专利名称:一种曲柄连杆机构的全平衡方法
本发明是一种减少曲柄连杆机构振的平衡方法，特别是对于单套曲柄连杆机构的全平衡方法。
曲柄连杆机构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Xε＝mprω2(cosθ+入cos2θ+……)式中X-惯性力;
mp-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，特别是单套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XZ＝mprω2(cosθ+u1+u2)其中u1＝入cos2θ/〔1-入2sin2θ〕1/2u2＝
sin22θ/〔1-入2sin2θ〕3/2Xε＝往复质量惯性力mp＝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/L，L为连杆长度根据u1、u2，连杆平衡块的重量按以下公式求出mB＝(3-10)% (mP·L)/(rB)式中mB-所加连杆平衡块的质量rB-mB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△GR·R＞mB·r(△GR·R-mB·r)＜入mB·rB式中△GR-曲柄平衡块需要增加的重量。
R-需加曲柄平衡块△GR的重心到曲柄重心的距离。
或，△GR·R＜入mB·rB+mBB·r增加△GR的方法，一般可采用以下两种方法，一种方法是将△GR与原曲柄平衡块固定在一起;另一种方法是改变原曲柄平衡块的形状和适当增加其重量。改变原曲柄平衡块形状的理想方法是原弓形曲柄平衡块的重心后移，满足了平衡的需要，或者增加原曲柄平衡块的重量来满足平衡的需要。
这种平衡方法与原有平衡方法比较，可使曲柄连杆机构一级惯性力和力矩减少10-100%，二级以上各级惯性力及力矩减少10-30%，从而使其振动指标显著下降。
图1为曲柄连杆机构的位置失量图图2为连杆平衡块的一种结构图图3为曲柄平衡块的一种结构图图4为加连杆平衡块的连杆盖示意图这种曲柄连杆机构全平衡方法的实施例，如图2至图4所示，为12马力单缸内燃发动机上应用的连杆平衡块和曲柄平衡块。实施方法是在连杆与曲柄连接处用螺钉固定一个如图2所示的连杆平衡块，重量为500克左右;在原弓形曲柄平衡块上沿直线部分的两端切掉9-12毫米，并加大重量50-100克、这样，增加连杆平衡块，改变原曲柄平衡块的形状和重量后，经实验表明，其振动指标比原内燃发动机的振动指标下降10-30%。
权利要求
1.一种利用加载平衡块实现曲柄连杆机构全平衡的方法，其特征在于在连杆盖[1]上设置了连杆平衡块[2]。
2.如权利要求
1所说的方法，其特征在于连杆平衡块可制成去掉两角的半月形状。
3.如权利要求
1所说的方法，其特征在于连杆平衡块用螺丝紧固在连杆盖上或在加工连杆盖时与合为一体。
4.如权利要求
1所说的方法，其特征在于原曲柄平衡块的形状和重量须根据连杆平衡块做相应调整，具体参照以下公式△GR·R＞mB·r△GR·R-mB·r＜入mB·rB其中△GR-曲柄平衡块需增加的重量R-△GR重心到曲柄重心的距离mB-连杆平衡块重量r-曲柄轴转动半径入-r和连杆长杆比值rB-mB质心到曲柄连杆绞接中心距离。
专利摘要
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。
文档编号F16F15/22GK86105524SQ86105524
公开日1988年2月17日 申请日期1986年7月25日
发明者刘树武, 李树文 申请人:河北机电学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan