第八章平衡
机械设计基础-第八章平衡和调速
显然，动能变化量相同时，飞轮的转动惯量越大，角速度 波动越小。
南京航空航天大学 机电学院
College of Mechanical and Electrical Engineering
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2、非周期性速度波动
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措施：安装转动惯量较大的回转件——飞轮（转动惯量较大 的盘形零件）。 原理：盈功时飞轮储存能量，飞轮的动能增加，使主轴 角速度上升的幅度减小； 亏功时飞轮释放其能量，飞轮动能减少，使主轴 角速度下降的幅度减小
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机械设计基础
之
第八章 调速和平衡
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第八章 化学平衡与标准常数
N2(g) + O2(g) = 2NO(g) 判断在下列条件下反应进行的方向：
① 82.1 ② 5.1 ③ 2.0×103
解： ①
J
PN 2
PO 2
82.1 5.1 5.1×103
PNO (kPa)
1.00 1.6 4.1×103
( PNO / P ) 2 ( PN 2 / P )(P 2 / P ) O
= （0.0100)2/(0.821)(0.821) = 1.48 × 10-4 J/K = (1.48 × 10-4)/ 9.8 × 10-2 < 1 正向自发
• ② J = 9.8 × 10-2
•
J
K
= 1 平衡
③ J = 1.6
•J
K = 1.6/ 9.8 × 10-2 > 1 正向非自发
r Gm (T ) r H m (T ) T r Sm (T )
rGØm(383 K) = 88.24 - 383×0.1676=18.05 kJ.mol-1 • 根据分压定律可求得空气中CO2的分压
p(CO2 ) p (CO2 ) 101.325kPa 0.030% 30 Pa
eq
g
eq
h
eq
d
eq
e
eq
B
B
r Gm RT ln K
r G(T ) r G (T ) RT ln J
r Gm RT ln K RT ln J
r G(T ) r G (T ) RT ln J
r Gm (T ) RT ln K (T )
无机化学第八章 化学平衡
方括号内表示的是物质的平衡浓度 Kc 是用平衡浓度表示的平衡常数
的表达式中可以看出, 从经验平衡常数 Kc 的表达式中可以看出,Kc 的单 即为浓度的某次幂. 位是: 位是:[mol dm-3]( e + d ) - ( a + b)即为浓度的某次幂. 当 (e + d) = (a + b) 时, Kc 无单位 对于气相反应: 对于气相反应: a A (g) +b B (g) eE (g) + dD (g)
§8-1
化学反应的可逆性和化学平衡
可逆反应:在一定条件下, 可逆反应:在一定条件下,一个化学反应即可从左 向右进行, 向右进行,又可以从右向左进行的反应 叫可逆反应. 叫可逆反应. 例如: CO2(g) + H2 (g) 例如:CO(g) + H2O(g) Ag +(aq) + Cl - (aq) AgCl (s) ↓ 化学反应的这种性质叫反应的可逆性. 化学反应的这种性质叫反应的可逆性.几乎所有 的反应都具有可逆性,只是可逆性程度不同.习惯上, 的反应都具有可逆性,只是可逆性程度不同.习惯上, 我们把可逆性显著的化学反应,称为可逆反应( 我们把可逆性显著的化学反应,称为可逆反应(用箭 头表示) 可逆性不显著的化学反应, 头表示);可逆性不显著的化学反应,称为不可逆反 用平行线表示) 应(用平行线表示).可逆反应最终将导致化学平衡 状态(即可逆化学反应可以完成的最大限度) 状态(即可逆化学反应可以完成的最大限度).
