[其他]一种曲柄连杆机构的全平衡方法

说明书

本发明涉及到一种用来减少由于曲柄连杆机构引起装置振动的方法，特别适用于内燃机和空压机减振，具体采用了一个连杆平衡块附加在连杆盖上，并根据相应的计算公式修正曲柄平衡块的形状和重量从而实现连杆曲柄机构的全平衡，可以减少振动１０－３０％，因而扩大了曲柄连杆机构的应用范围和精密等级。

本发明是一种减少曲柄连杆机构振动的平衡方法，特别是对于单缸曲柄连杆机构的全平衡方法。

曲柄连杆机构振动的平衡方法已经有许多种。如内燃发动机的单轴平衡，双轴平衡，机内平衡等。这些平衡方法都是把往复惯性力按牛顿二项式展开：

X_ε＝m_Prω²（cosθ+入cos2θ+〈＆＆〉

式中：X_ε-惯性力;

m_P-发动机往复质量;

r-发动机曲柄的转动半径;

ω-发动机曲柄的转动角速度;

θ-发动机曲柄的转角;

分为各级惯性力。（参考图1）通常，为了计算方便，忽略了二级以上的惯性力，都是近似方法。利用这种方法计算的结果所制成的高速。大功率内燃发动机，空气压缩机等，会产生很大的振动，从而限制了曲柄连杆机构的进一步推广应用。

本发明的目的是提供一种全平衡方法，使现有曲柄连杆机构，特别是单缸曲柄连杆机构的振动指标有较大幅度的下降。

本发明是这样实现的，即在现有曲柄连杆机构的连杆与曲柄连接处的连杆盖〔1〕，加上一个与曲柄连杆机构大小相适应的连杆平衡块〔2〕，并改变曲柄平衡块的形状和重量。

为了确定连杆平衡块和曲柄平衡块的重量，推导出一个将二级以上惯性力考虑在内的往复惯性力的新公式：

X_Z＝m_Prω²（cosθ+u1+u2）

其中u₁＝入cos2θ/〔1-入²sin²θ〕〈＆＆〉

u₂＝〈＆＆〉sin²2θ/〔1-入²sin²〈＆＆〉

X_ε＝往复质量惯性力

m_P＝内燃机或空压机往复质量。

r＝曲柄轴转动半径

ω＝曲柄轴角速度

θ＝曲柄转角

入＝r/LL为连杆长度

根据u₁，u₂，连杆平衡块的重量按以下公式求出：

m_B＝（3-10）%m_P·L/r_B

式中：m_B-所加连杆平衡块的质量

r_B-m_B的质心到连杆与曲柄连接中心的距离

（3-10）%为经验数据。

为便于固定连杆平衡块，将连杆平衡块制成去掉两角的月牙形（图2）。用螺钉固定在连杆与曲柄连接处（参看图4）或直接在加工时与合为一体。

在原有的内燃发动机或空压机上，为了解决振动问题，一般在曲柄固定处原加有平衡块。现由于在连杆与曲柄连接处加上了一个连杆平衡块，在原有的曲柄平衡块为过量平衡足够大的情况下，就只加连杆平衡块，不再改变曲柄平衡块的重量;如果原有的曲柄平衡块为非过量平衡，或者虽然为过量平衡，但不能抵消连杆平衡块的重量时，则需要增加曲柄平衡块的重量。在增加曲柄平衡块时，需要同时满足以下公式：