机械设计基础课件 第八章 回转件的平衡
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第章 回转件的平衡教案课件
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， 2、正视自己的缺点，知错能改， 3谦虚使人进步， 4、人应有一技之长， 5、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， 7艺无止境 8、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。
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。
自学指导(二)
1、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 两个人物的。 2、从这个故事中你懂得了什么道理？
陈尧咨（善射）
神态 忿然 笑而遣之
卖油翁（善酌）
睨之
汝亦知射乎 语言 吾射不亦精乎
1、课文主要射写箭了酌油 和
两个场面。
2、陈尧咨看待自己射技的尔句子安是敢轻吾射
、
吾射不亦精乎自、矜（或骄傲）
这些句子公表亦现以了此陈尧自矜
咨
的态度。
3、从神态描写写卖油翁看待陈尧咨射技睨的之句子是
，
但微颔之 ，表现了他对陈尧咨的轻射视技（的或轻蔑）
的
态度；从语言上描写卖油无翁看他待陈尧咨的射技的句子是
9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
8.3 回转件的平衡试验
（1）静平衡试验法 （2）动平衡试验法
图8-5 导轨式静平衡架
图8-6 圆盘式静平衡架
图8-7 动平衡机原理
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。
自学指导(一)
看图复述课文内容
第8章 回转件的平衡
1、正视自己的长处，扬长避短， 2、正视自己的缺点，知错能改， 3谦虚使人进步， 4、人应有一技之长， 5、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， 7艺无止境 8、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。
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。
自学指导(二)
1、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 两个人物的。 2、从这个故事中你懂得了什么道理？
陈尧咨（善射）
神态 忿然 笑而遣之
卖油翁（善酌）
睨之
汝亦知射乎 语言 吾射不亦精乎
1、课文主要射写箭了酌油 和
两个场面。
2、陈尧咨看待自己射技的尔句子安是敢轻吾射
、
吾射不亦精乎自、矜（或骄傲）
这些句子公表亦现以了此陈尧自矜
咨
的态度。
3、从神态描写写卖油翁看待陈尧咨射技睨的之句子是
，
但微颔之 ，表现了他对陈尧咨的轻射视技（的或轻蔑）
的
态度；从语言上描写卖油无翁看他待陈尧咨的射技的句子是
9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
8.3 回转件的平衡试验
（1）静平衡试验法 （2）动平衡试验法
图8-5 导轨式静平衡架
图8-6 圆盘式静平衡架
图8-7 动平衡机原理
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。
自学指导(一)
看图复述课文内容
第8章 回转件的平衡
机械设计B第8章回转件的平衡
m1r1
m2r2
me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0
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：
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。
总离心惯性力的合力为：
F = Fb +∑Fi = 0
mω2e = mbω2rb + m1ω2r1 + m2ω2r2+ m3ω2r3 =0
约掉公因式
me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 称miri为质径积
？ ？ √ √ √ √ √ √
m3r3 mbrb