注意: 注意 平衡状态,平衡体系各物质浓度保持不变, (1)平衡状态,平衡体系各物质浓度保持不变,但各 物质浓度值与初始浓度有关. 物质浓度值与初始浓度有关. 平衡常数与各物质初始浓度无关但与温度有关. (2)平衡常数与各物质初始浓度无关但与温度有关. 2-2 平衡常数表达式的书写要求和多重平衡规则 1.平衡常数表达式的书写要求 1.平衡常数表达式的书写要求 反应体系中纯固体,纯液体及水溶液中的水的 反应体系中纯固体, 浓度不写入平衡常数表达式中. 浓度不写入平衡常数表达式中.如: Cr2O72-(aq) + H2O 2 CrO42-(aq) + 2H+(aq) Kc =
高中化学第八章 水溶液中的离子平衡知识点总结
第八章水溶液中的离子平衡第一讲弱电解质的电离平衡考点1弱电解质的电离平衡一、弱电解质的电离平衡1．强、弱电解质(1)概念(2)与物质类别的关系①强电解质主要包括强酸、强碱和大多数盐。
②弱电解质主要包括弱酸、弱碱、少数盐和水。
(3)电离方程式的书写①弱电解质a．多元弱酸分步电离，且第一步电离程度远远大于第二步，如H2CO3电离方程式：H2CO3H＋＋HCO－3，HCO－3H＋＋CO2－3。
b．多元弱碱电离方程式一步写成，如Fe(OH)3电离方程式：Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。
②酸式盐a．强酸的酸式盐完全电离，如NaHSO4电离方程式：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－4。
b．弱酸的酸式盐中酸式酸根不能完全电离，如NaHCO3电离方程式：NaHCO3===Na＋＋HCO－3，HCO－3H＋＋CO2－3。
2．电离平衡的建立在一定条件(如温度、浓度等)下，当弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时，电离过程就达到平衡。
平衡建立过程如图所示：3．电离平衡的特征二、影响电离平衡的外界条件1．温度：温度升高，电离平衡向右移动，电离程度增大。
2．浓度：稀释溶液，电离平衡向右移动，电离程度增大。
3．同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，电离平衡向左移动，电离程度减小。
4．加入能与电离出的离子反应的物质：电离平衡向右移动，电离程度增大。
考点2 电离平衡常数1．表达式(1)对于一元弱酸HA ：HAH ＋＋A －，电离平衡常数K ＝c （H ＋）·c （A －）c （HA ）。
(2)对于一元弱碱BOH ：BOH B ＋＋OH －，电离平衡常数K ＝c （B ＋）·c （OH －）c （BOH ）。
2．特点(1)电离平衡常数只与温度有关，因电离是吸热过程，所以升温，K 值增大。
(2)多元弱酸的各级电离平衡常数的大小关系是K 1≫K 2≫K 3≫…，故其酸性取决于第一步。
八年级物理下册第八章 第二讲 二力平衡
第八章第二讲 二力平衡知识要点一、二力平衡物体在受到两个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这两个力彼此平衡 同理，物体在受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡。
二、二力平衡的条件通过实验得出，要使受力物体保持静止状态必须满足下列四个条件：①两个力作用在同一个物体上 ②大小相等 ③方向相反 ④作用在同一条直线上如果物体做匀速直线运动，所作用的两个力也应满足以上这些条件二力平衡的条件是：作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。
判断时四者同时具备缺一不可。
三、二力平衡的条件的应用①判断物体是否受力平衡②根据一个力的大小方向，确定另一个力的大小方向。
经典例题1．如图所示，哪个图中的两个力是平衡的（ ）2．下列说法中正确的是（ ）A ．物体的运动状态保持不变，它一定没有宏观世界到外力的作用B ．物体受到了力，运动状态一定改变C ．在平衡力的作用下，物体一定做匀速直线运动D ．物体的运动状态发生改变，它一定受到外力的作用5N A 5N 5N B 5N 5N C 5N5ND 5N3．质量相同的物体甲、乙、丙，甲在拉力1F 作用下以2m/s 的速度匀速上升，乙在拉力2F 作用下以1m/s 的速度匀速下降，丙在拉力3F 作用下恰好静止不动。
