[其他]一種曲柄連桿機構的全平衡方法

無效

• 申請號: 86105524
• 申請日: 1986-07-25
• 公開（公告）號: CN86105524A
• 公開（公告）日: 1988-02-17
• 發明（設計）人: 劉樹武;李樹文
• 申請（專利權）人: 河北機電學院
• 主分類號: F16F15/24
• 分類號: F16F15/24
• 代理公司: 河北省專利事務所
• 代理人: 楊欽祥,王苑祥

本發明是一種減少曲柄連桿機構振的平衡方法，特別是對于單套曲柄連桿機構的全平衡方法。

曲柄連桿機構的平衡方法已經有許多種，如內燃發動機的單軸平衡，雙軸平衡。機內平衡等。這些平衡方法都是把往復慣性力按牛頓二項式展開：

X_ε＝m_prω²（cosθ+入cos2θ+……）

式中：X-慣性力;

m_p-發動機往復質量;

r-發動機曲柄的轉動半徑;

ω-發動機曲柄的轉動角速度;

θ-發動機曲柄的轉角;

分為各級慣性力。（參考圖1）通常，為了計算方便，忽略了二級以上的慣性力，都是近似方法。利用這種方法計算的結果所制成的高速、大功率內燃發動機，空氣壓縮機等，會產生很大的振動，從而限制了曲柄連桿機構的進一步推廣應用。

本發明的目的是提供一種全平衡方法，使現有曲柄連桿機構，特別是單套曲柄連桿機構的振動指標有較大幅度的下降。

本發明是這樣實現的，即在現有曲柄連桿機構的連桿與曲柄連接處的連桿蓋〔1〕，加上一個與曲柄連桿機構大小相適應的連桿平衡塊〔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，推導出一個將二級以上慣性力考慮在內的往復慣性力的新公式：

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＝往復質量慣性力

m_p＝內燃機或空壓機往復質量。

r＝曲柄軸轉動半徑

ω＝曲柄軸角速度

θ＝曲柄轉角

入＝r/L，L為連桿長度

根據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量

r_B-m_B的質心到連桿與曲柄連接中心的距離

（3-10）%為經驗數據。

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）或直接在加工時與合為一體。

在原有的內燃發動機或空壓機上，為了解決振動問題，一般在曲柄 固定處原加有平衡塊?，F由于在連桿與曲柄連接處加上了一個連桿平衡塊，在原有的曲柄平衡塊為過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量平衡，或者雖然為過量平衡，但不能抵消連桿平衡塊的重量時，則需要增加曲柄平衡塊的重量。在增加曲柄平衡塊時，需要同時滿足以下公式：

△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;另一種方法是改變原曲柄平衡塊的形狀和適當增加其重量。改變原曲柄平衡塊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，可使曲柄連桿機構一級慣性力和力矩減少10-100%，二級以上各級慣性力及力矩減少10-30%，從而使其振動指標顯著下降。

圖1為曲柄連桿機構的位置失量圖

圖2為連桿平衡塊的一種結構圖