六缸曲轴全自动平衡去重机的研究

论文摘要

发动机作为汽车的关键部件之一,其内部曲轴存在着不平衡,这是引起发动机振动的主要原因。这些有害的振动不仅影响了发动机的使用寿命,而且振动传递到汽车的各个部位,严重影响了汽车驾乘者操控的稳定性和舒适感。随着汽车工业的发展和人民生活水平的提高,汽车驾乘的舒适性成为制造商和消费者普遍关心的问题。因此,国内外的汽车厂商非常重视发动机的振动原因的分析及其动平衡技术的研究。本课题针对现有六缸曲轴动平衡机在动平衡过程中存在的问题,在分析了刚性转子双面动平衡原理的基础上,建立了六缸曲轴的动力学模型,分析了六缸曲轴不平衡的主要影响因素,提出了六缸曲轴动平衡的算法,即:“最大负量分解法”和“折算系数法”,比较了这两种算法的特点,并对本课题采用的算法进行了分析介绍。同时,对于动平衡校正过程中存在的误差,介绍了误差的种类和常用的校正方法。在以上曲轴动平衡理论分析的基础上,研究了曲轴动平衡机的机械系统的总体结构。其中,建立了动平衡机的核心部分——振动系统的动力学模型,分析了振动系统的固有频率、系统的响应以及转速与系统稳定性等振动系统的主要参数,分析研究了其机械系统的结构特点;研究了平衡机去重系统的去重的策略、工艺路线的选择、去重模型的建立,机械结构的特点;介绍了机械系统其它主要结构的形式和特点。测试系统也是整个动平衡机的重要组成部分。测试系统主要是将传感器所采集的信号处理后,给出被测曲轴的不平衡量的大小和相位,然后由去重系统根据测试系统得到的信息进行去重操作。介绍了测试系统的工作原理和硬件组成,上、下位机软件系统的设计思想及其通讯的方式,以及测试系统的防干扰措施等。通过对本课题的动平衡机实验考核,具有操作简单、自动化程度高、平衡效率高等特点,能够满足生产的实际需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 转子平衡技术概述
• 1.2 转子平衡技术的发展历史、现状及趋势
• 1.3 转子不平衡产生的原因及危害
• 1.4 六缸曲轴常用平衡工艺介绍
• 1.5 本课题研究的目的和内容
• 1.5.1 本课题的研究目的
• 1.5.2 本课题的研究内容
• 2 一般刚性转子平衡的力学原理
• 2.1 转子平衡的基本原理
• 2.2 转子不平衡的几种情况
• 2.3 转子不平衡量的表达方法
• 2.4 刚性转子的两面平衡原理
• 2.5 本章小结
• 3 六缸曲轴的动平衡原理
• 3.1 六缸曲轴的结构特点及平衡意义
• 3.2 六缸曲轴不平衡的动力学分析及影响因素
• 3.3 六缸曲轴平衡的算法比较
• 3.3.1 最大负量分配法
• 3.3.2 折算系数法
• 3.4 曲轴不平衡的校正方法
• 3.4.1 曲轴去重常用方法介绍
• 3.4.2 曲轴平衡的校正误差
• 3.5 本章小结
• 4 机械系统结构设计分析
• 4.1 振动系统设计
• 4.1.1 振动系统的组成
• 4.1.2 振动系统的动力学建模
• 4.1.3 振动系统的结构设计
• 4.2 去重系统设计
• 4.2.1 去重系统概述
• 4.2.2 曲轴平衡工艺路线与去重策略
• 4.2.3 去重系统机械结构
• 4.3 其他机械结构的设计
• 4.4 本章小结
• 5 曲轴动平衡测试系统
• 5.1 测试系统组成及测量原理
• 5.2 硬件组成
• 5.3 去重系统自动控制及补偿
• 5.4 系统软件设计
• 5.4.1 上位机软件流程
• 5.4.2 下位机软件流程
• 5.4.3 软件主要模块结构
• 5.4.4 测试系统串行通信
• 5.5 软件抗干扰技术的应用
• 5.6 本章小结
• 6 动平衡机考核指标与整机试验
• 6.1 动平衡机考核标准与精度等级
• 6.1.1 考核标准
• 6.1.2 平衡精度等级
• 6.2 整机实验
• 6.2.1 本机的主要技术指标
• 6.2.2 整机实验
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士期间发表的论文