第五章机械的平衡教案课件.ppt

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1、第五章 机械的平衡51 回转件平衡的目的52 回转件的平衡计算53 回转件的平衡试验回转件（或转子）回转件（或转子）-绕定轴作回转运动的构件。绕定轴作回转运动的构件。F=mrF=mr2 2当质心离回转轴的距离为当质心离回转轴的距离为r r 时，离心力为：时，离心力为：51 回转件平衡的目的F=ma=GF=ma=Ge e2 2/g/g举举例例：已已知知图图示示转转子子的的重重量量为为G=10 G=10 N N，重重心心与与回回转转轴轴线线的的距距离离为为1 1 mmmm，转转速速为为n=3000 rpm,n=3000 rpm,求离心力求离心力F F的大小。的大小。=10=101010-3-322

2、3000/603000/602 2/9.8/9.8=100 N=100 N如果转速增加一倍如果转速增加一倍:n=6000 rpm:n=6000 rpm F=400N由由此此可可知知：不不平平衡衡所所产产生生的的惯惯性性力力对对机机械械运运转有很大的影响。转有很大的影响。大小方向变化eN21N21N21GGFF增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。降低机械效率。降低机械效率。平平衡衡的的目目的的：研研究究惯惯性性力力分分布布及及其其变变化化规规律律，并并采采取取相相应应的的措措施施对

3、对惯惯性性力力进进行行平平衡衡，从从而而减减小小或或消消除除所所产产生生的的附附加加动动压压力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高使用寿命。力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高使用寿命。本章重点介绍刚性转子的平衡问题。本章重点介绍刚性转子的平衡问题。附加动压力会产生一系列不良后果：附加动压力会产生一系列不良后果：离离心心力力P P力力的的大大小小方方向向始始终终都都在在变变化化，将将对对运运动动副副产产生生动压力。动压力。所谓刚性转子的不平衡，是指由于结构不对称、材料缺陷以及制造误差等原因而使质量分布不均匀，致使中心惯性主轴与回转轴线不重合，而产生离心惯性力系的不平衡。根据平衡条件的不同，又

4、可分为静平衡和动平衡两种情况。特特点点：若若重重心心不不在在回回转转轴轴线线上上，则则在在静静止止状状态态下下，无无论论其其重重心心初初始始在在何何位位置置，最最终终都都会会落落在在轴轴线线的的铅铅垂垂线线的的下下方方这这种种不不平平衡衡现现象象在在静静止止状状态态下下就就能能表表现现出出来来，故故称为静平衡。称为静平衡。如自行车轮一、质量分布在同一回转面内一、质量分布在同一回转面内平平衡衡原原理理：在在重重心心的的另另一一侧侧加加上上一一定定的的质质量量，或或在在重重心心同同侧侧去去掉掉一一些些质质量量，使使质质心心位位置置落落在在回回转转轴轴线线上上，而而使使离离心心惯惯性性力力达达到平衡

5、。到平衡。适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子（B/D0.2B/D F=Fi i=mi2ri称称m mi ir ri i为质径积为质径积平衡配重所产生的离心惯性力为：平衡配重所产生的离心惯性力为：总离心惯性力的合力为：总离心惯性力的合力为：Fb=mb2rb？可用图解法求解此矢量方程可用图解法求解此矢量方程(选定比例选定比例w w)。约掉公因式m3r3mbrbm2r2m1r1F F =Fb+FFi =0m2e=mb2rb+m12r1+m22r2+m32r3=0 me=mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0 m1m2m3F3F1F2Fb偏心偏心r2r1r3me=mb

6、rb+m1r1+m2r2+m3r3=0 很显然，回转件平衡后：很显然，回转件平衡后：e=0回转件质量对轴线产生的静力矩：回转件质量对轴线产生的静力矩：mge=0静平衡或单面平衡静平衡或单面平衡该回转件在任意位置将保持静止：该回转件在任意位置将保持静止：从理论上讲，对于偏心质量分布在多个运动平面内的转子，对每一个运动按静平衡的方法来处理（加减质量），也是可以达到平衡的。问题是由于实际结构不允许在偏心质量所在平面内安装平衡配重，也不允许去掉不平衡重量(如凸轮轴、曲轴、电机转子等)。解决问题的唯一办法就是将平衡配重分配到另外两个平面I、II内。TT”m1m2m平平衡衡面面内内不不允允许许安安装装平平