可用图解法求解此矢量方程 (选定比例μw)。
ω ω
ω
平衡原理：在重心的另一侧加上一定的质量，或在重 心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上， 而使离心惯性力达到平衡。
平衡计算方法： 同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平 面汇交力系: Fi
F2 m2
如果该力系不平衡，那么合力: ∑Fi≠0 增加一个重物 Gb 后，可使新
的力系之合力： F = Fb＋∑Fi = 0
空间力系的平衡
m”1r1 m”br”b
两个平面汇交力系的平衡问题。
结论： 对于动不平衡的转子，无论其具有多少个偏心质量以
及分布在多少个回转平面内，都只要在选定的平衡基
广东工业大学机械设计第八章 回转件的平衡
l1'' m1' m1 l
' l2' ' m2 m2 l
l1' m1'' m1 l
' l2 ' m2' m2 l
' ' l3' l3 ' ' m3 m3 m3' m3 l l 可视为不平衡质量集 中在T’、T”回转面内
→分别在T’、T” 面进行 平衡→完mC rC mD rD mE rE 0.4 12.7 5.08k.m
190 (mC rC ) A mC rC ( ) 4.197 g.m 230
115 ) 2.54 g.m 230 40 (mE rE ) A mE rE ( ) 0.8835 g.m 230 (mD rD ) A mD rD (
动画1 动画2
如：离心惯性力的影响 n 2 2 F mw r m( ) r 30 设: m=10 kg、r=1mm 当 n = 300 r/min , F = ¨¨= 9.8 N 3000 980 N 30000 9800 N ≈10 T
w
m
F r
∴应设法调整回转件的质量分布→使离心力系
若
rb rb' rb''
例：P110 8-7
' ' '' '' 解：设在Ⅰ、Ⅱ面内应加的质量为 mb rb 和 mb rb ，方向都朝上
三力平衡： mb rb mr
' ' '
' mb' rb'' '
对B点取矩： mrb mb rb (b a) 0 解得：
考研备考期末复习 机械设计基础 第08章回转件的平衡
转子的动平衡实验一般需在专用的动平
衡机上进行。详细原理及实验设备参考
动平衡实验。
4 12
13
6
14
13
11 5
7 89
10 15
机械设计基础 — 回转件的平衡
3、现场平衡——整机现场动平衡法
静平衡精度太低，平衡时间长； 动平衡试验机虽能较好地对转子本身进行平衡，但是对 于转子尺寸相差较大时，往往需要不同规格尺寸的动平衡机， 而且试验时仍需将转子从机器上拆下来，这样明显是既不经 济，也十分费工(如大修后的汽轮机转子)。特别是动平衡机无 法消除由于装配或其它随动元件引发的系统振动。
使转子在正常安装与运转条件下进行平衡通常称为“现 场平衡”。现场平衡不但可以减少拆装转子的劳动量，不再 需要动平衡机；同时由于试验的状态与实际工作状态二致， 有利于提高测算不平衡量的精度，降低系统振动。国际标准 ISOl940一1973(E)“刚体旋转体的平衡精度”中规定，要求 平衡精度为G0.4的精密转子，必须使用现场平衡，否则平衡 毫无意义。
m1 F1
r3
m3
F3
l2
l3
l1
Fi mi ri 2
机械设计基础 — 回转件的平衡
刚性转子的动平衡计算分析-2
F2 F3 F1
L
F2 m2 r2
r1
m1 F1
r3 m3 F3
l2
l1 Fi mi ri 2
F2
F3 F1 l3
Fi
Fi
li L
Fi
Fi
L li L
在Ⅰ、Ⅱ两面上按静平衡的方法进行平衡即可。
rb r4
惯性力不平衡
mb
m4
设加一平衡质量mb，方位rb，圆盘处于平衡，则：
《回转件的平衡》课件
平衡状态
当回转件在旋转时，如果其重心 位于旋转轴线上，则离心力与旋 转力矩相互抵消，回转件处于平 衡状态。
平衡条件
回转件在旋转时，如果其重心偏 离旋转轴线，则离心力与旋转力 矩不平衡，回转件将产生振动或 摆动。
平衡的重要性
提高设备性能
01
平衡良好的回转件可以减少振动和噪音，提高设备的稳定性和
可靠性，从而提高设备性能。
延长设备寿命
02
平衡良好的回转件可以减少对轴承和齿轮等零部件的磨损，延
长设备的使用寿命。
提高生产效率
03
平衡良好的回转件可以减少设备故障和维护时间，提高生产效
率。
平衡的分类
静平衡
静平衡是指回转件在静止状态下达到平衡状态，即重心位于旋转轴线上。静平 衡可以通过在回转件上添加或去除质量来实现。
动平衡
