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1、机械原理教研组机械原理教研组机械与动力工程学院机械与动力工程学院上海交通大学上海交通大学|内容提要内容提要基本要求基本概念重点与难点|本章教案本章教案概述刚性转子的平衡设计和平衡实验挠性转子的动平衡简介平面机构的平衡多缸发动机惯性力的部分平衡简介|例题剖析与习题例题剖析与习题典型例题剖析思考题习题目录z 机械平衡的基本概念；z 刚性转子的静平衡设计与实验；z 刚性转子动平衡的设计与实验，平衡精度及剩余不平衡量的计算；z 平面机构平衡的基本概念，质量代换方法，机构惯性力的部分平衡方法以及完全平衡方法；z挠性转子平衡的基本知识和发动机平衡的基本方法。基本要求z机械的平衡 z刚性转子的平衡静平衡动平
2、衡转子的剩余不平衡量与平衡精度 z挠性转子的平衡 z平面机构的平衡 平面机构平衡的质量代换法铰链四杆机构的力完全平衡曲柄滑块机构的惯性力部分平衡平面机构平衡的复数矢量法 基本概念z重点掌握刚性转子静平衡和动平衡的原理与方法。对平面四杆机构在机座上的平衡原理与方法有所了解。动平衡实验的必要性和实验方法。z难点刚性转子动平衡概念的建立。平衡校正面选在不同位置时的质径积换算。平面机构平衡的原理和计算。z考点静平衡与动平衡的基本概念。转子的静平衡与动平衡以及刚性转子与挠性转子转子的许用不平衡及平衡精度据平衡精度等级计算转子的许用偏心距及两校正平面上的许用质径积。平面机构在机架上完全平衡的概念。通过质量
3、代换在运动构件上加平衡重，使机构的质量重新分布，以实现机构惯性力的完全平衡。重点与难点|研究机械平衡的目的研究机械平衡的目的|机械平衡的种类机械平衡的种类概述研究机械平衡的目的质径积(不平衡量)在平衡技术中，常把作定轴转动的构件称为。消除或减少机械系统中的构件所产生的惯性力，提高机械的工作性能，是研究机械平衡的目的。组成机械的运动构件，按运动方式可分为三种：作定轴转动的构件 作往复移动的构件 作平面运动的构件F=mr2机械平衡的种类图示转子直径为d、宽度为b，左右两面各有一个不平衡质量m1，m2。回转轴线与中心主惯性轴线交于O点。当该转子以等角速度旋转时，转子上各点所产生的惯性力可简化为一个通
4、过质心C处的惯性力F和惯性力偶矩M：F=F1+F2 M=F1l1+F2l251db静平衡(单面平衡)是惯性力的平衡转子平衡-刚性动平衡(双面平衡)是惯性力和惯性力偶矩的平衡51db配重法汽轮机、航空发动机的转子汽轮机、航空发动机的转子：长径比较大、重量大、转速高动挠度、挠性转子动挠度、挠性转子：在运转过程中，转子本身会发生明显的弯曲变形，产生动挠度，称这类发生的转子为挠性转子。发生挠性条件发生挠性条件：转速n接近第一阶临界转速。分类条件分类条件：一般情况下，当n0.7 nc1时，可把在这种状态下工作的转子视为挠性转子。若n2n的情况下工作。的情况下工作。刚性转子的动平衡实验硬支承动平衡机：硬支
5、承动平衡机：没有摆架结构。没有摆架结构。一般情况下，转子在一般情况下，转子在0.3n的情况下工作。的情况下工作。刚性转子的动平衡实验平衡精度和剩余不平衡量剩余不平衡量剩余不平衡量：绝对的平衡难以作到，也没有必要。：绝对的平衡难以作到，也没有必要。质径积表示法质径积表示法和和偏心距表示法偏心距表示法 mr=me质径积表示法质径积表示法很直观，但不能反映转子和平衡机的平衡精度。很直观，但不能反映转子和平衡机的平衡精度。例如例如，一个质量为，一个质量为10kg的转子和一个质量为的转子和一个质量为50kg的转子，许用不平的转子，许用不平衡量均为衡量均为8kg mm，如果两者的剩余不平衡量均为如果两者的
6、剩余不平衡量均为5kg mm，很明显很明显质量大的转子平衡精度高。质量大的转子平衡精度高。平衡精度和剩余不平衡量在静平衡实验静平衡实验中，由于转子的不平衡重与配重均在同一个平面内，许用偏心距即为转子的质心与回转中心的距离。许用质径积是me。Ae1000许用质径积 me许用偏心距为转子的工作角速度，A为平衡精度。l mr=me为了反映转子和平衡机的平衡精度，一般采用为了反映转子和平衡机的平衡精度，一般采用偏心距表示法偏心距表示法。I平面的许用质径积为平面的许用质径积为II平面的许用质径积为平面的许用质径积为平衡精度和剩余不平衡量在动平衡实验动平衡实验中，1.求出质心平面的许用偏心距e后，2.再求
