机械原理课件 东南大学 郑文纬 第七版 第十章.ppt
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机械原理课件_东南大学_郑文纬_第七版_第11章_机器的机械效率
tg tg ( v )
M Qr0 (tg v )
M Qr0 (tg v )
tg ( v ) tg
§10-3 机械效率计算及自锁分析示例
90
γ ——三角螺纹的半顶角
f f f fv sin sin( 90 ) cos
§10-3 机械效率计算及自锁分析示例
解：1、滑块上升 F为驱动力，Q为生产阻力
Q vA F A
arctgf
考虑A的平衡： Q RBA F 0
F Qtg ( )
F f =fN R B
N
若A、B无摩擦 0
F
理想驱动力 F0 Qtg ( )
F0 tg F tg ( )
相反：当螺母A沿轴线移动方向与Q相同时（拧松螺母）， 螺旋传动相当于滑块下降
F Qtg ( )
tg ( ) tg
M F r0 Qr0 tg( )
0,
§10-3 机械效率计算及自锁分析示例
2、三角螺纹 相当于楔形滑块与楔形槽的作用。 φv代替 φ
Wd Wr W f
Wd 0
§10-2 机器的机械效率和自锁
一、机器的机械效率
讨论稳定运动时期： Wd Wr W f 定义： Wr Wd W f 1 W f 1
Wf Wd
Wd Wr W f WG E E0
Wd
Wd
Wd
VQ
M d0 Mr Md M r0
由单一机构组成的机器，它的效率数据在一般设计手册 中可以查到，对于由若干机构组成的复杂机器，全机的效 率可由各个机构的效率计算出来，具体的计算方法按联接 方式的不同分为三种情况。自己看书。
M Qr0 (tg v )
M Qr0 (tg v )
tg ( v ) tg
§10-3 机械效率计算及自锁分析示例
90
γ ——三角螺纹的半顶角
f f f fv sin sin( 90 ) cos
§10-3 机械效率计算及自锁分析示例
解：1、滑块上升 F为驱动力，Q为生产阻力
Q vA F A
arctgf
考虑A的平衡： Q RBA F 0
F Qtg ( )
F f =fN R B
N
若A、B无摩擦 0
F
理想驱动力 F0 Qtg ( )
F0 tg F tg ( )
相反：当螺母A沿轴线移动方向与Q相同时（拧松螺母）， 螺旋传动相当于滑块下降
F Qtg ( )
tg ( ) tg
M F r0 Qr0 tg( )
0,
§10-3 机械效率计算及自锁分析示例
2、三角螺纹 相当于楔形滑块与楔形槽的作用。 φv代替 φ
Wd Wr W f
Wd 0
§10-2 机器的机械效率和自锁
一、机器的机械效率
讨论稳定运动时期： Wd Wr W f 定义： Wr Wd W f 1 W f 1
Wf Wd
Wd Wr W f WG E E0
Wd
Wd
Wd
VQ
M d0 Mr Md M r0
由单一机构组成的机器，它的效率数据在一般设计手册 中可以查到，对于由若干机构组成的复杂机器，全机的效 率可由各个机构的效率计算出来，具体的计算方法按联接 方式的不同分为三种情况。自己看书。
机械原理课件(第七版)
机器 机器 机器 机器
电动机
机器
电动机 电动机
液压马达
泵
机器
液压缸
空气压缩机
气压马达 气缸
机器
常用原动机形式
原动机主要有电动、液动、气动三种形式
从运动形式来划分有回转、往复直线和步进等多种运动形式
电动原动机:
电动原动机的形式是：电动机
从运动形式看，电动机有输出转动的回转电动机和输出往复移动的直 线电动机
机械原理
第一章 绪论
哈尔滨工业大学
2004年2月
§1-1 机械原理课程的研究对象与内容
研究对象：
机器 机 械
机构
机械是机器与机构的总称。 什么是机器呢？ 什么是机构呢？
普通车床
数控车床
主轴
数控铣床， 这是一种 机器，主 要用来加 工平面和 曲面。
安装 铣刀
工作台
锯床
并联机床原型机
数控剪板机
从电源形式看，电动机有使用交流电源的交流电动机和使用直流电源 的直流电动机