动平衡是指回转件在旋转状态下达到平衡状态，即离心力与旋转力矩相互抵消 。动平衡需要更多的测试和调整，以确保回转件在高速旋转时仍能保持平衡状 态。
02
回转件不平衡的危害
对机器的危害
机械磨损加剧
回转件不平衡会导致旋转中心偏离，增加不必要的摩擦和磨损， 缩短机械部件的使用寿命。
振动和噪声
不平衡的回转件在旋转时会引起振动，产生噪声，影响机器的稳 定性和精度。
降低机器效率
不平衡导致的振动和摩擦会阻碍机器的正常运转，降低其工作效 率。
对人员的危害
检验与测试
对生产出的回转件进行严格的检验和测试，确保其满足平衡标准。
定期进行平衡检测和维护
使用前检测
在每次使用回转件之前，都应进行平衡检测 ，确保其满足使用要求。
定期维护
对长时间使用的回转件，应定期进行维护和 保养，以保持其良好的平衡性能。
机械设计基础课件：回转件的平衡 -
2、動平衡的條件：轉子上各個品質所產生的空間慣性力系的合力及合力偶均 為零。
3、對於動不平衡的剛性轉子，只要分別在選定的兩個平面內各加適當的平 衡品質，就能達到完全平衡。即要使轉子達到動平衡，所需加的平衡品質的 最少數量為2。故動平衡又稱雙面平衡。
4、由於動平衡同時滿足靜平衡的條件，故經過動平衡的轉子一定靜 平衡；反之，經過靜平衡的轉子不一定是動平衡的。
8.3 回轉件的平衡試驗 8.3.1 回轉件的靜平衡試驗
• 刀口式靜平衡架
隨遇平衡
靜平衡實驗（續）
• 滾輪式靜平衡架
c
Q
8.3.1 回轉件的動平衡試驗
1. 電機 2. 帶傳動 3. 萬向聯軸節 4. 試件 5-6. 感測器 7. 解算電路 8. 選頻放大器 9. 儀錶 10. 整形放大器 11. 鑒相器 12. 光電頭 13. 整形放大器 14. 相位標記 15. 相位表
平面1
mi'ri' mb' rb' 0
平面2
mi''ri'' mb''rb'' 0
F1’
F1
m1’,
r1’
m1
m2’, r2’
F2’
F1’’
m1’’, r1’’
m2
m2’’,
F2 r2’’
F2’’
動平衡設計圖示
II F2 II
FII
mb II
I F2I
平衡平面
3
F2
m2 2
1
r2
r3
m3
F1I
由於回轉件結構不對稱或品質分佈不均勻，以及製造和安裝誤差等原 因，使回轉件的質心偏離其回轉軸線，當回轉件轉動時，其偏心品質 會產生離心慣性力。當機器運轉時，構件產生的離心慣性力將會在運 動副中引起附加的動壓力。
3、對於動不平衡的剛性轉子，只要分別在選定的兩個平面內各加適當的平 衡品質，就能達到完全平衡。即要使轉子達到動平衡，所需加的平衡品質的 最少數量為2。故動平衡又稱雙面平衡。
4、由於動平衡同時滿足靜平衡的條件，故經過動平衡的轉子一定靜 平衡；反之，經過靜平衡的轉子不一定是動平衡的。
8.3 回轉件的平衡試驗 8.3.1 回轉件的靜平衡試驗
• 刀口式靜平衡架
隨遇平衡
靜平衡實驗（續）
• 滾輪式靜平衡架
c
Q
8.3.1 回轉件的動平衡試驗
1. 電機 2. 帶傳動 3. 萬向聯軸節 4. 試件 5-6. 感測器 7. 解算電路 8. 選頻放大器 9. 儀錶 10. 整形放大器 11. 鑒相器 12. 光電頭 13. 整形放大器 14. 相位標記 15. 相位表
平面1
mi'ri' mb' rb' 0
平面2
mi''ri'' mb''rb'' 0
F1’
F1
m1’,
r1’
m1
m2’, r2’
F2’
F1’’
m1’’, r1’’
m2
m2’’,
F2 r2’’
F2’’
動平衡設計圖示
II F2 II
FII
mb II
I F2I
平衡平面
3
F2
m2 2
1
r2
r3
m3
F1I
由於回轉件結構不對稱或品質分佈不均勻，以及製造和安裝誤差等原 因，使回轉件的質心偏離其回轉軸線，當回轉件轉動時，其偏心品質 會產生離心慣性力。當機器運轉時，構件產生的離心慣性力將會在運 動副中引起附加的動壓力。
机械课件第8章回转件的平衡07资料
运动时有：F1+F2 = 0
L F1
惯性力偶矩： M=F1L=F1L≠0
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。
适用对象：轴向尺寸较大(B/D≥0.2)的转子，如内燃 机中的曲轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必须 按动平衡来处理。
理由：此类转子由于质量分布不在同一个平面内，离 心惯性力将形成一个不汇交空间力系，故不能按静平 衡处理。
P3
r2
r1
r3 m3 Fb
m1
ω
P1
mω2e = mbω2rb + m1ω2r1 + m2ω2r2+ m3ω2r3 =0 约掉公因式
