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1、会计学1工学内燃机构造与设计平衡工学内燃机构造与设计平衡3.1 概述概述n n 发动机对其支架（基座）的作用力发动机对其支架（基座）的作用力n n单单个个曲曲柄柄连连杆杆机机构构对对于于机机体体的的作作用用力力是是与与NN、T T 和和K K 三三力力大大小小相相等而方向相反的力，也就是等而方向相反的力，也就是NN、T T*、K K和和P Pr r四力（四力（K K=K-P=K-Pr r）。）。第1页/共45页3.1 概述概述n n鉴鉴于于缸缸内内气气体体对对于于机机体体也也有有一一个个作作用用力力P Pg g向向上上作作用用于于缸缸盖盖底底面面，故故单单个个曲曲柄柄连连杆杆机机构构和和缸缸内
2、内气气体体对对于于机机体体的的共共同同作作用用结结果果是是使使机机体体受受到到一一个个沿沿气气缸缸中中心心线线方方向向的的力力X X，一一个个垂垂直直于于气气缸缸中中心心线线的的力力Y Y和和一一个个力力矩矩MMf f，其中，其中n n 力矩力矩MMf f叫做叫做“翻倒力矩翻倒力矩”n n化简，可得：化简，可得：式式中中表表明明，单单个个曲曲柄柄连连杆杆机机构构对对机机体体的的翻翻倒倒力力矩矩MMf f总总是是与与曲曲拐拐转转矩矩MM相相等等而而方向相反的。方向相反的。第2页/共45页3.1 概述概述X X、Y Y和和MMf f都是周期性变化的力和力矩。都是周期性变化的力和力矩。对多缸机来说，
3、每一气缸的曲柄连杆机构对机体作用着一对多缸机来说，每一气缸的曲柄连杆机构对机体作用着一个个X X(i)(i)、一个、一个Y Y(i)(i)和一个和一个MMf f(i)(i)（i i是气缸序号），则所有的是气缸序号），则所有的X X(i)(i)、Y Y(i)(i)和和MMf f(i)(i)有可能合成为两个方向的力有可能合成为两个方向的力X X、Y Y 和三个力矩和三个力矩MMx x、MMy y 和和MMz z。这些力和力矩只要存在，自然也都是周。这些力和力矩只要存在，自然也都是周期性变化的。期性变化的。如果机体固定在绝对刚性的支架（基座）上，则如果机体固定在绝对刚性的支架（基座）上，则上述各种力
4、和力矩以及发动机的重力就是发动机上述各种力和力矩以及发动机的重力就是发动机对基座的作用力和力矩。实际上发动机的支架总对基座的作用力和力矩。实际上发动机的支架总是有弹性的，尤其是汽车发动机。周期性变化的是有弹性的，尤其是汽车发动机。周期性变化的力和力矩会使发动机和支架发生振动。这样，发力和力矩会使发动机和支架发生振动。这样，发动机对支架的作用力就不仅是上述各力和力矩了，动机对支架的作用力就不仅是上述各力和力矩了，还要加上其各向振动的惯性力和惯性力矩。还要加上其各向振动的惯性力和惯性力矩。第3页/共45页3.1 概述概述n n 平衡的意义和平衡性分析方法平衡的意义和平衡性分析方法n n不不平平衡衡
5、的的危危害害：发发动动机机及及其其支支架架的的振振动动会会导导致致紧紧固固件件松松动动，个个别别零零件件过过载损坏，噪音，车辆乘员疲劳等等不良后果。载损坏，噪音，车辆乘员疲劳等等不良后果。n n完完全全平平衡衡的的发发动动机机：曲曲柄柄连连杆杆机机构构和和缸缸内内气气体体对对机机体体的的作作用用力力和和力力矩矩都都不存在，即不存在，即n n X X=0=0，Y Y=0=0n n M Mx x=0=0，MMy y=0=0，MMz z=0=0。就不存在来自发动机方面的激振源。就不存在来自发动机方面的激振源。n n实际上实际上MMz z=MM(i)(i)f f=曲轴总转矩曲轴总转矩MM 00，所以不
6、可能有上述意义上的完全平，所以不可能有上述意义上的完全平衡。只要其余四者都为零，一般就衡。只要其余四者都为零，一般就认为发动机完全平衡了认为发动机完全平衡了。第4页/共45页3.1 概述概述n n如如果果这这些些力力和和力力矩矩不不等等于于或或不不全全等等于于零零，则则需需判判断断其其大大小小是是否否超超过过了了可可以以容容许许的的限限度度，超超限限时时要要采采取取措措施施抵抵消消这这些些“不不平平衡衡的的”力力和和力力矩矩，使使发动机达到平衡。发动机达到平衡。n n进进行行发发动动机机平平衡衡性性分分析析的的目目的的，就就是是要要搞搞清清各各种种发发动动机机各各存存在在多多大大的的不不平平衡
