机械原理读书报告五.docx

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机械原理读书报告五

机械原理读书报告

专业机械设计制造及其自动化

班级15机械

学号201501902

姓名

序号

6.1机械平衡的目的及内容.................................2

6.2刚性转子的平衡计算...................................4

6-3刚性转子的平衡实验..................................5

6-4转子的许用不平衡量和许用不平衡度.........7

6-5平面机构的平衡.....................................7

6-6总结...........................................................8

第六章机械的平衡

6.1机械平衡的目的及内容

1、机械平衡的目的

机械在运转时，构件所生产的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力。

增大了运动副中摩擦和构件中的内应力，降低了机械效率和使用寿命，影响机械本身的正常工作，也必将引起机械及其基础产生强迫振动，甚至产生共振。

会导致工作机械及其厂房建筑受到破坏。

机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡，以消除或减少惯性力的不良影响。

机械的平衡是现代机械的一个重要问题。

对于高速高精密机械尤为重要；但某些机械却是利用构件产生的不平衡惯性力所引起的振动来工作的。

对于此类机械则是如何合理利用不平衡惯性力的问题机械平衡的内容

　在机械中，由于各构件的结构及运动形式的不同，其所产生的惯性力和平衡的方法也不同。

机械的平衡问题可分为两类：

1、绕固定轴回转的构件的惯性力平衡

在机械中,由于各构件的结构及其运动形式的不同,其所产生的惯性力和平衡方法也不同。

机械的平衡可分为一下两类：

1绕定州回转的构件的惯性力平衡

绕固定轴回转的构件统称为转子，如汽车发动机、发电机、电动机以及离心机等机器，都以转子作为工作的主体，这类构件的不平衡惯性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。

这类转子又分为刚性转子和挠性转子。

（1）刚性转子的平衡

在机械中，转子的转速较低、共振转速较高而且其刚性较好，运转过程中产生弹性变形很小时，这类转子称为刚性转子。

如果只要求其惯性力平衡时，称为转子的静平衡。

如果同时要求惯性力和惯性力矩的平衡，则称为转子的动平衡。

平衡方法：

不平衡惯性力可利用在该构件上增加或除去一部分质量的方法来平衡。

（2）挠性转子的平衡

在机械中，对那些工作转速很高、质量和跨度很大，径向尺寸较小，运转过程中，在离心惯性力的作用下产生明显的弯曲变形的转子，称为挠性转子。

这要根据弹性梁（轴）的横向振动理论进行平衡，这类问题较为复杂，需要专门研究，本章仅作简介.

2、机构的平衡

机械中作往复移动和平面运动的构件，其所产生的惯性力无法通过调整其质量的大小或改变质量分布状态的方法得到平衡。

但所有活动构件的惯性力和惯性力矩可以合成一个总惯性力和惯性力矩作用在机构的机座上。

设法平衡或部分平衡这个总惯性力和惯性力矩对机座产生的附加动压力，消除或降低机座上的振动，这种平衡称为机构在机座上的平衡，或简称为机构的平衡。

6.2刚性转子的平衡计算

对于轴向尺寸较小的盘状转子，入齿轮、盘型凸轮、带轮、叶轮、螺旋桨等，他们的质量可以近似认为分布在垂直与其回转轴线的同一平面内。

若琪之心不在回转轴线上，当期转动时，偏心质量就会产生离心惯性力。

因这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来，故其称为静不平衡。

1.刚性转子的静平衡计算

（1）静不平衡转子

对于轴向尺寸较小的盘形转子（b/D<0.2），这时其偏心质量在转子运转时会产生惯性力。

因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来，子称为静不平衡转子。

静平衡及其条件

静平衡对于静不平衡转子，利用在其上增加或除去一部分质量，使其质心与回转轴心重合，即可使转子的惯性力得以平衡的方法。

静平衡条件平衡后转子的各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零。

既ΣF＝0

静平衡计算

静平衡计算主要是针对由于结构所引起的静不平衡的转子而进行平衡的计算。

（2）刚性转子的平衡计算

对于轴向尺寸较大的转子，入内燃机曲轴，电机转子，机床主轴和航空发动机转子等，这是偏心质量往往是分布在若干个不同的回转平面内，如曲轴，

对转子进行动平衡，要求其各偏心质量产生的惯性力和惯性力偶同时得以平衡。

动不平衡的刚性转子，只要在两个平衡基面内分别个加上或除去一个适当的平衡质量，即可得到完全平衡，故动平衡又称为双面平衡，平衡基面的选取需要考虑转子的结构和安装空间，考虑到力矩平衡的效果，两平衡基面间的距离应适当大一些。