7、衡衡配配重重时时，可可分分解解到到任任意意两两个个平平衡衡面面内进行平衡。内进行平衡。ll l”FbFbF”bm1m2m由由理理论论力力学学可可知知：一一个个力力可可以以分分解成两个与其平行的两个分力。解成两个与其平行的两个分力。两者等效的条件是：两者等效的条件是：TT”mb将将 代入求解，得：代入求解，得：若取：若取：r rb b=r=r”b b=r=rb b，则有：，则有：消去公因子2，得：r rb br rb br r”b b重要结论：重要结论：某一回转平面内的不平衡质量某一回转平面内的不平衡质量m m，可以在两个任选的回转平面内，可以在两个任选的回转平面内进行平衡。进行平衡。二、质量分

8、布不在同一回转面内二、质量分布不在同一回转面内LF1F2图图示示凸凸轮轮轴轴的的偏偏心心质质量量不不在在同同一一回回转转平平面面内内，但但质质心心在在回回转转轴轴上上，在在任任意意静静止止位位置置，都都处处于于平平衡衡状状态。态。惯性力偶矩：惯性力偶矩：运动时有：运动时有：F F1 1+F+F2 2=0=0 M=FM=F1 1L=FL=F1 1L L0 0这种在静止状态下处于平衡，而运动状态下呈现不平这种在静止状态下处于平衡，而运动状态下呈现不平衡，称为动不平衡。对此类转子的平衡，称为动平衡。衡，称为动不平衡。对此类转子的平衡，称为动平衡。m1m2m适适用用对对象象：轴轴向向尺尺寸寸较较大大(

9、B/D0.2)(B/D0.2)的的转转子子，如如内内燃燃机机中中的的曲曲轴轴和和凸凸轮轮轴轴、电电机机转转子子、机机床床主主轴轴等等都都必必须须按按动动平衡来处理。平衡来处理。理理由由：此此类类转转子子由由于于质质量量分分布布不不在在同同一一个个平平面面内内，离离心心惯惯性性力力将将形形成成一一个个不不汇汇交交空空间间力力系系，故故不不能能按按静静平平衡处理。衡处理。任意空间力系的平衡条件为：任意空间力系的平衡条件为：FFi i=0,M=0,Mi i=0=0TT”F2F1F3F”2F”3F”1m2m3m1lr1F2r2F3r3F1首先在转子上选定两个回转平面和作为平衡基面，该平面用来加装或去掉

10、平衡质量。将三个不同回转面内的离心惯性力往平面和上分解。l”1l1l”2l2l”3l3动平衡计算方法：动平衡计算方法：TT”F2F1F3F”2F”3F”1m2m3m1lr1F2r2F3r3F1l”1l1l”2l2l”3l3TT”m2m3m1lr1F2r2F3r3F1l”1l1l”2l2l”3l3F1m1F2F3m3F”1m1F”2F”3m3m3r3m1r1m2r2mbrbm”3r3m”1r1m”2r2m”br”b mbrb+m1r1+m2r2+m3r3=0 m”br”b+m”1r1+m”2r2+m”3r3=0 FbmbrbF”bm”br”b作图法求解作图法求解空间力系的平衡空间力系的平衡两个平

11、面汇交力系的平衡问题。两个平面汇交力系的平衡问题。结论：结论：对对于于动动不不平平衡衡的的转转子子，无无论论其其具具有有多多少少个个偏偏心心质质量量以以及及分分布布在在多多少少个个回回转转平平面面内内，都都只只要要在在选选定定的的平平衡衡基基面面内内加加上上或或去去掉掉平平衡衡质质量量，即即可可获获得得完完全全平平衡衡。故故动动平衡又称为双面平衡。平衡又称为双面平衡。经过计算，在理论上是平衡的转子，由于制造误差、材质不均匀、安装误差等因素，使实际转子存在不平衡量。要彻底消除不平衡，只有通过实验方法测出其不平衡质量的大小和方向。然后通过增加或除去平衡质量的方法予以平衡。53 刚性转子的平衡实验一

12、、静平衡实验一、静平衡实验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，且要特点：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，工作效求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，工作效率低，不适合批量生产率低，不适合批量生产。导轨式静平衡导轨式静平衡架架OOQSQS导轨式静平衡导轨式静平衡架架QSOOQS导轨式静平衡导轨式静平衡架架QSOOQS导轨式静平衡导轨式静平衡架架QSOOQS导轨式静平衡导轨式静平衡架架QSOOQS滚子式平衡架：滚子式平衡架：单摆式平衡架：单摆式平衡架：特点：特点：使用方便，但精使用方便，但精度较

13、低。度较低。特点：工作效率高。特点：工作效率高。Q QQ QQ QQ Q二、动平衡实验m mr rT TT T”1 12 23 34 45 5根据强迫振动理论有：根据强迫振动理论有：Z Z=m=mr r 成正比 用标准转子测得：用标准转子测得：Z Z0 0=m=m0 0r r0 0=Z=Z0 0/m/m0 0r r0 0 不平衡质径积：不平衡质径积：m mr r=Z=Z/m m”r r”3 34 4T TT T”m m”m mr r1 12 25 5r r”3 34 4T TT T”m m”m mr r1 12 25 5r r”T TT T”m m”m mr r1 12 23 34 45 5r