7、衡力力和和力力矩矩，各各要要求求什什么么样样的的平平衡衡措措施施，从从而而为为设设计计选选型型和和具具体体结结构构设计提供这一方面的情况。设计提供这一方面的情况。n n分分析析曲曲柄柄连连杆杆机机构构各各P Pj j(i)(i)组组成成的的往往复复惯惯性性力力系系和和各各P Pr r(i)(i)组组成成的的旋旋转转惯惯性性力力系系，两两个个惯惯性性力力系系组组成成的的平平衡衡力力系系，其其主主向向量量和和主主矩矩都都等等于于零零，则则由由这这两两个个惯惯性性力力系系合合成成的的X X(i)(i)力力系系和和Y Y(i)(i)力力系系的的主主向向量量X X、Y Y 和和主主矩矩MMx x、MMy
8、 y 自自然然都都等于零。如果等于零。如果P Pj j力系和力系和P Pr r力系有主向量或主矩，就存在力系有主向量或主矩，就存在X X、Y Y 或或MMx x、MMy y。第5页/共45页3.1 概述概述n n分分析析发发动动机机的的平平衡衡性性就就归归结结为为分分析析其其往往复复惯惯性性力力系系和和旋旋转转惯惯性性力力系系的的平平衡衡性性，包包括括两两方方面面：惯惯性性力力系系的的平平衡衡性性和和扭扭矩矩(及及反反力力矩矩)的的均均匀匀性性，而而扭扭矩矩的的均均匀匀性性用用增增加加缸缸数数的的方方法法，使使点点火火均均匀匀来来控控制制扭扭矩矩不不均均匀匀系系数数，所所以以我我们们讨讨论论惯
9、惯性性力力系系的的平平衡衡问问题题，主主要要取取决决于于运运动动质质量量的的配配置置，所所以以惯惯性力系的平衡也称惯性质量平衡。性力系的平衡也称惯性质量平衡。n n分析方法分析方法就是空间力系向一点简化求其主向量和主矩，即就是空间力系向一点简化求其主向量和主矩，即n n（1 1）解解析析法法（计计算算法法），即即在在力力系系简简化化点点建建立立坐坐标标系系，算算出出各各惯惯性性力力向向量量在在坐坐标标轴轴上上的的投投影影之之和和可可得得主主向向量量，算算出出各各惯惯性性力力对对简简化化点点的的力力矩向量在坐标轴上的投影之和可得主矩。矩向量在坐标轴上的投影之和可得主矩。n n（2 2）图图解解法
10、法，即即作作出出简简化化到到一一点点的的力力向向量量多多边边形形和和力力矩矩向向量量多多边边形形，若若多多边边形形封封闭闭，则则主主向向量量和和主主矩矩为为零零，否否则则封封闭闭向向量量的的大大小小和和方方向向就就是是不平衡的主向量或主矩的方向。不平衡的主向量或主矩的方向。第6页/共45页3.1 概述概述n n主主要要采采取取图图解解分分析析，辅辅之之以以必必要要的的计计算算。本本章章中中的的分分析析举举例例一一律律针针对对等等缸缸间间距距的的等等P Pr r(i)(i)的的发发动动机机（有有少少数数发发动动机机因因各各曲曲拐拐的的曲曲柄柄臂臂设设计计形形状状和和尺尺寸不同，其各寸不同，其各P
11、 Pr r(i)(i)是不等的）。是不等的）。n n 关于平衡的一些概念关于平衡的一些概念n n内平衡和外平衡内平衡和外平衡n n发动机发动机的的不平衡力和力矩整个系统对外界支承的影响，称为外平衡。不平衡力和力矩整个系统对外界支承的影响，称为外平衡。n n对已外平衡的机器进行曲轴和机体内部所受负荷的平衡称为内平衡。对已外平衡的机器进行曲轴和机体内部所受负荷的平衡称为内平衡。n n静平衡和动平衡静平衡和动平衡n n静静平平衡衡就就是是质质量量系系统统旋旋转转时时离离心心力力合合力力等等于于零零，即即系系统统的的质质心心(重重心心)位位于于旋转轴线上。可用静态来检查质心是否偏离轴线，故叫静平衡。旋
