师帅楠 谢亮 常江 赵清旭 李全帅 郝明星

摘要：以某单缸机为研究对象，对往复运动产生的惯性力进行不平衡量计算，由此推导出平衡轴的平衡量。根据平衡轴实际安装空间，通过三维建模得出平衡轴的外形并计算出平衡量。两相比较，确定了平衡轴的设计方案。经过有限元分析验证，所设计的平衡轴强度及可靠性均满足要求。

关键词：单缸机;平衡轴;有限元分析

中图分类号：TK403                                   文獻标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）02-0009-03

0  引言

单缸机在运转过程中，活塞往复运动速度并不均匀。当活塞运行至上止点或下止点时，速度为零;在上、下止点中间位置时，速度最大。由于活塞在缸内做往复运动，必然会在活塞、活塞销、连杆处产生较大的惯性力，从而使单缸机产生较大的振动，尤其是转速越高，表现的越发明显。虽然连杆的配重可以平衡一部分惯性力，但想要尽可能的解决振动问题，单缸机需要设计平衡轴来解决机体内活塞、活塞销、连杆等部件在往复循环中所产生的惯性力。平衡轴是一根装有偏心平衡重并随曲轴同步旋转的轴，通过平衡重旋转时产生的反向振动力使单缸机获得较好的平衡效果，降低机体振动。

1  概述

本文所提到的单缸机为科研试验用的验证机，主要方向为功率提升。原单缸机为十多年前设计，在设计时未能充分考虑拆卸、维护、更换等方面因素，其平衡轴平衡重旋转半径较大，在维护、更换时需错开相应的角度才能取出;且平衡重质心与缸套中心不在同一条直线，这样会造成平衡轴旋转时产生的离心力不能较好的平衡往复惯性力。……