从控制形式看，有输出位移、速度都不可控制的电动机，有输出位移、 速度、力矩可以控制的控制电动机。
这是最常用的交流异步电动机
这是步进电机，它可以按输入的电脉 冲数回转相应的角度。
这是伺服电动机，它可以精确的控制电动机的输出位移和转速。
（1）机构的结构分析 研究机构的组成原理，即机构组成的一般规律。
研究机构运动的可能性与确定性的条件。 （2）机构的运动分析 研究在给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、 位移、速度、加速度等运动特性。
（3）机构的力分析
研究机构的各构件和运动副中力的计算、摩擦及效率 问题。 2、常用机构的设计问题 主要研究：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运 动机构等的设计理论和设计方法。
机械原理ppt课件
随着计算机科学、控制论、信息论等 学科的交叉融合，机械原理的研究领 域不断扩展，研究方法不断更新。
随着数学、力学等学科的发展，机械 原理开始形成较为完整的理论体系。
02
机构的结构分析
机构组成要素及运动副
机构组成要素
包括构件、运动副和约束等，是 机构的基本组成部分。
运动副
两构件直接接触并能产生一定相对 运动的连接称为运动副。根据接触 形式的不同，运动副可分为低副和 高副两类。
提高机械效率的方法
通过优化机械设计、采用高性能材料、降低摩擦和磨损等方式可 以提高机械效率。
机械的自锁
自锁现象的定义
自锁现象是指机械在某些特定条 件下，无法依靠自身力量进摩 擦系数、负载等因素有关。当机 械处于自锁状态时，无论输入多 大的力，机械都无法产生运动。
挠性转子的平衡方法
挠性转子的特点
与刚性转子相比，挠性转子在旋转过程中会发生弹性变形，导致不平衡量的动态变化。
挠性转子的平衡方法
主要包括影响系数法和模态平衡法。影响系数法通过测量和计算得到各校正平面上的不 平衡量，然后进行加重或去重操作；模态平衡法则针对挠性转子的振动模态进行平衡处
理。
机械速度波动的调节
感谢观看
克服自锁的方法
克服自锁的方法包括改变机械的 几何形状、增加驱动力矩、减小 负载等。在实际应用中，需要根 据具体情况选择合适的克服自锁
的方法。
06
机械的平衡与调速
机械平衡的目的及分类
机械平衡的目的
消除或减小因机械运动而产生的振动、噪音和不必要的动载荷，提高机械运转的平 稳性和可靠性。
机械平衡的分类
解析法的特点
精度高、适用范围广，可以处理复杂 机构的运动分析问题。
随着数学、力学等学科的发展，机械 原理开始形成较为完整的理论体系。
02
机构的结构分析
机构组成要素及运动副
机构组成要素
包括构件、运动副和约束等，是 机构的基本组成部分。
运动副
两构件直接接触并能产生一定相对 运动的连接称为运动副。根据接触 形式的不同，运动副可分为低副和 高副两类。
提高机械效率的方法
通过优化机械设计、采用高性能材料、降低摩擦和磨损等方式可 以提高机械效率。
机械的自锁
自锁现象的定义
自锁现象是指机械在某些特定条 件下，无法依靠自身力量进摩 擦系数、负载等因素有关。当机 械处于自锁状态时，无论输入多 大的力，机械都无法产生运动。
挠性转子的平衡方法
挠性转子的特点
与刚性转子相比，挠性转子在旋转过程中会发生弹性变形，导致不平衡量的动态变化。
挠性转子的平衡方法
主要包括影响系数法和模态平衡法。影响系数法通过测量和计算得到各校正平面上的不 平衡量，然后进行加重或去重操作；模态平衡法则针对挠性转子的振动模态进行平衡处
理。
机械速度波动的调节
感谢观看
克服自锁的方法
克服自锁的方法包括改变机械的 几何形状、增加驱动力矩、减小 负载等。在实际应用中，需要根 据具体情况选择合适的克服自锁
的方法。
06
机械的平衡与调速
机械平衡的目的及分类
机械平衡的目的
消除或减小因机械运动而产生的振动、噪音和不必要的动载荷，提高机械运转的平 稳性和可靠性。
机械平衡的分类
解析法的特点
精度高、适用范围广，可以处理复杂 机构的运动分析问题。
机械原理课件(第七版)
综合原理的应用
