基于动平衡的平行四边形机构设计文献综述
2020-04-15 20:38:58
1.1目的及意义:
进入20世纪以来全球汽车销量稳步增长,尤其是进入21世纪以后,我国国内汽车销量急剧增长。随着汽车产销进入黄金阶段,曲轴作为汽车发动机的重要零件,其加工精度和自身性能对发动机工作的效果有直接重要影响,所以其加工越来越受到重视。本文将针对一种新型曲轴加工方法——曲轴连杆颈复合跟随车削刀架进行动平衡研究。
使用平行四边形机构作为曲轴的加工的刀具结构首要解决的问题是机构高速旋转的动平衡问题,以保证机构运行的平稳,安全可靠,当构件的质心与旋转中心不重合时,就会产生大小和方向具有周期变化特性的惯性力,因而引起冲击和震动增加机构的动应力。通过合理的机构布局,施加平衡质量和附加平衡机构等方法能够实现机构的部分或者完全平衡。当然完全平衡是最理想的平衡效果,可为达到完全平衡所采取的措施往往会对其他的动力指标产生不利的,不可预见的效果,而且现实中这种平衡很难实现,所以一般只进行机构的部分平衡
1.2国内外现状分析:
机构振动力的平衡,采用配重法是最为简单而有效地平衡方法[1] 。即在机构的某些构件上加一定的配重,使之产生与原构件惯性作用相反的惯性,从而达到整体平衡。基于此原理,文献[2]提出的质量静代换方法,是解决振动力平衡的又一种有效方法。另外,采用的在机构上附加其他机构或者杆组的方法,对于解决一些特殊机构的振动力平衡具有较好的效果。在分析机构配重时,文献[3]提出广义质量代替的曲柄群机构动平衡法,将连杆架质量向曲柄和连杆的三个交界点代替,从而将曲柄群机构进行分解,后进行动平衡。文献[4]提出将曲柄群机构进行单元化分解,从而完成曲柄部分至整体的动平衡,是一种针对复杂曲柄群机构的动平衡研究方法。
70年代以来发展的“线性无关向量法”被实践证明是最为有效地平衡方法[5] 。它使配重方法在理论上有了新的提高,近代的机构振动力平衡理论和方法都是在此基础上发展起来的,并得以不断的完善。 相比之下,机构的振动力矩的完全平衡要比振动力的平衡复杂的多,也困难的多,因此,振动力矩的研究成果比振动力的研究成果少的多,还没有形成很完整的系统理论和方法。文献[6]推导了一般平面机构振动力矩的表达式,并得出结论,仅靠机构本身的质量分配调整是不能完全平衡其振动力矩的。 所以,用加齿轮的办法首次解决了振动力完全平衡的共线式物理摆连杆的平面四杆机构振动力矩完全平衡问题。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1基本内容:
基于动平衡的平行四边形机构设计的基本内容包括:机构总体结构设计及建模,平行四边形机构的受力分析及结构参数的确定,平行四边形机构的动平衡分析和校核。 2.2设计目标: 因为车削曲轴轴颈时,曲轴会随车床主轴高速转动,因此要求平面四杆机构也以与车床主轴相同的速度旋转,这就要求平行四边形机构具有很好的动平衡性。本次设计基于动平衡条件,设计一平行四边形机构。要求两曲柄长度为60cm;曲柄驱动转矩:250-300NM;要求在转速750转/分时保持动平衡。