14、 r”Z ZT TT T”m m”m mr r1 12 23 34 45 5r r”确定相位差确定相位差T TO O1 1O O2 2T T1 1O O1 1T T1 1O O2 2T T1 1O O1 1m m摆架位于最高点时，不平衡质量不在摆架位于最高点时，不平衡质量不在正上方，而是处在沿回转方向超前角正上方，而是处在沿回转方向超前角的位置，的位置，称为强迫振动相位差。称为强迫振动相位差。2 2(b)(b)(a)(a)1 11 12 2H H1 1H H2 2将图（将图（b b）转动）转动 2-22-2后与图（后与图（a a）叠加，）叠加，1 1(c)(c)H H1 1H H2 22 21

15、 12 2不平衡质量位于连线的中垂线上。不平衡质量位于连线的中垂线上。本章重点本章重点掌握静平衡和动平衡的计算方法。掌握静平衡和动平衡的计算方法。熟悉静平衡和动平衡的实验方法。熟悉静平衡和动平衡的实验方法。学习目标学习目标1、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。2、学会利用文中关键词句分析人物形象。3、体会文章所揭示的深刻道理。故事发生的时间、地点、人物、事件的起因、经过和结果要复述清楚。看图复述课文内容自学指导自学指导(一一)1、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文中找出具体句子进行分析。并说说你是如何看待这中找出具体句子进行分析。并说

16、说你是如何看待这两个人物的。两个人物的。2、从这个故事中你懂得了什么道理？、从这个故事中你懂得了什么道理？自学指导(二)陈尧咨（善射）陈尧咨（善射）卖油翁（善酌）卖油翁（善酌）动作动作神态神态语言语言睨之无他，但手熟尔以我酌油知之我亦无他，惟手熟尔汝亦知射乎吾射不亦精乎尔安敢轻吾射释担而立释担而立但微颔之但微颔之取取置置覆覆酌酌沥沥性格性格:自矜（骄傲）自矜（骄傲）谦虚谦虚对比对比道理道理:熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。忿然忿然笑而遣之笑而遣之笑而遣之笑而遣之1、联系生活、学习，说说熟能生巧的、联系生活、学习，说说熟能生巧的事例。事例。2、你认为一个人应该如何看待自己、你认为一个人应

17、该如何看待自己的长处？又如何看待他人的长处？的长处？又如何看待他人的长处？课外延伸1、课文主要写了 和 两个场面。3 3、从神态描写写卖油翁看待陈尧咨射技的句子是、从神态描写写卖油翁看待陈尧咨射技的句子是 ，表现了他对陈尧咨的射技的，表现了他对陈尧咨的射技的 的的态度；从语言上描写卖油翁看待陈尧咨的射技的句子是态度；从语言上描写卖油翁看待陈尧咨的射技的句子是 ，这句话所包含的道理是这句话所包含的道理是 。2 2、陈尧咨看待自己射技的句子是、陈尧咨看待自己射技的句子是 、这些句子表现了陈尧这些句子表现了陈尧咨咨 的态度。的态度。4 4、这个故事也告诉我们要虚心地看待自己和别人的长处的道理，、这个

18、故事也告诉我们要虚心地看待自己和别人的长处的道理，这让你想起哪些相关的名言警句？这让你想起哪些相关的名言警句？课堂练习：课堂练习：射箭射箭 酌油酌油公亦以此自矜公亦以此自矜吾射不亦精乎吾射不亦精乎尔安敢轻吾射尔安敢轻吾射 自矜（或骄傲）自矜（或骄傲）睨之睨之但微颔之但微颔之轻视（或轻蔑）轻视（或轻蔑）无他无他但手熟尔但手熟尔熟能生巧熟能生巧人外有人，天外有天。取人之长，补己之短。自满人十事九空，虚心人万事可成。谦受益，满招损。三人行，必有我师焉。择其善者而从之，其不善者而改之。骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷阱是我们自己亲手挖掘的。阱是我

19、们自己亲手挖掘的。老舍老舍尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不明。屈原1、正视自己的长处，扬长避短，、正视自己的长处，扬长避短，2、正视自己的缺点，知错能改，、正视自己的缺点，知错能改，3谦虚使人进步，谦虚使人进步，4、人应有一技之长，、人应有一技之长，5、自信是走向成功的第一步，、自信是走向成功的第一步，6强中更有强中手，一山还比一山高，强中更有强中手，一山还比一山高，7艺无止境艺无止境 8、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦训练才能有所收获，取得成效。训练才能有所收获，取得成效。9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视；、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视；10、智者超然物外、智者超然物外