不计空气阻力，则1F 、2F 、3F 的大小关系是 。
4．一个重500N 的人站在电梯中，求下列情况下电梯底面对人的支持力大小和方向。
（1）人和电梯一起静止不动；（2）人和电梯一起以1.51-⋅s m 的速度匀速上升；（3）人和电梯一起以2.01-⋅s m 的速度匀速下降。
基础过关1．关于平衡力，下列说法正确的是( )A ．物体在平衡力作用下一定保持静止状态 B.物体在平衡力作用下一定处于匀速直线运动状态C ．相互平衡的两个力一定是性质相同的力 D.平衡力一定是作用在同一物体上的两个力2．物体受两个力的作用，由下面哪种情况可以判断这两个力一定是一对平衡力( )。
第八章-相平衡与相图原理
f 1 单变量体系
F 3 三相共存
f 0 无变量体系
单组分体系的自由度最多为2，双变量体系 的相图可用平面图表示。
2024/7/17
单组分体系的相图
相点 表示某个相状态（如相态、组成、温度 等）的点称为相点。 物系点 相图中表示体系总状态的点称为物系点。 在T-x图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线 上、下移动；在水盐体系图上，随着含水量的变化， 物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。
2024/7/17
照片为亚共晶Pb-Sn合金的显微组织照片， 图中块状深色组织为先共晶相，其余黑白相间的基体为共晶组织。
2024/7/17
气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存。 固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉 末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液 除外，它是单相）。
2024/7/17
三相点与冰点的区别
三相点是物质自身的特性，不能加以改变，如H2O 的三相点。 T 273.16 K , p 610.62 Pa . 冰点是在大气压力下，水、冰、气三相共存。当大 气压力为105 Pa时，冰点温度为 273.15 K ，改变外 压，冰点也随之改变。
2024/7/17
2024/7/17
• 二组元在液态和固态都能够完全相互溶解，所 有成分(Ni: 0~100%)的合金在固态只有一种晶 体结构，相图中只有一个固相区。
• 因此，能够形成匀晶合金系的两种组元必须具 有相同的晶体结构，相同的原子价，原子半径 接近(相差不超过15％)，相互不形成化合物。
2024/7/17
设合金的平均成分为x，合金的总量为Q，在温度T1时液、 固 质两量相为平QS衡。，则液有相：的成分为xL、质量为QL，固相的成分为xS、
第八章 回转件的平衡
一、质量分布在同一平面内
方法一： 解析法） 方法一：（解析法） r r r r r r r ∑ 静平衡条件： 静平衡条件： F = ∑ Fi + Fb = 0即F1 + F2 + F3 + Fb = 0 r r r r r r ∑ mi riω 2 + mb rbω 2 = 0即m1r1 + m2 r2 + m3 r3 + mb rb = 0 式中： 称为质径积，单位：kg.cm或g.mm。 式中 miri 称为质径积，单位：kg.cm或g.mm。 建立直角坐标系，根据力平衡条件， 建立直角坐标系，根据力平衡条件，由∑Fx=0 及∑Fy=0 得： (mb rb ) x = −(m1r1 cos α1 + m2 r2 cos α 2 + m3r3 cos α 3 ) ⇒ (mb rb ) x = − ∑ mi ri cos α i
第八章 回转件的平衡
一、回转件平衡的目的
示例： 示例： 有一质量Q=10N的转子， r/min， 有一质量Q=10N的转子，工作转速为 n=10000 r/min， Q=10 仅为1 mm。 其偏心距e仅为1 mm。 该转子产生的离心惯性力为F=1120 N，为转子自重的 112 倍。 机械平衡的目的： 机械平衡的目的：设法将回转件产生的不平衡惯性力加以 平衡以消除或减小惯性力的不良影响。 平衡以消除或减小惯性力的不良影响。
m2、 m3，分别位于回转平面1、2、3内，它们的回转半径分别 分别位于回转平面1 、
方向如图所示。当此回转件以角速度ω回转时， 为r1 、r2、 r3,方向如图所示。当此回转件以角速度ω回转时，它 、 们产生的惯性力将形成空间力系。 们产生的惯性力将形成空间力系。