12、转轴线上。可用静态来检查质心是否偏离轴线，故叫静平衡。第7页/共45页3.1 概述概述n n动动平平衡衡是是指指系系统统旋旋转转时时不不但但旋旋转转惯惯性性力力合合力力等等于于零零，而而且且合合力力矩矩也也等等于于零零，达达到到完完全全平平衡衡。静静平平衡衡而而动动不不平平衡衡的的系系统统旋旋转转时时会会给给支支承承造造成成附附加加动载荷。动载荷。第8页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n 旋转惯性力系的平衡性分析旋转惯性力系的平衡性分析n n三拐曲轴三拐曲轴n n平衡分析平衡分析第9页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析四拐空
13、间曲轴平衡分析四拐空间曲轴平衡分析第10页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析五拐曲轴平衡分析五拐曲轴平衡分析第11页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n nL Lr r 逆时针转逆时针转9090 就是就是 L Lr r。n n结论：结论：n n求求旋旋转转惯惯性性力力系系主主向向量量和和主主矩矩,取取最最后后一一个个气气缸缸中中心心线线与与曲曲轴轴轴轴线线的的交交点点为为力力系系的的简简化化点点，作作向向量量多多边边形形。任任一一力力系系的的主主向向量量的的大大小小和和方方向向与与所所取取的的力力系系简简化化点点位位置置无无关关，
14、而而如如果果主主向向量量为为零零，则则主主矩矩的的大大小小和和方方向向也也与与力力系系简简化化点点的选择无关。的选择无关。第12页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n对对于于大大多多数数的的四四冲冲程程发发动动机机,缸缸数数大大于于或或等等于于4 4的的具具有有镜镜面面对对称称的的曲曲轴轴，也也就就是是说说缸缸数数为为缸缸的的曲曲轴轴，它它们们的的旋旋转转惯惯性性力力为为零零，力力矩矩也也为为零零，达达到到动动平平衡衡。大大多多数数二二冲冲程程发发动动机机的的曲曲轴轴，因因为为它它们们不不具具有有镜镜面面对对称称的的结结构构，所所以以它它是是动动不平衡的。不
15、平衡的。第13页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n 往复惯性力系的平衡性分析往复惯性力系的平衡性分析n n一次和二次一次和二次往复惯性力的往复惯性力的“旋转向量旋转向量”n n因因只只分分析析往往复复惯惯性性力力系系的的平平衡衡性性，所所以以规规定定P Pj j向向上上为为正正，向向下下为为负。负。n n记记 C=mC=mj jr r 2 2往复惯性力系数往复惯性力系数,n nP Pj j=Ccos=Ccos 一一次次往往复复惯惯性性力力,可可看看成成是是一一个个方方向向和和角角速速度度均均与与曲拐相同的旋转向量曲拐相同的旋转向量C C在气缸中心线方向（在
16、气缸中心线方向（x x向）的投影。向）的投影。n nP Pj j=CcosCcos22二二次次往往复复惯惯性性力力,可可看看成成是是一一个个比比曲曲拐拐超超前前一一倍倍转角而角速度比曲拐快一倍的旋转向量转角而角速度比曲拐快一倍的旋转向量 C C在在x x轴上的投影。轴上的投影。第14页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n对多缸机的分析：每一单元曲柄连杆机构的对多缸机的分析：每一单元曲柄连杆机构的P Pj j(i)(i)和和P Pj j(i)(i)的对应旋转向量的对应旋转向量C C(i)(i)和和 C C(i)(i)，画出曲柄图，其中，画出曲柄图，其中各各C
