曲轴车拉自动动平衡若干关键问题的研究

摘要

曲轴是发动机最重要的机件之一。曲轴的结构参数和加工工艺水平不仅影响着整机的尺寸和重量，而且在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。曲轴的破坏事故可能引起发动机其他部件的严重损坏。因此，提高和改进曲轴的加工水平是发动机制造业不断发展的迫切需要。在曲轴连杆轴颈加工中，车拉机床以其高效高质量应用得越来越多。 本文针对目前国内制造的数控曲轴车拉机床，由于动平衡问题没有很好解决，致使转速过低，工件表面加工质量差的弊端，进而研究开发具有在线自动动平衡系装置的系统所涉及到的一些关键问题进行研究。本文对自动动平衡装置、自动平衡头设计、平衡头的供电方案、传感器的选用以及不平衡量幅值和相位的计算进行了深入的研究。概括起来主要有以下几个方面： (1)通过对曲轴的结构特点和组成介绍、制造技术现状及工艺进展的比较，讨论了曲轴在数控车拉机床上的装夹方案。结合此装夹方案，设计自动动平衡装置的安装位置并对动平衡头进行设计讨论，研究了动平衡头的供电问题。 (2)分析了自动动平衡的主要难点和关键技术。采用了初始动平衡和在线自动平衡两种应对方案。初始动平衡是对加工前的曲轴进行最初的平衡，同一型号的曲轴工件只需做一次人工调整配重质量的位置。其过程是，在慢转速下，测量机床主轴系列(含夹具和工件)的振动信号，运用动平衡理论进行不平衡质量计算之后，在两端的夹具上分别加上合适的配重质量。在线自动动平衡是由计算机控制，在机床切削加工过程中实时进行，用以解决由于毛坯形状不规则，致使加工过程中造成的新的动不平衡问题。 (3)介绍了振动信号的采样以及数字处理，通过影响系数法，对系统进行标定，进而计算出振幅相位与不平衡量的计算关系。 本文研究的内容，对于提高数控曲轴车拉机床的加工质量，具有重要的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.2自动动平衡研究的意义

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容和研究思路

1.5论文内容安排

第2章曲轴车拉加工工艺

2.1曲轴的组成及结构特点

2.2曲轴的主要技术指标

2.3曲轴的制造技术

2.4曲轴加工工艺

2.5小结

第3章自动动平衡

3.1动平衡及自动动平衡概述

3.2自动平衡的力学原理

3.3自动动平衡控制策略

3.4曲轴车拉加工时动平衡的意义

3.5小结

第4章曲轴车拉加工动平衡处理方案

4.1初始动平衡

4.2曲轴加工时在线动平衡方案设计

4.3平衡头结构设计

4.4控制信号传递研究

4.5平衡头供电方案讨论

4.6小结

第5章不平衡量的处理

5.1测试系统组成

5.2振动传感器

5.3转速传感器

5.4振动信号的处理

5.5不平衡量幅值与相位计算

5.6小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的论文