图8-7
图8-8
机构平衡实验报告
班级： 实验日期 实验成绩:
成员信息
一、实验目得：
（1）了解机械平衡得目得与意义
(2)学会分析平面机构运行过程产生得附加惯性力 (3）掌握平面机构平衡得完全平衡与部分平衡得方法
二、实验原理
Ⅰ、 机构平衡得概述
机构中作平面运动或往复直线运动得构件,质心位置随原动件得运动而变化，质心处得加速度大小与方向也在变化,故质心处得惯性力与惯性力矩也随原动件得运动发生变化。

因此，该类构件上得惯性力不能利用在构件上加减配重得方法得到平衡，必须把各运动构件与机架作为一个整体来考虑惯性力与惯性力矩得平衡。

图8－7所示机构中各构件上得惯性力可以合成为一个通过机构总质心S 得总惯性力与总惯性力矩。

如该机构处于平
衡状态,则有
（8－1３） (8-1４)
式中，∑m i 为机构中各构件得总质量;为机构总质心处得加速度；∑M z 为机构中各构件得总惯性力矩.
若机构满足式(8—13）则称为惯性力完全平衡。

由于总质量不可能为零,必须使=0.即机构得总质心应作等速直线运动或静止不动.由于机构得运动就是周期性得,其总质心不可能总就是作等速直线运动，欲使=0，唯一得可能就是使其总质心静止不动。

Ⅱ、机构惯性力得完全平衡 1。

利用对称机构平衡
如图8-8所示，由两个相同得曲柄滑块
机构对称布置。

机构中各活动构件在运动过程中保持对称,机构得总质心位置将静止不动。

相同机构对称布置可以实现惯性力完全平衡，但结构复杂,增加机器得重量。

2．利用配重平衡
如图８-９所示得铰链四杆机构中，设构件1、２、3得质量分别为m １、m 2、m 3,其质心分别位于ｓ１、s 2、
ｓ3处。

为了进行平衡，将构件2得质量用ｍ2分别集中
图8-10
图8-11 于B 、C 两点得两个质量ｍ2B 、m 2C 来代换，而m 2Ｂ、ｍ2C 得大小根据式(7—６)得
(８-15） （8-１6）
在构件１得延长线上加一质量,来平衡1得集中质量m ２Ｂ与ｍ1,使构件1得质心位于固定轴A 处。

得大小可由下式求得
(8—17）
同理，在构件3得延长线上加一质量，来平衡3得集中质量m 2Ｃ与ｍ３,使构件3得质心位于固定轴D 处。

得大小可由下式求得
（8—１8）
在加上质量及后，则可认为在点A 及D 分别集中两个质量m A 、m D ,而
因而机构得总质心ｓ应位于ＡD 线上一固定点，且
因为机构得总质心ｓ固定不动,即=0,机构得惯性力得以平衡。

运用同样得方法，可对图8-1０所示得曲柄滑块机构进行平衡.即增加质量、后,使机构得总质心位于固定轴A 处.平衡质量、可由下式求得
以上所讨论得机构平衡方法,从理论上机构得总惯性力得到完全平衡，但其主要缺点就是机构得重量将大大增加，尤其就是把配重安装在连杆上更为不便。

实际上往往不采用这种方法，而采用部分平衡得方法。

Ⅲ、 机构惯性力得部分平衡
对如图８-1１所示得曲柄滑块机构进行平衡时,将连杆2得质量m 2用集
中于Ｂ、C 两点得两个质量ｍ2B 、ｍ2C 来代换。

此时，机构产生得惯性力只
有两部分：即集中在点B 得质量ｍＢ＝m ２B
＋m 1B 所产生得离心惯性力F Ｂ与
集中在点C 得质量m C =m 2C ＋m ３所产生得离心惯性力ＦC 。

为了平衡惯性力F B ,在构件1得延长线上加一质量，使构件１得质心位于固定轴A 处.得大小由下式求得
而往复惯性力ＦＣ因其大小随曲柄转角 得不同而不同,其平衡问题不像平衡惯性力ＦB
那么简单.由机构得运动分析得到Ｃ点得运动方程式,用级数法展开，并取前两项得
由上式可见，F C由两部分组成。

、分别称其为第一级惯性力与第二级惯性力。

通常只考虑第一级惯性力，即取
为了平衡惯性力F C，在曲柄延长线上再加上一平衡质量,并且使
三、原机构参数
曲柄长度R:３０0ｍm 连杆长度L：5００mm
偏距e：１00 ｍm 曲柄质量：10kg
连杆质量: ２0kｇ滑块质量:10 ｋg
原动件角速度：１0 raｄ／s
四、完全平衡
(1）、平衡方案
(2)、运动曲线图
五、部分平衡
（1）、平衡方案
（２)、运动曲线图
六、结果分析
从实验结果可以瞧出，完全平衡使结构得总惯性力基本为零，但就是其增加了两个重量块,大大增加了结构得重量与尺寸.相比完全平衡来说，部分平衡后总惯性力并不为零，但其增加得重量块只有一个，相对而言,减轻了机构得重量。