基于SolidWorks的偏心軸配重

伊大寶

【摘要】 在機(jī)械制造業(yè)迅猛發(fā)展的現(xiàn)在，對(duì)所加工產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，因此選用合理的加工方式以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確的計(jì)算可以有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量。本文主要利用Solidwords制圖軟件的強(qiáng)大功能針對(duì)各種類偏心問(wèn)題進(jìn)行分析與精確計(jì)算，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的動(dòng)平衡，保證被加工零件的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，提高被加工零件的表面質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 Solidwords 偏心分析與計(jì)算 配重

一、偏心軸示例

1、偏心軸尺寸如圖所示：

2、設(shè)計(jì)要求：材質(zhì)45#鋼，∮110（+0.025，+0.003）處與軸承配合，光潔度0.8，圓跳度小于0.05mm，∮90（+0.025，+0.003）光潔度0.8，

3、工件特點(diǎn)：偏心軸總長(zhǎng)2137mm，此軸有兩處偏心，主要偏心部分外圓∮175mm，長(zhǎng)度1745mm。以∮110的軸線為參考軸心，∮175軸線相對(duì)偏心量為22.5mm，∮90（軸頭部位）軸線相對(duì)偏心量為5.5mm。

二、偏心問(wèn)題分析

傳統(tǒng)加工方法：加工∮110的偏心部位時(shí)，前期需按∮110處粗加工的外圓找正，打出中心孔，通過(guò)降低車床主軸轉(zhuǎn)速（30-50轉(zhuǎn)/分）、進(jìn)給量（0.05-0.10mm）和切削深度（2-3mm），來(lái)防止工件因工件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離心力大而造成的危險(xiǎn)，但由于轉(zhuǎn)速底，將會(huì)使工件的光潔度差，也使得工件的公差及圓跳度無(wú)法達(dá)到要求，同時(shí)由于磨床上頂尖的承載能力有限，工件的離心力太大，無(wú)法在磨床上加工。用傳統(tǒng)方法加工出的工件不僅需要較長(zhǎng)得時(shí)間，而且質(zhì)量無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。解決方案：在相對(duì)偏心部位關(guān)于軸線對(duì)稱的位置處增加質(zhì)量，使得重心移向軸線并在軸線上，零件在高速旋轉(zhuǎn)下仍能保持動(dòng)平衡。

三、偏心軸偏心部分配重的設(shè)計(jì)及計(jì)算

1、要滿足設(shè)計(jì)要求，需將工件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離心力大的問(wèn)題解決，即給偏心軸配重，配重時(shí)需計(jì)算出配重塊的準(zhǔn)確重量及配重塊位置。

2、配重塊位置的確定。生產(chǎn)中由于機(jī)床自身性能、工件特點(diǎn)等原因，無(wú)法在卡盤上配重，同時(shí)卡盤上配重將會(huì)出現(xiàn)工件雖然在整體上處于平衡，但局部的不平衡會(huì)導(dǎo)致工件兩端反方向的擺動(dòng)，所以配重塊盡量均勻分布在軸身處，考慮到輔助成本及合理配重，配重塊設(shè)計(jì)為三塊，重心處一塊，兩端各一塊。

3、基于SolidWorks對(duì)偏心軸重心的計(jì)算

（1）利用SolidWork三維制圖工具做出偏心軸的三維效果圖。

（2）以∮110軸線為軸心，切除∮127的圓柱，剩余部分便是偏心部分（端部∮90偏心量小，可以忽略不計(jì)，若要考慮，可重新核定切去圓柱部分的直徑）。

（3）利用SolidWorks強(qiáng)大的計(jì)算功能，可計(jì)算出其重心的準(zhǔn)確位置，將∮110圓柱體軸線正中心確定為原點(diǎn)，方向如圖所示：

偏心部分的參數(shù)計(jì)算結(jié)果：密度 = 0.078 克/立方毫米；

質(zhì)量 = 149198.40 克；

重心坐標(biāo) （ 毫米 ）： X = 0.00 ，Y = -46.81，Z = 0.00；

根據(jù)現(xiàn)有已知條件，可以求出偏心部分相對(duì)∮110軸線的力臂為46.81，力矩=149.1984kg*9.8N/ kg*0.04681=68.443N*m。

（4）合理設(shè)置配重塊的外形及重量。車床操作者提出無(wú)法保證直徑110的公差、圓跳度及光潔度。隨后，我組織車床（C650及CW6163）和磨床操作水平較高的操作者共同討論加工方案，由于偏心量太大，轉(zhuǎn)動(dòng)很不穩(wěn)定，偏心部分所處位置不同時(shí)的轉(zhuǎn)速差距大，頂尖顫動(dòng)量大，一致認(rèn)為無(wú)法加工出要求如此高的工件。為保證我廠的聲譽(yù)和利益，我潛心專研，找出問(wèn)題的根本原因—偏心量太大，并想出解決此問(wèn)題的方案—給軸身配重，達(dá)到補(bǔ)充重量使軸整體保持平衡狀態(tài)。但配重塊的位置如何分布以及配重塊的重量如何確定，是解決實(shí)際問(wèn)題的關(guān)鍵，下面將我使用的計(jì)算方法說(shuō)明如下：1、用solidworks三維作圖軟件做出偏心軸的偏心部分，

密度 = 0.0078 克/立方毫米

質(zhì)量 = 105993.38 克

體積 = 13588895.22 立方毫米

表面積 = 974938.52 毫米^2

重心 ： （ 毫米 ）

X = -69.50 Y = 0.00 Z = -872.50

慣性主軸和慣性力矩 ： （ 克 * 平方毫米 ）由重心決定。

Ix = （0.00， 0.00， 1.00） Px = 317806268.30

Iy = （0.00， -1.00， 0.00） Py = 26949252211.82

Iz = （1.00， 0.00， 0.00） Pz = 27160637440.05

慣性張量 ： （ 克 * 平方毫米 ）

由重心決定，并且對(duì)齊輸出的坐標(biāo)系。

Lxx = 27160637440.05 Lxy = -0.00 Lxz = 0.00

Lyx = -0.00 Lyy = 26949252211.82 Lyz = 0.00

Lzx = 0.00 Lzy = 0.00 Lzz = 317806268.30

慣性張量： （ 克 * 平方毫米 ）

由輸出座標(biāo)系決定。

Ixx = 107848762515.40 Ixy = -0.00 Ixz = 6426935870.93

Iyx = -0.00 Iyy = 108149292821.83 Iyz = -0.00

Izx = 6426935870.93 Izy = -0.00 Izz = 829721802.97

參 考 文 獻(xiàn)

[1]《金屬切削原理與刀具》機(jī)械工業(yè)出版社，陸劍中、周志明主編2012年6月第一版

[2]《機(jī)械加工技能訓(xùn)練》華東師范大學(xué)出版社，梁勇、顧宗林主編2013年8月第一版

[3]《機(jī)械制造工藝學(xué)》機(jī)械工業(yè)出版社，陳明主編2015年8月第一版