在机械系统方案设计中，综合原理的应用可以帮助设计师 更好地理解系统的功能和性能要求，发现潜在的问题和解 决方案，提高设计的可行性和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
定义
机械效率是指机械在工作中所 做的有用功与总功的比值。
影响因素
机械效率受到多种因素的影响 ，如机械设计、制造精度、润 滑条件、摩擦类型和材料性质 等。
提高效率的方法
为了提高机械效率，可以采取 优化设计、改善制造工艺、选 择合适的润滑剂和减少摩擦阻 力等措施。
实验测定
机械效率可以通过实验测定， 常用的方法有功率法、扭矩法
平面机构的动态动力分析
总结词
动态动力分析的应用
VS
详细描述
动态动力分析在机械设计中具有重要应用 ，如优化机构设计、提高机构性能、预测 机构运动行为等。通过动态动力分析，可 以更好地理解机构在不同条件下的运动规 律和受力情况，为机械设计提供重要的理 论支持和实践指导。
05 机械的效率和自锁
机械的效率
机械原理课件(第七版)
目 录
• 绪论 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面机构的力分析 • 机械的效率和自锁 • 机械的平衡 • 机械的运转及其速度波动的调节 • 机械系统的方案设计
01 绪论
机械原理课程的性质和内容
总结词
介绍机械原理课程的基本性质和主要内容，包括机械系统、机构、机器和装置等 基本概念和原理。
以及它们之间的相互关系。
03
等效转动惯量
等效转动惯量是指在机械运转过程中，为了模拟机械的转动状态所需要
用到的等效转动惯量。等效转动惯量的大小取决于机械内部各部件的转
在机械系统方案设计中，综合原理的应用可以帮助设计师 更好地理解系统的功能和性能要求，发现潜在的问题和解 决方案，提高设计的可行性和可靠性。
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定义
机械效率是指机械在工作中所 做的有用功与总功的比值。
影响因素
机械效率受到多种因素的影响 ，如机械设计、制造精度、润 滑条件、摩擦类型和材料性质 等。
提高效率的方法
为了提高机械效率，可以采取 优化设计、改善制造工艺、选 择合适的润滑剂和减少摩擦阻 力等措施。
实验测定
机械效率可以通过实验测定， 常用的方法有功率法、扭矩法
平面机构的动态动力分析
总结词
动态动力分析的应用
VS
详细描述
动态动力分析在机械设计中具有重要应用 ，如优化机构设计、提高机构性能、预测 机构运动行为等。通过动态动力分析，可 以更好地理解机构在不同条件下的运动规 律和受力情况，为机械设计提供重要的理 论支持和实践指导。
05 机械的效率和自锁
机械的效率
机械原理课件(第七版)
目 录
• 绪论 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面机构的力分析 • 机械的效率和自锁 • 机械的平衡 • 机械的运转及其速度波动的调节 • 机械系统的方案设计
01 绪论
机械原理课程的性质和内容
总结词
介绍机械原理课程的基本性质和主要内容，包括机械系统、机构、机器和装置等 基本概念和原理。
以及它们之间的相互关系。
03
等效转动惯量
等效转动惯量是指在机械运转过程中，为了模拟机械的转动状态所需要
用到的等效转动惯量。等效转动惯量的大小取决于机械内部各部件的转
机械原理课件.pptx
➢ 杠杆
机械发展的历史回顾
➢ 滑轮 ➢ 现代起重设备
我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造
中国古代杰出的发明创造
五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝时在连机椎和水碾中应 用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车；东 汉张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在 采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中都可以 找到它们的原始形态。