17、C(i)(i)的方向总与的方向总与i i号曲拐的方向一致，而各号曲拐的方向一致，而各 C C(i)(i)的方的方向则总比向则总比i i号曲拐超前一倍转角。号曲拐超前一倍转角。n n 1i 1i为第一曲拐与第为第一曲拐与第i i曲拐间的夹角曲拐间的夹角n n第一曲拐的转角为第一曲拐的转角为 时往复惯性力为时往复惯性力为n n第第i i个曲柄连杆机构的往复惯性力为个曲柄连杆机构的往复惯性力为第15页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n一一次次曲曲柄柄图图、二二次次曲曲柄柄图图（把把各各曲曲拐拐之之间间的的夹夹角角加加大一倍）大一倍）第16页/共45页3.2 单列
18、式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n往复惯性力系主向量和主矩的图解分析法往复惯性力系主向量和主矩的图解分析法n n因因 ，所所以以分分析析P Pj j力力系系的的平平衡衡性性就就是是分分别别分分析析P Pj j力力系系和和P Pj j 力力系系的的平平衡衡性性。P Pj j(i)(i)和和P Pj j(i)(i)各各是是旋旋转转向向量量C C(i)(i)和和 C C(i)(i)在在气气缸缸中中心心线线上上的的投投影影，所所以以先先求求出出“CC力力系系”和和“C C力力系系”的的主主向向量量R Rc c和和R R c c，主主矩矩L Lc c和和L L c c，然然后后将将R R
19、c c和和R R c c向向气气缸缸中中心心线线方方向向（x x向向）投投影影，就就可可得得P Pj j力力系系的的主主向向量量R Rj j和和P Pj j力力系系的的主主向向量量R Rj j，将将L Lc c和和L L c c向向垂垂直直于于气气缸缸中中心心线线平平面面方方向向（y y向向）投投影影，则则可可得一次和二次往复惯性力系的主矩得一次和二次往复惯性力系的主矩L Lj j和和L Lj j。第17页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n当当R Rc c和和L Lc c各在各在C C(1)(1)和和MMC C(1)(1)旋转方向的前方时，旋转方向的前方时
20、，和和 L L为正，反之为负。为正，反之为负。n n当当R R c c和和L L c c各各在在 C C(1)(1)和和MM C C(1)(1)旋旋转转方方向向的的前前方方时时，和和 L L为为正正，反反之之为为负。负。第18页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析第19页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n前前述述机机体体所所受受的的力力X X、Y Y、MMx x 和和MMy y 与与各各惯惯性性力力系系主主向向量量和和主主矩矩的的关系是关系是n n若干单列式发动机平衡性之比较若干单列式发动机平衡性之比较n n平衡特性系数平衡特
21、性系数n n旋旋转转惯惯性性力力系系的的主主向向量量和和主主矩矩，以以及及往往复复惯惯性性力力系系的主向量极值和主矩极值都可以表示为：的主向量极值和主矩极值都可以表示为：第20页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n nk k值叫做值叫做“平衡特性系数平衡特性系数”或或“不平衡惯性力（力矩）系数不平衡惯性力（力矩）系数”n nk kr r旋转惯性力不平衡系数，旋转惯性力不平衡系数，k kLrLr旋转惯性力矩不平衡系旋转惯性力矩不平衡系数，数，n nk k一次往复惯性力不平衡系数，一次往复惯性力不平衡系数，k k二次往复惯性力不平衡二次往复惯性力不平衡系数，系数，n
22、 nk kL L一次往复惯性力矩不平衡系数，一次往复惯性力矩不平衡系数，k kL L二次往复惯性力矩不二次往复惯性力矩不平衡系数平衡系数n n对于等缸间距等对于等缸间距等P Pr r(i)(i)的单列式发动机，的单列式发动机，k kr r=k=k，k kLrLr=k kL L，可把，可把k kr r和和k k统统称为一次惯性力不平衡系数，把称为一次惯性力不平衡系数，把k kLrLr和和k kL L统称为一次惯性力矩不平衡系统称为一次惯性力矩不平衡系数数第21页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n 第22页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机
