[发明专利]曲轴动平衡设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及对曲轴零件的动平衡测试方法，特别是一种用于测试曲轴零件的曲轴动平衡的设计方法。

背景技术

传统的曲轴零件设计往往是设计人员凭借自身的实践经验进行设计，然后根据设计人员的设计将曲轴零件加工成型后再拿到动平衡机上进行动平衡校验，这是目前国内所普遍采取的方法，因此对动平衡测试这一步骤的改进都局限在对动平衡机上的改进和设计。对于动平衡机，其动平衡的计算精度并不高，并且设计开发时间也较长，投入的资金也较多。

因此在曲轴零件的设计过程中就完成动平衡测试的设计方法在目前还是比较空白的领域。

发明内容

本发明提供了一种曲轴动平衡的设计方法，可以将曲轴零件设计好后，立即就完成对该设计的动平衡的测试，这样可以得到成型的曲轴零件成品几乎是完全合乎设计要求的。

本发明的技术方案如下：

曲轴动平衡的设计方法，其特征在于：将曲轴零件的模型进行切片分析，就是将曲轴零件的模型进行有限次的轴向分割，曲轴零件模型被分割成若干个切片，然后提取进行曲轴零件模型的相应数据，将所得到的相应数据与预先设定的数据比较，最后判断得到曲轴零件模型的动平衡是否在生产要求的范围内。

所述相应数据包括质量、向径。

所述切片分析步骤是根据刚性转子动平衡分析的原理设定了两个平衡矫正面A、B，参考基准面，分析步骤如下：

A、首先选择两个平衡校正面作为动平衡计算时的基准，一个平衡校正面后，再通过旋转或移动零件来选择另外一个平衡校正面；

B、用户再选择曲轴零件的一个端面来作为零件进行有限元次分割时的参考基准面，且该参考基准面必须最后进行选择；

C、确认上一步基准选择是否正确，如果不正确则需要重新选择，直到基准选择正确后，再设置待分析曲轴零件的长度和所划分的精度(划分精度的不同将对分析结果产生不同的影响)，还有相应的平衡精度和曲轴的转速；

D、通过实体分析曲轴零件模型得到相应数据，再进行曲轴零件模型的动平衡分析计算；

E、得到计算分析结果数据，将所有结算分析结果与步骤C所设置的数据对比，得到该曲轴零件模型是否满足动平衡的结论。

上述步骤D中所述曲轴零件模型的动平衡分析计算就是指将相应的数据放到刚性转子动平衡分析的运算公式中，计算出平衡质径积，通过所得到的平衡质径积来判断曲轴零件模型的动平衡是否在生产要求的范围内。

所述步骤E的计算分析结果数据包括在两个平衡校正面上的不平衡质心、质径积、质量半径以及当量不平衡质量。

所述步骤E的结论是曲轴零件模型不满足动平衡时，通过刚性转子动平衡分析的计算方法进行当量质量的平衡矫正计算，得出达到生产要求的动平衡数值。

所述平衡矫正计算结论以三维视图和数值显示计算结果。

所述刚性转子动平衡分析的计算方法如下：

对于质量分布不在同一回转面内的转子，当其转动时所产生的离心力已不再是一个平面汇交力系，而是空间力系。因此，单靠在某一回转平面内加、减平衡质量的方法已不能解决动不平衡的问题。

在进行动平衡计算时，需将不平衡质量产生的惯性力分解为两个指定平面内的力。这就需要用到质径积的分解和代替。

根据平行力的合成与分解原理，某一平面上的一个力，可以由任意选定的两个平行平面内的两个力代替它。在不平衡质量m所在平面的两侧选定两个平衡基面A和B，设它们与m所在平面的距离分别为a和b，A和B两个平衡基面间的距离为L。用来代替m的两个质量分别为m_A和m_B，它们分别在A和B两个平衡基面内，其向径分别为r_A和r_B，且m、m_A和m_B三者在同一轴面内。则m、m_A和m_B所产生的离心力P、P_A和P_B构成同一平面内的三个平行力。P_A和P_B能完全代替的条件如式(1)。