1
潘存云教授研制
5
6
排气阀4、 连杆5、 曲轴6、
凸轮7、 顶杆8、 齿轮9、10
工作原理：
9 10
1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；
2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩， 在顶部点 火燃烧；
内燃机
3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；循输环出运连动续的的结旋果转，运使动曲轴 4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
机械发展的历史回顾
展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、仿生 机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动 化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科 知识。
用光刻技术做成的微米尺寸的微机械
蜘蛛形探雷机器人
促进国防、科技工业的发展
造福人类
有关机械的几个问题
➢什么是机械？其含义包括哪些？ ➢各行各业的机器组成有没有共同的特点？
②各部分有确定的相对运动；
③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量
的转换 机器的作用
是能量变换的装置，即可将某种形 式的能量变换成机械能，或者把机
械能变换成其他形式的能量（如内 燃机、蒸汽机、电动机） 。
是完成有用的机械功或者是搬运
机械原理(第七版)优秀课件—第十章 齿轮机构及其设计
• 2.模数m不同于齿轮，有单独的标准。
• 3.ha*=1，c*=0.2
• 4.直径系数（蜗杆特性系数）
q和升角λ
• 1）q：为了减少刀具数量，
有利于标准化，…
• q=d1/ma1
d1=mq
• 6.转向
• 10.13.3 背锥与当量齿数
当量齿数的用途：1、用仿 形法加工齿轮时选刀号
• rv1=r1/cosδ1=mz1/2cosδ1
• 1、 轮齿啮合的过程
理论啮合线N1N2 实际啮合线B2B1
齿廓工作段
齿廓非工作段
• 2、渐开线齿轮连续传动的条件
例：ε=1.2 的几何表示
• 3、重合度εα的计算 • 1）外啮合εα=B2B1 /pb
2．不出现根切的最小齿数
线距离
加工标准齿轮不出现根切的条件是：刀具的齿顶线到节
• 10.10.4 斜齿轮传动的重合度
• 10.10.5 斜齿圆柱齿轮的当量齿数
• 短半轴b=r， 长半轴=r/cosβ • c点的曲率半径 ρ=a2/b =r/cos2β • 以ρ为rv，以mn为m，以αn为α作当量齿轮
• 10.11 螺旋齿轮传动
• 10.11.1 螺旋齿轮齿廓曲面形成的方法
• 10.11.2 几何关系
• 2.正确啮合条件
• mn1=mn2=mn
• 3.几何尺寸计算
αn1=αn2=αn=20°
a=r1+r2=mn(z1/cosβ1+ z2/cosβ2)/2 可调β1和β2来凑中心距
10.11.3 传动比i12及从动轮的转动方向
1.转向
轮2的转向不仅与轮1的转向有关，还与旋向有关。 • 2.传动比
机械原理第七版第十章
的模数。
③ 压力角α，即分度圆压力角，并规定其标准值为α
=
20。。
它是决定齿轮齿廓形状的主要参数。
④ 齿顶高系数 ha*，其标准值为 ha* = 1。 ⑤ 顶隙系数 c*，其标准值为 c* = 0.25。
上述参数即为渐开线齿轮的五个基本参数。
2021/4/9
10
标准齿轮的基本参数和几何尺寸(3/3)
2．渐开线的函数及渐开线方程式
在研究渐开线齿轮传动时，常常需要用到渐开线的函数及渐