7、许用质径积为me，3.还要求出两个平衡基面内的许用质径积。baembbaema平衡精度和剩余不平衡量表为国际标准表为国际标准化组织化组织(ISO)制制定的定的“刚性转刚性转子平衡精度子平衡精度”标准中给出的标准中给出的各种典型转子各种典型转子的平衡精度与的平衡精度与对应的许用不对应的许用不平衡量平衡量平衡精度和剩余不平衡量 图示转子，质量m=100kg，工作转速n=3000r/min，a=200mm，b=300mm，平衡精度为A6.3。求加在两个平衡面上的许用质径积。质心平面的许用偏心距为质心平面的许用偏心距为rad/s 314.159n30m2036e.1000mm kg.2020100em
8、kgmm.b213002003002baemkgmm.a803002002002baem许用质径积为许用质径积为I平面的许用质径积为平面的许用质径积为II平面的许用质径积为平面的许用质径积为|挠性转子与其变形挠性转子与其变形|挠性转子的平衡方法简介挠性转子的平衡方法简介挠性转子的动平衡简介挠性转子与其变形逐阶平衡！逐阶平衡！挠性转子的平衡方法简介振型平衡法振型平衡法影响系数法影响系数法挠性转子的平衡方法简介|机构平衡的概述机构平衡的概述|机构惯性力的完全平衡机构惯性力的完全平衡|机构惯性力的部分平衡机构惯性力的部分平衡平面机构的平衡机构平衡的概述0amsi0Mz机构惯性力的完全平衡Redist
9、ributing the mass(adding counterweights)Tepper and Lowen,1972,Duplicating the mechanism Kochev,1990,Using balancing idler loops Bagci,1982,Adding geared counter-inertias Esat and Bahai,1999,Adding a supplementary link Arakelian and Smith,1999,etc.机构惯性力的完全平衡机构惯性力的完全平衡代换前后代换前后质量不变质量不变代换前后的构件代换前后的构件质心位
10、置不变质心位置不变代换前后构件对质心轴的代换前后构件对质心轴的转动惯量不变转动惯量不变mmmKBkmbmKBs2K2BJkmbm机构惯性力的完全平衡机构惯性力的部分平衡机构惯性力的部分平衡机构惯性力的部分平衡代换前后代换前后质量不变质量不变代换前后的构件代换前后的构件质心位置不变质心位置不变机构惯性力的部分平衡|震动力的平衡震动力的平衡|震动力矩的平衡震动力矩的平衡多缸发动机惯性力的部分平衡简介|14-1 何谓机械不平衡?机械不平衡有哪些类型?造成机械不平衡的原因可能有哪些?机械不平衡有什么危害?|14-2 何谓刚性转子与挠性转子?刚性转子的动平衡与挠性转子动平衡有何区别?何谓低速平衡与高速平
11、衡?|14-3 何谓静不平衡?何谓动不平衡?哪些转子适用静平衡方法校正?哪样的转子必须进行动平衡校正?|14-4 刚性转子的不平衡量如何表示?单位是什么？|14-5 刚性转子平衡的条件是什么?|14-6 仅经过静平衡校正的转子是否能满足动平衡的要求?经过动平衡的转子是否能满足静平衡的要求?为什么?|14-7 为什么对刚性转子进行动平衡时，校正平面不能少于两个？为什么刚性转子动平衡又叫两平面的平衡?|14-8 试列出刚性转子平衡精度等级的表示式。确定刚性转子平衡精度等级的基本准则是什么？|14-9 对于非对称转子，两校正平面的许用剩余不平衡量依据什么原则 进行分配?|14-10 为什么要对平面机构进行机构平衡?思考题习题m12r1m22r2m32r3mR2rRmL2rLmL=10/9 kgmR=-10/9 kgI:95.625 kg mmII:31.875 kg mm
刚性转子平衡精度课件
