清华大学：《机械原理》课程PPT教学课件（双语版）第11章 机械的平衡

③太学 赞密仪器与机橄学系 设计工程研究所 第11章机械的平衡 11.1平衡的分类和平衡方法 11.2刚性转子的平衡设计 113刚性转子的平衡试验 114挠性转子平衡简介 11.5平面机构的平衡设计

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 第11章 机械的平衡 11.1 平衡的分类和平衡方法 11.2 刚性转子的平衡设计 11.3 刚性转子的平衡试验 11.4 挠性转子平衡简介 11.5 平面机构的平衡设计

请第大 赞密仪器与机橄学系 Tsinghua Univer 设计工程研究所 111平衡的分类和平衡方法 111.1机械平衡的分类 1)转子的平衡 转子:绕固定轴转动的构件。 转子的平衡:其惯性力和惯性力矩 的平衡问题 (1)刚性转子的平衡: 作转速低于一阶临界转速的转子平衡。 (2)挠性转子的平衡: 当工作转速大于一阶临界转速的转 子平衡

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 11.1 平衡的分类和平衡方法 11.1.1 机械平衡的分类 转子的平衡：其惯性力和惯性力矩 的平衡问题。 （2）挠性转子的平衡： 当工作转速大于一阶临界转速的转 子平衡。 1)转子的平衡 转子：绕固定轴转动的构件。 （1）刚性转子的平衡： 作转速低于一阶临界转速的转子平衡

③太学 赞密仪器与机橄学系 设计工程研究所 2)机构的平衡 机构的平衡:一般是指存在有往复运 动或平面复合运动构件的机构平衡。 B S 惯性力和惯性力矩不可能在构件内部 D 消除 ·所有构件上的惯性力和惯性力矩可合 2e1 成为一个过机构质心并作用于机架 上的总惯性力和愤性力矩。 S 机构在机架上的平衡 52 总惯性力和总惯性力矩在机架 上得到完全或部分平衡

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 机构在机架上的平衡： 总惯性力和总惯性力矩在机架 上得到完全或部分平衡。 2) 机构的平衡 机构的平衡：一般是指存在有往复运 动或平面复合运动构件的机构平衡。 • 惯性力和惯性力矩不可能在构件内部 消除 • 所有构件上的惯性力和惯性力矩可合 成为一个通过机构质心并作用于机架 上的总惯性力和惯性力矩

请第大 赞密仪器与机橄学系 Tsinghua Univer 设计工程研究所 11.1.2机械平衡的方法 1)平衡设计 在机械设计阶段,采取措施消除或减少产生有害振动 的不平衡惯性力。 平衡设计的机械:理论上达到平衡 2)平衡试验 不平衡现象:达不到原来的设计要求 制造不精确 材料不均匀 安装不准确 平衡试验:通过试验的方法加以平衡

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 11.1.2 机械平衡的方法 2) 平衡试验 1) 平衡设计 在机械设计阶段，采取措施消除或减少产生有害振动 的不平衡惯性力。 平衡试验：通过试验的方法加以平衡。 平衡设计的机械：理论上达到平衡 不平衡现象：达不到原来的设计要求 • 制造不精确 • 材料不均匀 • 安装不准确

③太学 赞密仪器与机橄学系 设计工程研究所 11.2刚性转子的平衡设计 转子的平衡设计: 在转子的设计阶段,尤其是在对高速转子及精密转子进行 结构设计时,必须对其进行平衡计算,以检查其惯性力和 惯性力矩是否平衡。 若不平衡,则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性 力的影响

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 11.2 刚性转子的平衡设计 若不平衡，则需要在结构上采取措施消除不平衡惯性 力的影响。 转子的平衡设计: 在转子的设计阶段，尤其是在对高速转子及精密转子进行 结构设计时，必须对其进行平衡计算，以检查其惯性力和 惯性力矩是否平衡

诸第大 赞密仪器与机橄学系 hua Univer 设计工程研究所 11.2.1刚性转子的静平衡设计 静不平衡现象: 转子的质心不在回转轴线上,当其转动时,其偏心质量就会产生离心 惯性力,从而在运动副中引起附加动压力。 静平衡设计: 径宽比D/b>5的转子(砂轮、飞轮、齿轮):可近似地认为其不平衡质 量分布在同一回转平面内。 )根据转子结构定出偏心质量的大小 和方位; 2)计算出为平衡偏心质量需添加的平 衡质量的大小及方位; 3)在转子设计图上加上该平衡质量, 以便使设计出来的转子在理论上达 到平衡