开线数学方程式。
2021/4/9
6
（1）渐开线压力角αk=∠BOK
渐开线齿廓的啮合特点(2/3)
αk= arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的， 随rk增大而增大。
（2）渐开线函数
（ （
tan αk= BK/rb= AB/rb
返回
§10-1 齿轮机构的应用及分类
1．齿轮机构的应用 （1）应用实例
例1 某航空发动机附件传动系统 例2 桑塔纳轿车的主传动系统 （2）传动特点 优点：① 齿轮传动用来传递空间任意轴间的运动及动力； ② 传递功率范围大； ③ 传动比准确； ④ 效率高、寿命长、安全可靠。 缺点：制造成本较高。
（2）内齿轮：内齿轮的齿廓为内凹齿；齿根圆大于齿顶圆；齿
顶圆必须大于基圆。
2021/4/9
11
§10-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
1．齿轮正确啮合的条件
一对渐开线齿轮在传动时，它们的齿廓啮合点都应位于其啮 合线上。因此要两轮能正确啮合，应使处于啮合线上的多对轮齿 能同时进入啮合。即应满足两齿轮的法向齿距相等，即
= rb (αk +θk) / rb= αk + θk
机械原理课件第七版ppt
机械系统
机械系统是由多个相互关联的机器与机构组成的复杂系统， 机械原理课程也涉及到对机械系统的整体性能、优化设计以 及控制等方面的研究。
机械原理课程的内容和任务
内容
机械原理课程主要涉及机构学、机械动力学、机械系统运动学、机械振动以及 机械控制等方面的内容。
任务
通过学习机械原理课程，学生可以掌握机构分析、设计、优化以及控制的基本 理论和方法，培养其解决实际工程问题的能力，为后续的专业课程学习和工程 实践打下坚实的基础。
机械原理课件第七版
汇报人：
202X-12-30
目录
Contents
• 绪论 • 机构组成与分析 • 平面连杆机构 • 凸轮机构 • 齿轮机构
目录
Contents
• 轮系 • 其他常用机构简介 • 机械的运转及其速度波动的调节 • 机械的平衡
01 绪论
机械原理课程的研究对象
机器与机构
机器是一种能够将输入的能量转换为输出的机械能的装置， 而机构则是实现运动和力的传递与变换的装置。机械原理课 程主要研究各种机器与机构的工作原理、组成、运动特性以 及能量转换进程。
05 齿轮机构
齿轮机构的特点和分类
特点
齿轮机构是机械传动中最重要的 机构之一，具有传递效率高、结 构紧凑、工作可靠等优点。
分类
根据齿轮的形状和传动方式，齿 轮机构可分为直齿圆柱齿轮机构 、斜齿圆柱齿轮机构、圆锥齿轮 机构等。
齿轮的构造及模数
构造
齿轮由齿廓、齿根、齿面等部分组成 ，其中齿廓是决定齿轮传动性能的关 键部分。
。
机构运动简图
机构运动简图的作用
注意事项
机构运动简图可以直观地表示机构的 组成和运动情况，便于对机构进行分 析和设计。
机械系统是由多个相互关联的机器与机构组成的复杂系统， 机械原理课程也涉及到对机械系统的整体性能、优化设计以 及控制等方面的研究。
机械原理课程的内容和任务
内容
机械原理课程主要涉及机构学、机械动力学、机械系统运动学、机械振动以及 机械控制等方面的内容。
任务
通过学习机械原理课程，学生可以掌握机构分析、设计、优化以及控制的基本 理论和方法，培养其解决实际工程问题的能力，为后续的专业课程学习和工程 实践打下坚实的基础。
机械原理课件第七版
汇报人：
202X-12-30
目录
Contents
• 绪论 • 机构组成与分析 • 平面连杆机构 • 凸轮机构 • 齿轮机构
目录
Contents
• 轮系 • 其他常用机构简介 • 机械的运转及其速度波动的调节 • 机械的平衡
01 绪论
机械原理课程的研究对象
机器与机构
机器是一种能够将输入的能量转换为输出的机械能的装置， 而机构则是实现运动和力的传递与变换的装置。机械原理课 程主要研究各种机器与机构的工作原理、组成、运动特性以 及能量转换进程。
05 齿轮机构
齿轮机构的特点和分类