6-3刚性转子的平衡实验

主要内容：

静平衡实验、动平衡实验经前述平衡计算在理论上已经平衡的转子，由于制造和装配的不精确，材质的不均匀等原因，还会产生新的不平衡，此时只能借助于平衡实验，确定出其不平衡量的大小和方位，然后利用增加或除去平衡质量的方法平衡。

１：

静平衡实验

当存在偏心质量时，转子就会在支承上转动至质心处于最低位置时才能停止，这时可在质心相反的方向加上校正平衡质量，再重新使转子转动，如此反复直至转子在支承上呈随遇平衡状态，此时转子已达到静平衡。

２：

动平衡实验

动平衡试验一般需要在专用的动平衡机上进行，确定需加于两个平衡平面中的平衡质量的大小及方位。

动平衡实验机主要由驱动系统、支承系统、测量指示系统等部分组成实验原理：

目前多数动平衡机是根据振动原理设计的，测振传感器将因转子转动所引起的振动转换成电信号，通过电子线路加以处理和放大，最后用仪器显示出被测试转子的不平衡质量矢径积的大小和方位。

３：

现场平衡对于一些尺寸非常大或转速很高的转子，一般无法在专用动平衡机上进行平衡。

即使可以平衡，但由于装运、蠕变和工作温度过高或电磁场的影响等原因仍会发生微小变形而造成不平衡。

在这种情况下，一般可以进行现场平衡。

现场平衡，就是通过直接测量机器中转子支架的振动，来确定其不平衡量的大小及方位，进而确定应增加或减去的平衡质量的大小及方位，使转子得以平衡。

6-4转子的许用不平衡

经过平衡实验的转子，不可避免的还会有一些残存的不平衡。

若要这种残存的不平衡量愈小，则需平衡实验装置愈精密、测试手段愈先进和平衡技术愈高。

因此，根据工作要求，对转子规定适当的许用不平衡量是很有必要的。

1．许用不平衡表示方法

质径积表示法　转子的许用不平衡质径积以[mr]表示，它是与转子质量有关的一个相对量。

常用于具体给定的转子，它比较直观又便于平衡操作。

偏心距表示法　转子的质心直回转轴线的许用偏心距以[e]表示，它是与转子质量无关的绝对量。

常用在衡量转子平衡的优劣或衡量平衡的检测精度时，比较方便。

两种表示发的关系[e]＝[mr]/m

2．转子的平衡精度等级与许用不平衡量的确定

（1）转子的平衡精度A和平衡等级G，国际上已标准化（表6-1）。

（2）转子许用不平衡量的确定

转子不平衡量以平衡精度A的形式给出，起值可由下式求得：

A＝[e]ω/10000mm/s式中ω为转子的角速度（rad/s）

对于静不平衡的转子，许用不平衡量[e]在选定A值后可由上式求得。

对于动不平衡转子，先由表中定出[e]，再求得许用不平衡质径积[mr]＝m[e]，然后在将其非配到两个平衡机基面上。

6.5平面机构的平衡设计

一般存在往复运动或平面复合运动构件，其惯性力和惯性力矩不可能在构件内部平衡。

设法使总惯性力和总惯性力矩在机架上得到完全或部分平衡。

1、完全平衡

（1）平面机构惯性力的平衡可分为惯性力的完全欧星恒和部分平衡。

利用平面机构可得到很好的平衡效果，但将使机构的结构复杂，体积大大增加。

（2）利用平衡质量平衡

据研究，要完全平衡N个构件的单个自由度机构的惯性力，应至少加二分之N个平衡质量，这将是机构的质量大大增加，而且还会带来一些其他问题。

故在工程上实际往往宁肯采用下述的部分平衡法。

2、部分平衡

（1利用平衡机构平衡

（2）利用平衡质量平衡

（3）利用弹簧平衡

将所有构件上的惯性力和惯性力矩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。

机械的平衡往往及存在转子不平衡，又有机构的不平衡，设计中应统一考虑，通过优化获得最优设计。

在生产工艺过程中都要注意平衡问题。

总结

通过对本章的学习，我了解到了为消除惯性力对机械产生的不利影响，就需要设法将惯性力平衡掉，即称为惯性力的平衡，俗称机械的平衡。

其中机械的平衡可分为两大类，即回转构件的平衡和平面机构的平衡。

研究目标在提高装备使用效率、强化生产安全方面，自动平衡系统具有很大的潜力，有着很高的经济价值，发展与应用前景非常广阔。

明确了研究课题的来源与背景，阐明了转子自动平衡控制的关键技术，明晰了研究目标和研究意义，对国内外相关理论的研究进行了综述，简要说明了研究内容和研究方法。

国内外相关研究现状表明，转子自动平衡控制及其相关方面还存在空白点和薄弱环节，因此本研究具有重要的理论与现实意义。

自我评价：

内容全面8.1