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 11.2.1 刚性转子的静平衡设计 静不平衡现象： 转子的质心不在回转轴线上，当其转动时，其偏心质量就会产生离心 惯性力，从而在运动副中引起附加动压力。 1) 根据转子结构定出偏心质量的大小 和方位； 2) 计算出为平衡偏心质量需添加的平 衡质量的大小及方位； 3) 在转子设计图上加上该平衡质量， 以便使设计出来的转子在理论上达 到平衡。 径宽比D/b≥5的转子（砂轮、飞轮、齿轮）：可近似地认为其不平衡质 量分布在同一回转平面内。 静平衡设计：

诸第大 赞密仪器与机橄学系 hua Univer 设计工程研究所 11.2.1刚性转子的静平衡设计 盘形转子的静平衡设计举例: 已知: 分布于同一回转平面内的、9/m1m 量为m,m2和m3 从回转中心到各偏心质量中心的 向径为r1,n2和r3。 当转子以等角速度o转动时,各 偏心质量所产生的离心惯性力分别 为

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 盘形转子的静平衡设计举例： 已知： 分布于同一回转平面内的偏心质 量为m1 , m2和m3 从回转中心到各偏心质量中心的 向径为r1，r2 和r3。 当转子以等角速度w转动时，各 偏心质量所产生的离心惯性力分别 为：F1，F2，F3。 11.2.1 刚性转子的静平衡设计

诸第大 赞密仪器与机橄学系 hua Univer 设计工程研究所 11.2.1刚性转子的静平衡设计 增加一个平衡质量m,其向径为rb 所产生的离心惯性力为Fb F3 3 要求平衡时,Fb,F1,F2,F3所形成的合 力F应为零 F F F=F,+F+F+F2=0 moe=mor +mor +mor+mor=0

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 增加一个平衡质量mb，其向径为rb 所产生的离心惯性力为Fb。 11.2.1 刚性转子的静平衡设计 要求平衡时，Fb , F1 , F2 , F3所形成的合 力F应为零： F=F1+F2+F3+Fb=0 0 2 3 2 2 3 2 1 2 2 1 2 mw e = m w r + m w r + m w r + mb w rb =

诸第大 赞密仪器与机橄学系 hua Univer 设计工程研究所 11.2.1刚性转子的静平衡设计 me=m,r+m,52+m3 r+mb=0 F3 m和e分别为转子的总质量和总质心的向径 3 m和r分别为转子各个偏心质量及其质心的向径; m和r分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。 F F 质量与向径的乘积称为质径积,表示在同一转速下转子上 各离心惯性力的相对大小和方位。 转子平衡后,其总质心将与回转轴线相重合,即e=0

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 11.2.1 刚性转子的静平衡设计 • 质量与向径的乘积称为质径积，表示在同一转速下转子上 各离心惯性力的相对大小和方位。 m和e分别为转子的总质量和总质心的向径； mi和ri分别为转子各个偏心质量及其质心的向径； mb和 rb分别为所增加的平衡质量及其质心的向径。 • 转子平衡后，其总质心将与回转轴线相重合，即e = 0。 0 me = m1 r1 + m2 r2 + m3 r3 + mb rb =

诸第大 赞密仪器与机橄学系 hua Univer 设计工程研究所 11.2.1刚性转子的静平衡设计 根据质径积mb,确定r和平衡质量大小 安装方向:向量图上所指的方向。 为了使设计出来的转子质量不致过大, 般应尽可能将r选大些,这样可使 n小些。 m1 F 若转子的实际结构不允许在向径 的方向上安装平衡质量,如何做?

精密仪器与机械学系 设计工程研究所 根据质径积mb rb，确定rb和平衡质量大小。 安装方向：向量图上所指的方向。 11.2.1 刚性转子的静平衡设计 若转子的实际结构不允许在向径rb 的方向上安装平衡质量，如何做？ 为了使设计出来的转子质量不致过大， 一般应尽可能将rb选大些，这样可使 mb小些