23、的平衡性分析第23页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n旋向相反或旋向相反或n n曲柄图成镜曲柄图成镜n n象对称，系象对称，系n n数相同而数相同而 n n值符号相反值符号相反。第24页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n单列式发动机平衡程度的预先评价单列式发动机平衡程度的预先评价n n发发动动机机能能容容许许多多大大的的不不平平衡衡力力和和力力矩矩，须须根根据据实实际际表表现现的的振振动动情情况况和和使使用用要要求求来来决决定定，但但在在设设计计阶阶段段需需要要有有一一个个大大致致的的预预先先评评价价，来来比比较较不不
24、同同方方案案在在平平衡衡性性上上的的相相对对好好坏坏，判判断断一一下下需需采采取取那那些些平平衡衡措措施。施。n n对发动机提出四条假设条件：对发动机提出四条假设条件：n n假定发动机以弹性支承固定在绝对刚性的支座上，假定发动机以弹性支承固定在绝对刚性的支座上，n n假定发动机在四个方向的振动彼此之间无影响，假定发动机在四个方向的振动彼此之间无影响，n n假定发动机是一个均质长方体，重心在长方体中点，假定发动机是一个均质长方体，重心在长方体中点，n n假定发动机在给定的假定发动机在给定的 下同时发生各种共振。下同时发生各种共振。第25页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平
25、衡性分析n n定义发动机前、后端的最大相对垂直振幅、最大相对水平振幅为定义发动机前、后端的最大相对垂直振幅、最大相对水平振幅为n n mme e是是发发动动机机的的总总质质量量，是是曲曲轴轴角角速速度度，L L、H H和和B B各各是是发发动动机机的的总总长度、总高度和总宽度（只计主体部分），长度、总高度和总宽度（只计主体部分），D D是缸径。是缸径。n n两个无因次系数越小，发动机的平衡程度越高。两个无因次系数越小，发动机的平衡程度越高。n n当当两两系系数数都都小小于于0.0020.002，认认为为平平衡衡程程度度很很好好，当当两两系系数数都都大大于于0.010.01，则则认认为为平平衡衡
26、很很差差，必必须须采采取取平平衡衡措措施施把把某某些些惯惯性性力力主主向向量量或或主主矩矩抵抵消掉，以改善平衡程度。消掉，以改善平衡程度。第26页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n单列多缸机曲柄图的选择单列多缸机曲柄图的选择n n曲曲轴轴各各曲曲拐拐的的排排列列情情况况，既既决决定定了了发发动动机机的的平平衡衡特特性，又决定了可能的气缸工作顺序。性，又决定了可能的气缸工作顺序。n n要求考虑如下：要求考虑如下：n n平平衡衡性性要要好好，最最好好不不需需要要采采取取平平衡衡措措施施或或只只需需采采用用较较简简单单的平衡措施的平衡措施;n n发发火火间间隔隔
27、均均匀匀，且且相相邻邻的的两两次次发发火火宜宜发发生生在在距距离离较较远远的的两两个气缸个气缸;n n在在采采用用脉脉冲冲式式废废气气涡涡轮轮增增压压的的柴柴油油机机中中，共共用用一一根根排排气气管管的的几几个个气气缸缸至至少少应应间间隔隔240240 发发火火（四四冲冲程程机机）或或间间隔隔120120 发火（二冲程机）发火（二冲程机）;n n在在某某些些情情况况下下通通过过改改变变各各缸缸工工作作顺顺序序可可使使曲曲轴轴轴轴系系扭扭转转振振动减轻。动减轻。n n单单列列八八缸缸四四冲冲程程机机多多做做成成V V型型机机用用于于汽汽车车上上，六六缸缸机机做做成成脉脉冲冲增增压压用用于于载载重
