[其他]一種曲柄連桿機(jī)構(gòu)的全平衡方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86105524
• 申請(qǐng)日: 1986-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86105524A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉樹(shù)武;李樹(shù)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北機(jī)電學(xué)院
• 主分類號(hào): F16F15/24
• 分類號(hào): F16F15/24
• 代理公司: 河北省專利事務(wù)所
• 代理人: 楊欽祥,王苑祥

本發(fā)明是一種減少曲柄連桿機(jī)構(gòu)振的平衡方法，特別是對(duì)于單套曲柄連桿機(jī)構(gòu)的全平衡方法。

曲柄連桿機(jī)構(gòu)的平衡方法已經(jīng)有許多種，如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的單軸平衡，雙軸平衡。機(jī)內(nèi)平衡等。這些平衡方法都是把往復(fù)慣性力按牛頓二項(xiàng)式展開(kāi)：

X_ε＝m_prω²（cosθ+入cos2θ+……）

式中：X-慣性力;

m_p-發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)質(zhì)量;

r-發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑;

ω-發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度;

θ-發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄的轉(zhuǎn)角;

分為各級(jí)慣性力。（參考圖1）通常，為了計(jì)算方便，忽略了二級(jí)以上的慣性力，都是近似方法。利用這種方法計(jì)算的結(jié)果所制成的高速、大功率內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，空氣壓縮機(jī)等，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)，從而限制了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是提供一種全平衡方法，使現(xiàn)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，特別是單套曲柄連桿機(jī)構(gòu)的振動(dòng)指標(biāo)有較大幅度的下降。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，即在現(xiàn)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)的連桿與曲柄連接處的連桿蓋〔1〕，加上一個(gè)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)大小相適應(yīng)的連桿平衡塊〔2〕，并改變曲柄平衡塊的形狀和重量。

為了確定連桿平衡塊和曲柄平衡塊的重量，推導(dǎo)出一個(gè)將二級(jí)以上慣性力考慮在內(nèi)的往復(fù)慣性力的新公式：

X_Z＝m_prω²（cosθ+u1+u2）

其中u₁＝入cos2θ/〔1-入²sin²θ〕^1/2

u₂＝sin²2θ/〔1-入²sin²θ〕^3/2

X_ε＝往復(fù)質(zhì)量慣性力

m_p＝內(nèi)燃機(jī)或空壓機(jī)往復(fù)質(zhì)量。

r＝曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)半徑

ω＝曲柄軸角速度

θ＝曲柄轉(zhuǎn)角

入＝r/L，L為連桿長(zhǎng)度

根據(jù)u₁、u₂，連桿平衡塊的重量按以下公式求出：

m_B＝（3-10）% (m_P·L)/(r_B)

式中：m_B-所加連桿平衡塊的質(zhì)量

r_B-m_B的質(zhì)心到連桿與曲柄連接中心的距離

（3-10）%為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

為便于固定連桿平衡塊，將連桿平衡塊制成去掉兩角的月牙形（圖2）。用螺釘固定在連桿與曲柄連接處（參看圖4）或直接在加工時(shí)與合為一體。

在原有的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或空壓機(jī)上，為了解決振動(dòng)問(wèn)題，一般在曲柄 固定處原加有平衡塊。現(xiàn)由于在連桿與曲柄連接處加上了一個(gè)連桿平衡塊，在原有的曲柄平衡塊為過(guò)量平衡足夠大的情況下，就只加連桿平衡塊，不再改變曲柄平衡塊的重量;如果原有的曲柄平衡塊為非過(guò)量平衡，或者雖然為過(guò)量平衡，但不能抵消連桿平衡塊的重量時(shí)，則需要增加曲柄平衡塊的重量。在增加曲柄平衡塊時(shí)，需要同時(shí)滿足以下公式：

△G_R·R＞m_B·r

（△G_R·R-m_B·r）＜入m_B·r_B

式中△G_R-曲柄平衡塊需要增加的重量。

R-需加曲柄平衡塊△G_R的重心到曲柄重心的距離。

或，△G_R·R＜入m_B·r_B+m_BB·r

增加△G_R的方法，一般可采用以下兩種方法，一種方法是將△G_R與原曲柄平衡塊固定在一起;另一種方法是改變?cè)胶鈮K的形狀和適當(dāng)增加其重量。改變?cè)胶鈮K形狀的理想方法是原弓形曲柄平衡塊的重心后移，滿足了平衡的需要，或者增加原曲柄平衡塊的重量來(lái)滿足平衡的需要。

這種平衡方法與原有平衡方法比較，可使曲柄連桿機(jī)構(gòu)一級(jí)慣性力和力矩減少10-100%，二級(jí)以上各級(jí)慣性力及力矩減少10-30%，從而使其振動(dòng)指標(biāo)顯著下降。

圖1為曲柄連桿機(jī)構(gòu)的位置失量圖

圖2為連桿平衡塊的一種結(jié)構(gòu)圖