一个总惯性力矩，故可设法使总惯性力与总惯性力矩在机架上得以完全或部分的平衡。机架上得以完全或部分的平衡。-机构在机架上的平衡机构在机架上的平衡 本讲稿第四页，共十三页二、刚性转子的平衡分析二、刚性转子的平衡分析1.静平衡（1）静平衡的概念 质心不在回转轴线上，转动时其偏心质量就会产生惯性力，从而在转动副中引起附加动压力。在转子上去掉或加上一些质量，使其质心移到回转轴线上，结果转子的惯性力得以平衡，即惯性力的合力为零，这就是刚性转子的静平衡。本讲稿第五页，共十三页（2）静平衡的分析计算法 转子静平衡的条件为：各质量的质径积的矢量和等于零；转子的不平衡量与其转速无关。本讲稿第六页，共十三
5、页（3）静平衡试验法）静平衡试验法导轨导轨式平衡架式平衡架特点：结构简单、精度高，但两刀口平行、调整困难，特点：结构简单、精度高，但两刀口平行、调整困难，且要求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，且要求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，工作效率低，不适合批量生产。工作效率低，不适合批量生产。导轨式静平衡架圆盘式静平衡架本讲稿第七页，共十三页2.2.动平衡动平衡（1 1）动平衡的概念）动平衡的概念所谓转子的动平衡，不仅要平衡各偏心质所谓转子的动平衡，不仅要平衡各偏心质量产生的惯性力，而且还要平衡惯性力所形成的惯性量产生的惯性力，而且还要平衡惯性力所形成的惯性力矩。力矩。静平衡而
6、动不平衡的转子本讲稿第八页，共十三页（2）动平衡的分析）动平衡的分析动平衡的条件是：转子内各质量的离心惯性力矢量和等于零，且离心 惯性力引起的力偶矩矢量和也等于零，即F=0和M=0 1)静平衡只需在一个平面内进行平衡；动平衡则必须在垂直于轴线的两个平面内进行平 衡。2)转子满足了静平衡，不一定满足动平衡；若满足了动平衡，则一定满足静平衡。结论：本讲稿第九页，共十三页（3）动平衡试验）动平衡试验 动平衡试验的目的是在动平衡机上测出转子在两平衡基动平衡试验的目的是在动平衡机上测出转子在两平衡基面上不平衡质量的大小和方位，确定所需平衡质径积的面上不平衡质量的大小和方位，确定所需平衡质径积的大小和方位
7、，从而使转子达到动平衡。大小和方位，从而使转子达到动平衡。本讲稿第十页，共十三页15-2 机械运转速度波动的调节简介机械运转速度波动的调节简介 问题：速度波动会使运动副中产生附加的作用力，降低机械效率和工作可靠性；引起机械振动，影响零件的强度和寿命；降低机械的精度和工艺性能，使产品质量下降。目的：对机械运转速度的波动必须进行调节，使上述不良影响限制在容许范围之内。一、机械运转速度波动调节的目的机械运转速度波动调节的目的 本讲稿第十一页，共十三页 二、机械运转速度波动调节的方法二、机械运转速度波动调节的方法1.1.对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个质量较对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个质量较 大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的。大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的。周期性速度波动周期性速度波动 本讲稿第十二页，共十三页2.2.对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。离心调速器离心调速器 本讲稿第十三页，共十三页