[发明专利]高速插齿机主运动惯性力自动全平衡设计方法

说明书

本发明公开了一种高速插齿机主运动惯性力自动全平衡设计方法。其特征在于，揭示了插齿机主运动即曲柄连杆滑块机构惯性力全平衡设计方法，推导出了惯性力全平衡时曲柄上增加平衡块质量的计算公式，实现了曲柄长度任意调整时惯性力全平衡的目的，在高速插齿机实际工业应用中获得了很好的动平衡效果。

技术领域

本发明涉及一种高速插齿机主运动惯性力自动全平衡设计方法，特别涉及高速插齿机曲柄连杆滑块机构不同曲柄偏心长度时实现全自动惯性力平衡的方法，属于插齿机技术领域。

背景技术

近年来，随着电动工具行业以及汽车工业的迅猛发展，小齿宽的齿轮零件需求迅猛增长，这类零件特别适合在插齿机床上大批量生产，为了降低成本和提高生产效率，高速插齿机的应用越来越广泛。目前国内插齿机实际高速运用中零件精度达不到要求且机床极不稳定，与国外机床还有一定的差距，以致国内插齿机滑块每分钟的行程次速不高，效率低下，满足不了厂家对插齿机高效、高稳定、高精度的要求，长期依靠进口国外高速插齿机。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高速插齿机主运动惯性力自动全平衡设计方法，在分析高速插齿机曲柄连杆滑块机构原理基础上，获得曲柄连杆滑块机构惯性力计算公式，进而建立曲柄连杆滑块机构全平衡设计方法，按此方法来设计高速插齿机主运动平衡装置，以实现高速插齿机惯性力的自动平衡。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：高速插齿机主运动惯性力自动全平衡设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：通过对对心正置曲柄滑块机构进行动力学分析，建立该机构滑块的位移S、速度V和加速度α₃的数学模型，分别为：

α₃＝Rω²(cosα+λcos2α) (3)

式中：λ＝R/L；R为曲柄长度；ω为曲柄等速旋转角速度；α为转角；L为连杆长度；

步骤二：根据使惯性力保持不变的质量静代换法将曲柄的质量M₁用集中于曲柄中心的O点和连杆的末端A点的两个集中质量M_o1、M_A1代替；连杆的质量M₂用集中于连杆的末端A点和连杆的另一末端B点的两个集中质量M_A2、M_B2代替；

步骤三：建立曲柄、连杆、滑块构件产生的惯性力表达式，曲柄定轴旋转只存在沿径向的向心惯性力F_A，滑块作平面运动，故其惯性力为F_B，即：

F_A＝m_ARω² (4)

F_B＝m_BRω²(cosα+λcos2α) (5)

由于往复质量的二阶惯性力是无法平衡的，同时插齿机曲柄连杆滑块机构的主运动中λ值小于0.1，为计算方便暂不考虑，将其忽略，则：

F_B＝m_BRω²(cosα+λcos2α)≈m_BRω²cosα (6)

步骤四：通过在曲柄的反方向增加质量块以及增加两个平衡轴实现曲柄连杆滑块机构惯性力的全平衡；

步骤五：通过平衡结构设计，增加偏心轴以及平衡质量块调整机构，实现曲柄不同偏心时均实现自动平衡。

所述步骤二中质量静代换方法具体为：