28、重车车上上，汽汽车车发发动动机机多多用用单单列四缸及六缸四冲程机。列四缸及六缸四冲程机。第27页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n发动机的发动机的“内平衡内平衡”特性特性n n内内平平衡衡的的目目的的是是尽尽可可能能减减少少各各个个P Pr r(i)(i)、P Pj j(i)(i)所所引引起起的的曲曲轴轴和和机机体体的的内内弯矩。弯矩。n n各各个个P Pr r(i)(i)、P Pj j(i)(i)所所引引起起的的内内弯弯矩矩将将使使曲曲轴轴产产生生周周期期性性的的弯弯曲曲变变形形，既既增加轴承载荷，又引起机体振动。增加轴承载荷，又引起机体振动。n n由由
29、图图2-152-15得得出出，增增加加主主轴轴承承数数目目可可以以限限制制曲曲轴轴变变形形，减减少少曲曲轴轴弯弯矩矩，但但同同时时使使机机体体所所受受弯弯矩矩增增大大，若若曲曲轴轴上上装装平平衡衡重重，曲曲轴轴和和机机体体的的弯弯矩才都能减少。矩才都能减少。n n曲曲拐拐的的排排列列方方案案不不仅仅决决定定发发动动机机的的外外平平衡衡特特性性，也也影影响响机机体体、曲曲轴轴的的内内弯弯矩矩，要要评评价价不不同同曲曲柄柄图图在在内内平平衡衡方方面面的的优优劣劣，可可取取机机体体或或曲曲轴最大内弯矩来比较。轴最大内弯矩来比较。第28页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分
30、析第29页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n求求曲曲轴轴的的最最大大内内力力矩矩：假假定定曲曲轴轴为为简简支支直直梁梁，求求由由P Pr r(i)(i)产产生生的的最最大大弯弯矩矩即即为为最最大大内内力力矩矩。（因因机机体体横横向向平平面面的的抗抗弯弯截截面面模模数数比比气气缸缸中中心心线线平平面面的的小小，往往复复惯惯性性力力作作用用在在气气缸缸中中心心线线平平面面，与与机机体体横横向向弯弯曲曲振振动动关关系系不不大大，所所以以讨讨论论内平衡问题通常只考虑旋转惯性力引起内平衡问题通常只考虑旋转惯性力引起n n的内力矩及消减。）的内力矩及消减。）n n一次
31、内力矩系数一次内力矩系数k kN N：n n对具有相同外平衡特性的对具有相同外平衡特性的n n几种曲柄图，应选用内力几种曲柄图，应选用内力n n矩系数较小的一种。矩系数较小的一种。第30页/共45页3.2 单列式发动机的平衡性分析单列式发动机的平衡性分析n n两种八缸机的曲柄排列两种八缸机的曲柄排列n n发火顺序发火顺序1-6-2-5-8-3-7-41-6-2-5-8-3-7-4的的n n曲柄排列优于发火顺序为曲柄排列优于发火顺序为n n1-7-4-6-8-2-5-31-7-4-6-8-2-5-3的曲柄排列。的曲柄排列。第31页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n
32、n旋转惯性力系的平衡方法旋转惯性力系的平衡方法n n 利用平衡重达到外平衡利用平衡重达到外平衡n n旋旋转转惯惯性性力力系系主主向向量量或或主主矩矩不不为为零零时时，则则加加平平衡衡重重予予以以平平衡衡，使使平平衡衡重重的旋转惯性力和合力或合力矩等于不平衡的主向量或主矩。的旋转惯性力和合力或合力矩等于不平衡的主向量或主矩。第32页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n三缸机的平衡三缸机的平衡n n平衡方法：平衡方法：n n逐个平衡和整体平衡。逐个平衡和整体平衡。第33页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n特点：特点：n n两两种种平