武汉大学版无机化学课后习题答案08化学平衡
第八章化学平衡1.怎样正确理解化学反应的平衡状态？答化学平衡状态就是在可連反应中正反应和负反应的速率等时反应物和生成物的浓度不再随时司而改变的状态.2.如何正确书写经验平衡常数和标准平衡常数的表达式？答•经验平衡常数；在一定温度下，可逆反应达平衡时，生成物册浓酗反应方程式中计量系数为指数的黑的乘积与反应物的浓度以反应方程式中计量系数为指数的需昂乘积之比是L 个常数.经验平衡常数K —般肓单位，只有■当反应物的计重系数之和与生成物的计量系数之和相等时！K才是无量纟PS-&虫十bE O gG+ hH而标准平衡常数中的浓虧压强均为一个相对僵都是相对AT标淮值标准压虽尸"而言，不论是气相、襪相还是复相反应，疋均为无墾恆壘.aA(aq) + bB(aq) O gG(aq) + hH(aq)曲(呂)+ bB{g) O g。
(宕H 应H(g)P P3.写出下列可逆反应的平衡常数K c、K p或K的表达式(1) 2NOCI(g) 2NO(g) + Cl 2(g)(2) Zn(s) + CO 2(g) ---------- -ZnO(s) + CO(g)(3) MgSO4(s) ---------- MgO(s) + SO 3(g)(5) NH 4Cl(s) NH 3(g) + HCl(g)+ ----------------------- '亠2+⑷ Zn(s) + 2H (aq)------------ Zn (aq) + H2(g)+HCN ---------- H + CN - ________ +NH 3 + H 20 ------------ N H 4 + OH% +_.出0 ------------ H + 0H ■5.平衡常数能否代表转化率？如何正确认识两者之间的关系？ 答平衡常酸是指在一定温度下达平衡时悴系中各物质的浓度关系，而转化率是某种物质的 转优率，它等于被转化的量除以原来重口6.在 699K 时，反应 H 2(g) + I 2(g) -------------- 2HI(g)的平衡常数 K p =55.3，如果将 2.00molH 2 和 2.00moll 2作用于4.00dm 3的容器内，问在该温度下达到平衡时有多少 HI 生成？解心= —Z- 在同一体系中，V ，氏T 均相等，P«n疋 虽_=M 5.3=^x=1.576生成 HI 157$ 2=3.15 mol试计算下面反应的平衡常数： NH 3 + HCNNH 4 + CN7.反应 H 2 + CO 2H 2O + CO 在 1259K 达平衡,平衡时[H 2]=[CO 2]=0.44mol -dm4.已知下列反应的平衡常数：A. p =⑵ 他[H 2O]=[CO]=0.56mol • dm _。
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各个质量所产生的离心力的相对大小和方向。
上式表明，回转件平衡后，e＝0，即总质心与 回转轴线重合，此时回转件质量对回转轴线的静力 矩mge＝0，该回转件可以在任何位置保持静止，而 不会自行转动，因此这种平衡就是静平衡。 1 所以，静平衡的条件是：分布于该回转件上各 个质量的离心力（或质径积）的向量和等于零，即 回转件的质心与回转轴线重合。
二、质量分布不在同一回转面内
轴向尺寸较大的回转件，如多缸发动机曲轴、 电动机转子、汽轮机转子和机床主轴等，其质量分 布不能近似为是位于同一回转面内，应看作分布在 垂直于轴线的许多互相平行的回转面内。这类回转 件转动时所产生的离心力系不是平面汇交力系，
而是空间力系。因 此，单靠在某一回 转面内加一平衡质 量的静平衡方法不 能消除这类回转件 转动时的不平衡。
式中F、Fb和ΣFi 分别表示总离心力、平 衡质量的离心力和原有质量离心力的合力。 将回转件的总质量m和总质心向径e，平 衡质量mb和质心向径rb，原有各质量mi和 质心的向径ri，代入上式
meω2＝mbrbω2＋Σmiri ω2 ＝0
简化上式，得
me＝mbrb＋Σmiri ＝0
（8-2）
上式中质量与向径的乘积称为质径积，它表示
例如图a所示，已知同回转面内的不平衡质量m1、m2、
m3、(kg)及其向径r1、r2、r3、(m)，求应加的平衡质量mb及
其向径rb 。 由式（8-2） mbrb＋Σmiri ＝0 得 mbrb＋m1r1 ＋m2r2＋m3r3＝0
上式表示向量和为零，画