特点
齿轮机构是机械传动中最重要的 机构之一，具有传递效率高、结 构紧凑、工作可靠等优点。
分类
根据齿轮的形状和传动方式，齿 轮机构可分为直齿圆柱齿轮机构 、斜齿圆柱齿轮机构、圆锥齿轮 机构等。
齿轮的构造及模数
构造
齿轮由齿廓、齿根、齿面等部分组成 ，其中齿廓是决定齿轮传动性能的关 键部分。
。
机构运动简图
机构运动简图的作用
注意事项
机构运动简图可以直观地表示机构的 组成和运动情况，便于对机构进行分 析和设计。
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平面运动的构件的惯性力由机架平衡。机构 的平衡称为机架上的平衡 。
一、刚性转子的静平衡
其质心分别为ri ，其惯性力为 平衡质量mb和质心rb ,使得 mn rn r2 m1 r1 m2
设：构件以ω转动， 有n个分布在同一平面中的质点mi（i＝1,2,…,n）
F m r i i i
2
F F F 0 b i
S2
C 3 S3 D 4 h3
l2 h2 m m h 2 m2B m2 2C 2 l2 l2
在构件I的延长线上r1处续上一个 对重，使其质量m’与m2B、m1 的总质心位于点A处
2
l3
m2Bl1 mh 1 1 m r 1
m l m l h 2 C 3 3( 3 3) m r 3
2
放大器4由仪表 7指示出不平衡 传感器1、2拾 质径积的大小 得振动信号
信号送入 4信号与 5信 解算电路 3内进 号输入鉴相器 行处理 6，由仪表8 指示不平衡质 径积的相位
6 电动机
4
放大器
7
驱动系统
测量系统
8
引言
在一般平面机构中存在着作往复运动和平面复合运 机构的总惯性力为 F=-Mas，欲使任何位置都有F=0，则 动的构件，它们的惯性力和惯性力偶矩不可能象回 机构总质心作匀速直线运动；
转件一样在每个构件内部得到平衡。 as 0 机构总质心沿着封闭曲线退化为停留在一个点。 但就整个机构而言，可以在机架上平衡其所承受的 总惯性力和总惯性力矩。 当且仅当平面机构总质心静止不动时，平面机构 总惯性力矩还必须与机构的驱动力矩与生产阻力矩综合 的惯性力才能达到完全平衡。 考虑。
总惯性力在机架上得到平衡，从而减小或消除运动构件 作用于机架上的动压力。 平面机构平衡的必要和充分条件: 只有使质心S静止不动。
D
通过转子在静平衡架上转动寻 求平衡质量的大小和位置。
在重力作用下，转子将发生转动；待转 子静止后，在转子上刻一铅垂线 。 B
钢制刀口 再使转子向另一方向转动，待转子 静止后，在转子上刻一铅垂线 形导轨
静平衡架
二、动平衡试验原理
齿轮传动
万向节手
支承系统
试件 1
测振传感器 3 解算
5 带传动
基 准 信 号 发 生 器
使转子发生激烈振 二、机构平衡的分类 动的特定转速称为 转子的平衡（定轴转动构件的平衡） 临界转速nc。
刚性转子的平衡
无显著地弹性变形的刚性转动构件， n<(0.6~0.75)nc 平衡原理--力系的平衡原理
挠性转子的平衡
在惯性力的影响下产生显著地弯曲变形的转子, n≥(0.6~0.75)nc
机架上的平衡 （平面运动构件的平衡）
第十章 平面机构的平衡
第十章 平面机构的平衡
机构平衡的目的和分类 刚性回转件的平衡 刚性回转件的平衡试验法 机架上的平衡
§10-1 机构平衡的目的和分类
机构平衡的目的 机构平衡的分类
§10-2 刚性回转件的平衡
刚性转子的静平衡
质量分布在同一回转面内的平衡。 D/B≥5（径宽比）
刚性转子的动平衡
a3
L
1A
m2B m2 3 r3 m3 m1 x
b3
r2B r r3B 1B m1B m3B
m1A
r1
miA=mibi/L miB=miai/L mi= miA+miB
选取两个平衡面A、B 将各质量分解成位于两平衡面上的两个 等效质量； 按静平衡方法分别求出两个平衡质量。
一、静平衡试验原理 转子
mBl1 mh 1 1 m r 1
二、近似平衡法
只平衡机构惯性力的一部分
m’’
B
S1 A 1
2
S2 3 C
4
m’
三、对称布置法