me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 称miri为质径积
？√ ？√
√√ √√
m3r3
mbrb
可用图解法求解此矢量方程 (选定比例μw)。
ω ω
ω
平衡原理：在重心的另一侧加上一定的质量，或在重 心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上， 而使离心惯性力达到平衡。
平衡计算方法： 同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平
面汇交力系: Fi
如果该力系不平衡，那么合力:
∑Fi≠0 增加一个重物 Gb 后，可使新 的力系之合力：
F = Fb＋∑Fi = 0
F’b F”b Fb
若取：r’b=r”b=rb ，则有：
mb'
l" l
mb
mb"
l' l
mb
重要结论： 某一回转平面内的不平衡质量m， 可以在两个任选的回转平面内进 行平衡。
L F1
惯性力偶矩： M=F1L=F1L≠0
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。
适用对象：轴向尺寸较大(B/D≥0.2)的转子，如内燃 机中的曲轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必须 按动平衡来处理。
理由：此类转子由于质量分布不在同一个平面内，离 心惯性力将形成一个不汇交空间力系，故不能按静平 衡处理。
P3
r2
r1
r3 m3 Fb
m1
ω
P1
mω2e = mbω2rb + m1ω2r1 + m2ω2r2+ m3ω2r3 =0 约掉公因式
me = mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3 = 0 称miri为质径积
？√ ？√
√√ √√
m3r3
mbrb
可用图解法求解此矢量方程 (选定比例μw)。
ω ω
ω
平衡原理：在重心的另一侧加上一定的质量，或在重 心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上， 而使离心惯性力达到平衡。
平衡计算方法： 同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平
面汇交力系: Fi
如果该力系不平衡，那么合力:
∑Fi≠0 增加一个重物 Gb 后，可使新 的力系之合力：
F = Fb＋∑Fi = 0
F’b F”b Fb
若取：r’b=r”b=rb ，则有：
mb'
l" l
mb
mb"
l' l
mb
重要结论： 某一回转平面内的不平衡质量m， 可以在两个任选的回转平面内进 行平衡。
第八章回转件的平衡
加或除去一个平衡质量，即可完全平衡。——双面平衡
(double-plane balance)
（3）动平衡同时满足静平衡的条件——经过动平衡的转子一 定静平衡；经过静平衡的转子不一定动平衡。
例题：高速水泵的凸轮轴系由三个互相错开120º的偏心轮组成，每一偏心轮 的质量为m ，其偏心距为r， 设在平衡平面A和B上各装一个平衡质量mA和 mB ，其回转半径为2r，其他尺寸如图示。试求mA和mB的大小和方向。
➢ 分别按每个平衡基面建立质径积的平衡方程式，用图解法求 解出两平衡基面的平衡质量的大小及方位。
I
F2I F1I
F3I
F2 m2 r2
r1 m1 F1
L
II
F2II
F1II
r3 m3 F3
l2
F3II l3
l1
m3I r3I
m2I r2I
mbI rbI
m1I r1I mr I
m3II r3 II
m2II r2II
mbII rbII m1II r1II
mr I I
4. 结论
（1）动平衡的条件——当转子转动时，转子分布在不同平面
内的各个质量所产生的空间离心惯性
力系的合力和合力矩均为零。
F
0
M 0
（2）动不平衡的转子，不论有多少个偏心质量，分布在多少
个回转平面内，都只需要在两个选定的平衡面内分别增
解： 不平衡质径积
mC rC mDrD mErE mr
分别分解到平衡平面A和B
mCrC A 200m r / 250 4m r / 5 mDrD A 125m r / 250 m r / 2 mErE A 50m r / 250 m r / 5
mCrC B 50m r / 250 m r / 5 mDrD B 125m r / 250 m r / 2 mErE B 200m r / 250 4m r / 5