三维实体造型法在柴油机平衡和曲轴动平衡计算分析中的应用

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三维实体造型法在柴油机平衡和曲轴动平衡计算分析中的应用1 前言
曲轴是内燃机的关键零件 ， 当曲轴的不平衡量过
大时 ，引起发动机的振动和噪声加大 ，严重地影响其运
转性能 ，同时还会加快轴承等的磨损 ，从而降低发动机
的使用寿命。因此在曲轴设计阶段 ， 应对曲轴进行动
平衡计算 ，根据计算结果对曲轴结构参数加以改进 ，以
尽量减小不平衡量 ; 在制造阶段 ，还应进行曲轴动平衡
试验 ，并根据平衡机实测数据进行不平衡校正 ，调整曲
轴的质量分布 ，使各校正面上的不平衡量降低到许用
范围内。
过去在进行曲轴动平衡计算时 ， 对于形状复杂的
曲柄部分 ，通常是采用人工图解法计算其体积、质量和
质心 ，即将曲柄划分成若干为近似规则形状的小部分 ，
先分别计算出各部位的体积、质心 ，再将各部分迭加后
得到整个曲柄的体积、质量和质心。由于人工图解存
在着作图误差 ，很难保证计算精度 ，而曲轴不平衡质量
主要是由各曲拐产生 ， 这样对后期动平衡计算结果将
产生很大影响。随着计算机图形技术的日益发展 ， 对
实物的三维造型已越来越简单。通过三维作图软件的
附加计算 ，可方便地了解实体的各方面特征参数 ( 如体
积、质量、质心、惯性矩等) 。国内外出现的三维造型作
图软件已很多 ， 常用的有 Pro P E、 AutoCAD 、 MDT 等。这
些软件在三维实体造型的方法上大同小异 ， 只是各自
的侧重点和实用功能强弱不同 ， 当然对计算机硬件环
境的要求也不尽相同。本文利用普遍使用的 AutoCAD
软件对 295 直喷式柴油机曲轴进行三维实体造型 ， 论
述了三维实体造型法的-般方法 ， 事实证明大大简化
了曲轴动平衡的计算过程 ， 提高了计算精度和设计效
率。
2 三维实体造型法的原理和曲轴的三
维造型
211 三维实体造型法的基本原理
以 AutoCAD 为例 ， 其三维实体造型功能自 Auto2
CAD R12 版本以后不断得到加强。在 R12 版本以后的
AutoCAD 软件上 ， 我们可以方便地利用其三维实体造
型 ( Solid Modeling ) 功能绘制各种形状复杂的实物三维
立体图形。实体三维造型时 ， 绘图者先绘制出简单的