为了部分地或完全地平衡机构的惯性力, 实际上还常常采用对称平衡或各种相同 机构对称布置的设计。 例1 例2
质量分布不在同一回转面内的平 衡。D/B<5（径宽比）
§10-3刚性回转件的平衡试验法
理论上完全平衡的转子不一定平衡
制造和装配误差 材料的密度不均匀
通过试验方法平衡
静平衡试验原理 动平衡试验原理
§10-4 机架上的平衡
引言 完全平衡法 近似平衡法 对称布置法
结束
一、机构平衡的目的
运转的构件 惯性力（矩） 运动副中产生 附加的动压力 机械的平衡的目的：合理地分配构件中的质量，消 除或减少附加动压力以及机座的振动。 增加运动副的摩擦、降低工作精度、可靠性下降 发生有害的振动甚至使机械遭到破坏（共振） 降低机械效率和使用寿命 大小和方向 周期性变化
如何使机构在运动时其质心静止不动。
一、完全平衡法
调整机构的质心(包括运动构件和平衡质量 的总质心)位置，从而使机构达到其总惯 性力在机架上平衡 平衡质量的具体方法
质量代换法 主要点矢量法 线性独立矢量法
质量代换法中的静代换
铰链四杆机构
用静代换法将构件2的质量m2分配到铰链B和C的中心上
l2
h2
B l1 r1 h1 A S1 1
i1
3
在求出mbrb 后，根据rb的方向，添加平衡质量mb； 或rb的反方向，减少平衡质量mb。
二、刚性转子的动平衡
B D 两个不平衡质量 Fi2
Fi1 m1
s
m2
动平衡条件： 离心力合力F 离心力引起的合力偶 M
至少有两个 任选平衡校正面
二、刚性转子的动平衡
y
r2 m2A r2A r3Ar m3A
m’
r3
m’’
曲柄滑块机构的
m’’ r2 B l1 h1 r1 A 1 S1 4 h2 2 l2 3 C
在构件2的延长线上r2处 续上一个对重，使其 质量m’‘与m2、m3的总 质心位于点B处
S2
m2h2 m3l2 m r2 m m m m B 2 3
m’ 在构件I的延长线上r1处续上一个对重，使其质量m’与mB、m1 的总质ห้องสมุดไป่ตู้位于点A处
2 b b
m r m r 0 i i
2
m r m r 0 b b ii
静平衡的条件是：分布于该回转 件上各个质量的离心力的合 力等于零或质径积的向量和 等于零。
一、刚性转子的静平衡
举例：有三个质量块，分别作出三个质径积mr 为了平衡，应加平衡质量的质径积mbrb
mbrb mr i i 0
一、刚性转子的静平衡
其质心分别为ri ，其惯性力为 平衡质量mb和质心rb ,使得 mn rn r2 m1 r1 m2
设：构件以ω转动， 有n个分布在同一平面中的质点mi（i＝1,2,…,n）
F m r i i i
2
F F F 0 b i
S2
C 3 S3 D 4 h3
l2 h2 m m h 2 m2B m2 2C 2 l2 l2
在构件I的延长线上r1处续上一个 对重，使其质量m’与m2B、m1 的总质心位于点A处
2
l3
m2Bl1 mh 1 1 m r 1
m l m l h 2 C 3 3( 3 3) m r 3
2
放大器4由仪表 7指示出不平衡 传感器1、2拾 质径积的大小 得振动信号
信号送入 4信号与 5信 解算电路 3内进 号输入鉴相器 行处理 6，由仪表8 指示不平衡质 径积的相位
6 电动机
4
放大器
7
驱动系统
测量系统
8
引言
在一般平面机构中存在着作往复运动和平面复合运 机构的总惯性力为 F=-Mas，欲使任何位置都有F=0，则 动的构件，它们的惯性力和惯性力偶矩不可能象回 机构总质心作匀速直线运动；
转件一样在每个构件内部得到平衡。 as 0 机构总质心沿着封闭曲线退化为停留在一个点。 但就整个机构而言，可以在机架上平衡其所承受的 总惯性力和总惯性力矩。 当且仅当平面机构总质心静止不动时，平面机构 总惯性力矩还必须与机构的驱动力矩与生产阻力矩综合 的惯性力才能达到完全平衡。 考虑。
总惯性力在机架上得到平衡，从而减小或消除运动构件 作用于机架上的动压力。 平面机构平衡的必要和充分条件: 只有使质心S静止不动。
D
通过转子在静平衡架上转动寻 求平衡质量的大小和位置。
