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平面机构的平衡
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平面机构的平衡
1 机械平衡的目的及内容
一、机械平衡的目的
机械在运转时,构件产生的不平衡惯性力的主要危害是：
在运动副中引起附加的动压力;
增加运动副中的摩擦和构件中的内应力;
降低机械效率和使用寿命;
惯性力是周期性变化的，将引起机械及其基础产生强迫振动。
机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡力加以平衡，
以消除或减小其不良影响
所谓平衡，就是采用构件质量再分配等手段完全地
或部分地消除惯性载荷。
平衡是在机械运动设计完成之后进行的一种动力学设计。
二、机械平衡的内容
分为两类：
1、绕固定轴回转的构件的惯性力的平衡
2、 机构的平衡
这类构件的不平衡力可利用在该构件上增加或除去一部分质量的方法予以平衡。
其所产生的惯性力无法在该构件本身上
平衡，而必须就整个机构加以研究。
1、绕固定轴回转的构件的惯性力的平衡—转子的平衡
1
转子的平衡：是惯性力和惯性力矩的平衡问题。
3
转子：绕固定轴转动的构件。
2
当工作转速大于一阶临界转速的转子平衡。
4
当转速低于一阶临界转速的转子平衡。
5
刚性转子的平衡：
6
挠性转子的平衡：
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。
01
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。
02
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。
03
三、平衡的种类和方法
根据惯性载荷
造成的危害，
机构的平衡可
分为：
机构在机座上的平衡
目标是消除或部分消除摆动力和摆动力矩,从而减轻机构整体在机座上的振动
机构输入转矩的平衡
主要是指高速机构中交变的惯性力和
惯性力矩的平衡,即前面说的平衡力矩。
运动副中动压力的平衡
解决机构中某些运动副中由惯性力
引起的动压力过大的问题
三、平衡的种类和方法
根据载荷被平
衡的程度分为:
部分平衡
完全平衡
优化综合平衡
只能使摆动力、摆动力矩部分得到
平衡的方法；
使摆动力或摆动力矩或两者全部得到
平衡的方法；
优化综合平衡是综合地考虑多个
目标平衡与优化。
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。
1、平衡设计
1
2、平衡试验
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
2
四、机械平衡的方法
刚性转子的平衡设计
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。
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。
一、 刚性转子的静平衡设计
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。
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
根据转子结构定出偏心质量的大小和方位；
计算出为平衡偏心质量需添加的平衡质量的大小及方位；
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。