出的向量多边形应是尾部相连
的封闭向量图。如图b所示。
平衡质量积mbrb的确定： 根据回转件结构特点选定rb的 大小，所需的平衡质量就随之
确定。平衡质量的安装方向即
向量图上mbrb 所指的方向。通常尽可能将rb 的值选大些，以 便使mb 小些。
2. 平衡质量和回转件质量不在同一回转面内 如果实际结构的限制，不能在需要平衡的回转
面上安装平衡质量，如图a 所示单缸曲轴。可以另 选两个回转平面分别安装平衡质量来使回转件达到 平衡。
态。因此，对轴向尺寸较大的回转件，
必须使其各质量产生
的离心力的合力与合
力偶矩都等于零，才
能达到平衡（也就是
动平衡）。
图示回转件，设其的不平衡质量分布在1、2、
3三个回转面内,依次以m1、m2、m3表示，其向径 为 r1、r2、r3 。按式（8-4）所述，若向径不变，
当回转件匀速转动时，离心力构成同一平面内汇交于 回转中心的力系。如果该力系不平衡，则合力ΣFi 不等于零。 根据力学汇交力系平衡条件，力系平衡只需在同一回转面 内加一质量（或在相反方向减一质量），使它产生的离心 力与原有质量所产生的离心力系的向量和为零，这个力系 就成为平衡力系。其平衡条件为:
F＝Fb＋ΣFi＝0
则上式简化成
mb rb mbrb
l l l l
mb rb mb rb
mb mb
l l l l
mb mb
(8 - 3) (8- 4)
由式（8-3）和（8-4）可知，任何一个质径积
都可以用任意选定的两个回转平面 T′和T ″内的两
个质径积来代替。若向径不变，任一质量都可用任
选的两个回转平面内的两个质量来代替。
解释几个基本概念
1. 回转件（转子） — 机械中是绕固定轴线回转的 构件，称为回转件（或转子）。
2. 刚性回转件 — 在机械中回转件的刚性很好，回 转时产生的弹性变形很小，可以认为对其回转没有 影响，这类回转件称为刚性回转件。
3. 静平衡 — 对刚性回转件只进行离心力系的平衡 称为静平衡。
4. 动平衡 — 对刚性回转件同时进行离心力系和离 心力矩的平衡称为动平衡。
在平衡面两侧任意选定两个回转平面T′和T″,
它们与原平衡平面的距离分别为l′和l″。在T′和 T″
面内设置平衡质量mb′和mb″;其质心向径分别为 rb′ 和rb″, 且mb′和mb ″都处于经过 mb的质心且包含回 转轴线的平面内，
则mb′、mb″和mb在回转时产生的离心力 Fb′、 Fb″和 Fb成为三个互相平行的力。要使Fb′和Fb″完全取代 Fb ，必需满足平行力分解的关系式。
§8-2 回转件的平衡计算
回转件的平衡计算分为两种情况。一种是质量 分布在同一回转面内情况，另一种是质量分布不在 同一回转面内情况。 一、质量分布在同一回转面内
1. 平衡质量和回转件质量在同一回转面内 对于轴向尺寸较小的盘状
回转件(直径和宽度比＞５) ， 如齿轮、叶轮、飞轮、砂轮 等。其质量的分布可以近似 地认为在同一回转面内。
即
Fb Fb Fb
Fb l Fbl
解以上二式，并以 l ＝ l′ 十l″ 代
入，可得
Fb′＝Fb l″／ l Fb″＝ Fb l′／l
再代入 mb rbω2、mbrbω2、mbrbω2
整理得
mb rb mbrb
l l l l
mb rb mb rb
(8 - 3)
如果取rb′＝rb″＝ rb，
第8章 回转件的平衡
§8-1 回转件平衡的目的
机械在运转时，构件的离心力会引起运动副 中的摩擦和构件中的内应力增大，降低机械效率 和使用寿命。由于这些离心力的大小和方向都是 周期性变化的，所以必引起机械及其基础产生强 迫振动。如果其振幅较大，或其频率接近于机械 的共振频率，则将引起极其不良的后果。
由理论力学可知，与回转中心距离为r的质量m,
以角速度转动时，会产生的离心力Ｆ为
Ｆ＝mrω２
(8-1)
如果回转件的结构不对称、制造不准确或材质
不均匀，便会系的合力（主向量）和合力偶
矩（主矩）不等于零。
机械平衡的目的就是设法将回转件的离心力和
离心力偶矩加以平衡以消除或减小离心力的不良影
响。
本章只讨论刚性回转件的静平衡和动平衡问题。
图示的转子中，设不平衡质量m1、 m2分布于相距l 的 两个回转面内，且 m1= m2 , r1=-r2 。 质心虽落在回转轴上,
且 m1 r1 ＋m2 r2 ＝0，满足静平衡条件；但因m1和 m2不在同
一回转面内，当回转件转动时，在包含m1、 m2和回转轴的 平面内存在一个离心力F1 和F2 组成的力偶，该力偶方向随 回转件的转动而周期性变化，故回转件仍处于动不平衡状