曲轴动平衡计算样本

QX-C184动平衡分析过程一．创建三维模型
1）曲轴
2）滚子
3）主平衡块
4）副平衡块（考虑到实际情况，取4片副平衡块）
5）铝脚
二．按实际情况Proe装配（注意基体，销钉连接，圆柱连接等）
三．每个零件单位和密度设置（注意更改单位，保证单位统一）
1）整体质量M
2）质心至转动轴距离L
3）使用关系式建立不平衡量关系式（U=重量M*质心至转动轴距离L）
四．敏感度分析
变量：主平衡块突出高度H
目标值：不平衡度U（即关系式里的b）
五．敏感度分析结果
从分析结果看，当主平衡块突出高度H=6.1mm时（即总高度H总=16.1mm），
QX-C184有最小不平衡度U=5.7g*mm,完全满足国家微型电机转动标准。

说明：以上只是针对只有一个变量（主平衡块）的设计过程，但实际情况：变量有主平衡块和副平衡两个同时变化，这时候的设计过程就更难了。

由于难度较大，未能列出。

大体情况如下；
1）PROE三维建模（曲轴、滚子、主平衡块、副平衡块、铝脚）
2）PROE装配（注意更改单位、基体、销钉连接、圆柱连接）
3）进入Mechanica分析模块，创建伺服电动机（2850r/min）,重力矩G，外力F，弹簧阻尼C等；
4）执行伺服电动机，动态分析，测量旋转质心的径向力F和径向力矩M，创建测量参数；
5）进入标准模块，运动分析，建立最大径向力Fmax和和最大径向力矩Mmax; 6）进行多目标多变量优化设计（目标值：Fmax、Mmax和总重量M总；变量值：主平衡块突出高度H主和副平衡块总高度H副）
7）最后经过计算机的对阵组合计算，得到最优值，并最终确定主副平衡块
尺寸。

MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺 时代汽车 曲轴机加工过程中动平衡常见问题案例解析李慧玲东风雷诺汽车有限公司　湖北省武汉市　430050摘 要： 在采用曲轴初始质量定心，加工中心加工质量中心孔，曲轴加工完成后进行最终动平衡工艺的生产线，存在质量定心设备与加工中心对接，加工中心质量中心孔加工准确性，毛坯不平衡量稳定性，毛坯质量中心、几何中心、成品质量中心一致性，上述因素都会影响曲轴动平衡，造成工、料废。

在实际生产中，需要解决因动平衡造成的损失。

本文将列举我们在生产过程中的两个动平衡的典型案例，来探究动平衡问题在生产线上如何成功应用。

关键词：曲轴制造；质量中心；动平衡１ 引言东风雷诺HR13曲轴线，生产1.3T发动机曲轴，加工工艺如下图1：HR13曲轴加工工艺过程。

采用了毛坯上线测量初始不平衡量，动平衡设备根据不平衡量计算两端中心孔坐标，并将两端中心孔坐标传输给钻孔加工中心，加工中心根据传输坐标进行两端孔加工。

在余量加工完毕后，对成品进行最终动平衡。

从毛坯上线到成品最终动平衡，大量工件在生产线上，如果不先解决动平衡问题，将会造成大量因动平衡产生的工、料废。

目前我们在生产线调试和试切中遇到的主要动平衡问题，我们以典型案例的形式来阐述。

2　现场因设备数据传输问题导致的动平衡问题案例为保证两工序数据传输正确，加工中心钻孔准确性，可以采用线外动平衡机进行检测，但是对于几何中心和质量中心一致性高的毛坯，存在坐标数据有误的情况也无法发现。

在HR1曲轴线调试时，采用1A模号的毛坯，1A毛坯不平衡量稳定，不平衡量小，OP10A计算得到的质量中心坐标数值小（见表1：OP10A 1A毛坯测量数据），也可以理解为毛坯几何中心与质量中心一致性高。

OP10B打孔后，在线外动平衡上测量OK，加工至OP260最终动平衡也合格，坐标错误问题点未被发现。

因毛坯改模，切换为1D模号的毛坯，1D毛坯在线上加工，打孔后发现动平衡超差，OP10A动平衡测量无异常（见表2：OP10A1D毛坯测量数据），为了确认OP10B打孔正确性，在三坐标上编制特殊程序进行几何中心与质量中心位置的检测。

曲轴动平衡的工艺及技术应用摘要：曲轴（Crankshaft）作为发动机系统中的重要组成部件，其平衡精度的高低对发动机运行的稳定与安全存在直接影响。

在此分析动平衡检测和修正原理及影响动平衡的因素等理论基础上，结合生产实际、论述曲轴动平衡的技术应用。

关键词：曲轴动平衡；重复性；平衡精度曲轴（Crankshaft）是发动机中最为重要的高速旋转部件，将连杆上的力转化为转矩，并将其输送给其他附件，带动发动机其他附件的运行。

通常情况下，曲轴在运行过程中易受旋转质量产生的离心力、旋转过程中周围环境变化下产生的气体惯性力以及往复惯性力的影响，发生质量与性能问题，对此，加强曲轴基本性能，提升曲轴平衡性至关重要。

基于此，本文以曲轴动平衡为研究对象，就曲轴动平衡技术与应用进行了如下分析。

1、曲轴动平衡的概述曲轴是发动机的动力源，主要是由质量轴线与几何轴线共同组成的发动机高速旋转部件。

就曲轴几何轴线而言，主要是指支撑旋转体中的两个轴颈的中心点共同构成的轴线；质量轴线是旋转体在旋转作用下产生综合质量的轴线。

通常情况下，当曲轴旋转体处于完全对称形态时，轴线中点位置为质量中心所在位置，此时质量中心与几何中心相重叠。

在此条件下，假如轴承对旋转体不产生限制作用时，旋转体将围绕着几何轴线进行均匀旋转,呈现平衡状态。

当给予曲轴旋转体中心位置一定重量时（Unbalance Weight），曲轴的质量中心将产生一定的变化，此时曲轴的几何轴线将于曲轴的质量轴线不再重叠，而是呈现出平行状态，当其径向会产生一定距离的偏移（如下图所示）。