33、平衡衡方方法法都都能能达达到到外外平平衡衡，但但所所需需平平衡衡重重的的质质量量不不一一样样，对对轴轴承承载载荷荷的的影影响响也也不不一一样样。逐逐个个平平衡衡方方案案能能最最大大程程度度地地减减轻轻轴轴承承载载荷荷，相相应应减减轻轻曲曲轴轴和和机机体体的的弯弯矩矩，但但所所需需平平衡衡重重的的质质量量最最大大，整整体体平平衡衡方方案案所所需需平平衡衡重重的的质质量量最最少，但机体受力情况较少改善。少，但机体受力情况较少改善。第34页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n当发动机曲轴较长时，可以分段进行平衡。当发动机曲轴较长时，可以分段进行平衡。第35页/共45页
34、3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n 利用平衡重减轻主轴承（轴颈）载荷和内力矩利用平衡重减轻主轴承（轴颈）载荷和内力矩n n对对已已平平衡衡的的曲曲轴轴再再设设置置平平衡衡重重，目目的的是是减减轻轻主主轴轴承承（轴轴颈颈）的的载载荷荷和内力矩。要求所加的平衡重的离心力所构成的力系是平衡的。和内力矩。要求所加的平衡重的离心力所构成的力系是平衡的。n n四冲程六缸机曲轴四冲程六缸机曲轴n n平衡重的布置平衡重的布置第36页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n四冲程六缸机曲轴四冲程六缸机曲轴n n平衡重的布置平衡重的布置第37页/共45页3.3
35、单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n平衡重质量及主轴承载荷平衡重质量及主轴承载荷第38页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n往复惯性力系的平衡方法往复惯性力系的平衡方法n n单缸机往复惯性力的平衡单缸机往复惯性力的平衡n n双轴平衡系统双轴平衡系统n nP Pj j的平衡的平衡双轴，一轴上有两个双轴，一轴上有两个mm，mm的离心力的离心力的水平方向投影互相抵消，则纵向的水平方向投影互相抵消，则纵向n nP Pj j的平衡的平衡n n完全平衡了一次、二次往复惯性力完全平衡了一次、二次往复惯性力第39页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动
36、机的平衡方法n n单轴平衡机构单轴平衡机构n n只平衡一次往复惯性力只平衡一次往复惯性力n n省去一根同曲轴同向旋转的平衡轴，省去一根同曲轴同向旋转的平衡轴，而将平衡重安装在曲轴上，共设置四块而将平衡重安装在曲轴上，共设置四块平衡重。平衡重。n n设计时应使设计时应使e e1 1,e,e2 2尽可能小。尽可能小。第40页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n 四四缸缸机机旋旋转转惯惯性性力力和和往往复复惯惯性性力力及及力力矩矩的的平衡平衡第41页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法n n影响发动机实际平衡性的诸因素影响发动机实际平衡性的诸
37、因素n n实实际际发发动动机机由由于于毛毛坯坯制制造造和和加加工工尺尺寸寸误误差差以以及及材材质质密密度度不不均均使使各各缸缸的的P Pr r(i)(i)、C C(i)(i)不绝对一致，所以要采取措施限制这种误差造成的不平衡量：不绝对一致，所以要采取措施限制这种误差造成的不平衡量：n n对曲轴、连杆、缸心距等尺寸规定严格的公差对曲轴、连杆、缸心距等尺寸规定严格的公差;n n对活塞质量、连杆大小头质量要严格控制，分组装配对活塞质量、连杆大小头质量要严格控制，分组装配;n n对对曲曲轴轴飞飞轮轮组组件件进进行行动动平平衡衡，采采用用去去重重的的方方法法使使不不平平衡衡质质径径积积降降到到许许用值以下。用值以下。第42页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法第43页/共45页3.3 单列式发动机的平衡方法单列式发动机的平衡方法第44页/共45页感谢您的观看。第45页/共45页