在重力作用下，转子将发生转动；待转 子静止后，在转子上刻一铅垂线 。 B
钢制刀口 再使转子向另一方向转动，待转子 静止后，在转子上刻一铅垂线 形导轨
静平衡架
二、动平衡试验原理
齿轮传动
万向节手
支承系统
试件 1
测振传感器 3 解算
5 带传动
基 准 信 号 发 生 器
使转子发生激烈振 二、机构平衡的分类 动的特定转速称为 转子的平衡（定轴转动构件的平衡） 临界转速nc。
刚性转子的平衡
无显著地弹性变形的刚性转动构件， n<(0.6~0.75)nc 平衡原理--力系的平衡原理
挠性转子的平衡
在惯性力的影响下产生显著地弯曲变形的转子, n≥(0.6~0.75)nc
机架上的平衡 （平面运动构件的平衡）
第十章 平面机构的平衡
第十章 平面机构的平衡
机构平衡的目的和分类 刚性回转件的平衡 刚性回转件的平衡试验法 机架上的平衡
§10-1 机构平衡的目的和分类
机构平衡的目的 机构平衡的分类
§10-2 刚性回转件的平衡
刚性转子的静平衡
质量分布在同一回转面内的平衡。 D/B≥5（径宽比）
刚性转子的动平衡
a3
L
1A
m2B m2 3 r3 m3 m1 x
b3
r2B r r3B 1B m1B m3B
m1A
r1
miA=mibi/L miB=miai/L mi= miA+miB
选取两个平衡面A、B 将各质量分解成位于两平衡面上的两个 等效质量； 按静平衡方法分别求出两个平衡质量。
一、静平衡试验原理 转子
mBl1 mh 1 1 m r 1
二、近似平衡法
只平衡机构惯性力的一部分
m’’
B
S1 A 1
2
S2 3 C
4
m’
三、对称布置法
为了部分地或完全地平衡机构的惯性力, 实际上还常常采用对称平衡或各种相同 机构对称布置的设计。 例1 例2
质量分布不在同一回转面内的平 衡。D/B<5（径宽比）
§10-3刚性回转件的平衡试验法
理论上完全平衡的转子不一定平衡
制造和装配误差 材料的密度不均匀
通过试验方法平衡
静平衡试验原理 动平衡试验原理
§10-4 机架上的平衡
引言 完全平衡法 近似平衡法 对称布置法
结束
一、机构平衡的目的
运转的构件 惯性力（矩） 运动副中产生 附加的动压力 机械的平衡的目的：合理地分配构件中的质量，消 除或减少附加动压力以及机座的振动。 增加运动副的摩擦、降低工作精度、可靠性下降 发生有害的振动甚至使机械遭到破坏（共振） 降低机械效率和使用寿命 大小和方向 周期性变化
如何使机构在运动时其质心静止不动。
一、完全平衡法
调整机构的质心(包括运动构件和平衡质量 的总质心)位置，从而使机构达到其总惯 性力在机架上平衡 平衡质量的具体方法
质量代换法 主要点矢量法 线性独立矢量法
质量代换法中的静代换
铰链四杆机构
用静代换法将构件2的质量m2分配到铰链B和C的中心上
l2
h2
B l1 r1 h1 A S1 1
i1
3
在求出mbrb 后，根据rb的方向，添加平衡质量mb； 或rb的反方向，减少平衡质量mb。
二、刚性转子的动平衡
B D 两个不平衡质量 Fi2
Fi1 m1
s
m2
动平衡条件： 离心力合力F 离心力引起的合力偶 M
至少有两个 任选平衡校正面
二、刚性转子的动平衡
y
r2 m2A r2A r3Ar m3A
m’
r3
m’’
曲柄滑块机构的
m’’ r2 B l1 h1 r1 A 1 S1 4 h2 2 l2 3 C
在构件2的延长线上r2处 续上一个对重，使其 质量m’‘与m2、m3的总 质心位于点B处
S2
m2h2 m3l2 m r2 m m m m B 2 3
m’ 在构件I的延长线上r1处续上一个对重，使其质量m’与mB、m1 的总质ห้องสมุดไป่ตู้位于点A处
2 b b
m r m r 0 i i
2
m r m r 0 b b ii
静平衡的条件是：分布于该回转 件上各个质量的离心力的合 力等于零或质径积的向量和 等于零。
一、刚性转子的静平衡
举例：有三个质量块，分别作出三个质径积mr 为了平衡，应加平衡质量的质径积mbrb
mbrb mr i i 0