在此条件下，假如轴承对旋转体不产生限制作用时，旋转体将围绕着质量轴线进行旋转。

当给予曲轴旋转体某端位置一定重量时，曲轴的质量中心将将产生一定的变化，其径向和轴向均存在偏移，且偏移的数值与所给予的重块质量呈现出比例关系。

因此当曲轴质量轴线与几何轴线不再同一位置时，曲轴在旋转质量产生的离心力、旋转过程中周围环境变化下产生的气体惯性力以及往复惯性力的作用下，将出现较大的振动和异响，造成轴承、轴套等异常磨损，进而影响发动机的寿命并动力输出不均，部件精度下降以及输出效率降低等缺陷。

解：如图建立直角坐标系，根据动平衡条件有b b 11223344b b x 2244b b y 1133m r +m r +m r +m r +m r =0(m r ) =-(m r - m r )=-(70200-100100)=-4000 Kg.mm(m r ) =-(m r - m r )=-(50100-80150)= 7000 Kg.mm⨯⨯⨯⨯得平衡质量b m 的质量的大小 221/2 2 21/2b b x b b y b b [ (m r )+(m r )][ ( 7000)+(-4000)] m == r = 53.75 Kgbr得平衡质量b m 的方位为 b b y b b b x (m r )=arctan[]=arctan-1.75 (m r )α即b =150.26α︒解：根据动平衡条件有:以μw 作质轻积多边形图b 及图c ，由图得平衡基面Ⅰ： 平面基面 Ⅱ ：0313203132223344322211=+++=+++b Ⅱb ⅡbI bI r m r m r m r m r m r m r m r m145)(4.750/3710/6}(6.550/2810/2==⨯====⨯=⋅=b Ⅱb ⅡⅡb w b Ⅱb Ⅰb Ⅰb w b Ⅰkg r w m kg r w m θμθμ解：（1）根据一般机器的要求，可以取转子的平衡精度等级为G6.3，对应平衡精度A=6.3mm/s.(2)423000/,314.16/601000[]20.05[][]1520.05100.03nn r mm rad sAe m mr m e kg cmπωμω-=======⨯⨯=∙可求的两平衡基面I 及中的许用不平衡质径积为212112200[][]3020200100100[][]3010200100l m r mr g cml l l m r mr g cml l I I II II ==⨯=∙++==⨯=∙++（3）426000/min,628.32/60[]1000/10.025[][]1510.0251015n n r rad s e A mmr m e g cm πωωμ-=======⨯⨯=∙可求的两平衡基面I 及中的许用不平衡质径积为 212112200[][]1510200100100[][]155200100l m r mr g cm l l l m r mr g cm l l I I II II ==⨯=∙++==⨯=∙++解：如果使机构的惯性力趋于平衡，则连杆的质量'cm 为 ''342008100bc cbc m l m kg l ∙⨯=== 曲柄的质量m 1 为'''31()(84)1503650abc ac m m l m kg l +∙+⨯===。

1、是否加平衡轴，而不是平衡块！不平衡量如何规定较为理想经济！起原则是什么，有如何界定？2、2、，不平衡量意义是什么？半径具体是如何推算的？3、答：不平衡量实际应指不平衡力矩，也就是转子的质量(g)＊转子实际质量中心与理论中心的偏心距（cm），动平衡的值实际就是控制质量中心的许用偏心距。

4、确定许用偏心距就是根据曲轴的转速以及要求的动平衡精度来对照表格选取，相同精度下转速越高许用偏心距越小，所以曲轴的动平衡数值（g.cm）应该与曲轴重量及转速相关，而国内有些发动机厂对不同的曲轴设定一个固定的较小的动平衡值，而不管曲轴大小及转速，这从技术上的说不通的。

2 j6 J0 n* i. g3 I, f( G3 d5、如果不平衡值以g为单位，那么实际的不平衡值应该是g＊去重部位的回转半径，对于曲轴就是平衡块的半径。

曲轴定心与动平衡1 不平衡量的确定曲轴是发动机中高速回转部件，而曲轴由于不平衡产生的振动与其转速的平方成正比。

振动会导致轴承承受的负载增加、消耗的功率增加并降低轴承的寿命；振动增加工作时的噪声，使零件从总成上松动并产生疲劳失效等。

对高速旋转的零件进行动平衡的目的是消除或减小振动。

因此，曲轴平衡精度的高低对发动机的振动、运行平稳性及寿命都有很大的影响。

在加工轴颈前，曲轴需要进行端面和中心孔的加工。

因为中心孔是后续加工工序的主要工艺基准，它的精度对后续工序特别是对动平衡工序和各加工表面余量分布产生很大影响。

几何轴线是由支撑旋转体的两个轴颈的几何中心点所决定的轴线。

如图la所示，当旋转体完全对称时，质心将位于其轴线的中点，与几何中心重合，如果旋转体不受轴承限制，将围绕其几何轴线旋转；如图1b所示，在旋转体的中心部位上放置重块w，质心将发生改变，质量轴线将与几何轴线平行，但径向偏移一个距离，如果旋转体不受轴承约束，将绕质量轴线旋转；如图lc所示，如果重块w置于旋转体的一端，质心在径向和轴向均会发生偏移，偏移量与重块W的质量成比例关系。