单轴平衡法在摩托车发动机设计中的应用

摩托车发动机通过曲柄连杆机构,将活塞在气缸内的往复运动转变为曲柄的旋转运动。在工作过程中曲轴、连杆、活塞等部件将产生周期性变化的旋转惯性力和往复惯性力,引起发动机受力不平衡,造成了整车的振动、噪声等一系列问题,如何消除这种不平衡力带来的影响具有很重要的意义。本文通过对比几种平衡方法对摩托车发动机平衡进行了分析。研究表明采用单轴平衡法对发动机进行动平衡处理,其设计过程较为方便,也是目前使用最广泛的。采用单轴平衡后,理论上采用单轴平衡法可完全消除一阶往复惯性力和旋转惯性力。     

单缸发动机曲柄连杆机构惯性力参数调整研究

主轴倾角和不平衡率是控制曲柄连杆机构惯性力对发动机振动影响的两个重要参数。分析了曲柄连杆机构惯性力参数主轴倾角和不平衡率的计算方法,给出了主轴倾角、一阶最大惯性力和一阶最小惯性力在不同合成旋转质量偏置角度范围内的数学表达式;讨论了主轴倾角和不平衡率随旋转质量与往复质量比值以及合成旋转质量偏置角度变化的关系;通过软件分析与计算,以在曲柄连杆机构曲柄轴上钻孔去重的方式调整了主轴倾角和不平衡率。为曲柄连杆机构惯性力参数设计和实验调整提供了技术参考。     

摩托车发动机平衡分析与应用

往复惯性力会给发动机造成震动,笔者通过曲轴连杆的力学分析和数学模型计算,在曲柄壁上加过量的平衡重,来转移往复惯性力,减小振动,提高摩托车的舒适性能.     

往复压缩机曲轴旋转惯性力的计算

用微积分理论研究往复压缩机曲轴旋转惯性力,以常见曲轴为例,直接求取曲柄的旋转惯性力I_r~″,避免了曲轴质量转化的繁杂计算;推导出曲柄与曲柄销四种过渡式下I_r~′的计算式,计算精确度较高。     

内摆线内燃机的动平衡研究

通过分析内摆线内燃机产生不平衡赁性力的运动质量,分别针对往复惯性力和旋转惯性力设计了箱体双平衡轴和曲柄臂配重.并且通过Adams对内摆线内燃机的动平衡进行了仿真.结果表明利用双轴平衡机构及曲柄臂配重,有效的平衡了内摆线内燃机的往复惯性力和旋转惯性力,降低了内燃机的振动.     

国外球铁曲轴机械性能评定简况

曲轴将活塞的往复运动转变为轴的旋转运动,即承受气压和惯性力之往复直线运动之功转变为扭转之功,并将储藏于飞轮之能量又转为往复能量,在发动机吸气压缩排气时推动活塞。因此,曲轴承受弯曲、扭转的复合应力和冲击循环载荷。对制造曲轴的材质而言,除了要求具有高的静力强度外,还要求有高的疲劳强度。如何评定球铁曲轴的机械性能?在国外评定球铁曲轴的性能的主要趋向是静力强度。文章列出球铁化学成分、强化方法和金相组织对静力强度和疲劳强度的影响的试验数据(见     

解决往复压缩机振动的两个方案

针对大型往复压缩机振动大的问题,提出了两种完全可以平衡掉一阶惯性力和一阶不平衡惯性力矩的方法,最大限度地降低机组的振动值,提高曲轴转速。     

直列六缸柴油机曲轴平衡性分析

在外部平衡性良好的曲轴上加装平衡量，通常是为了减小曲轴所受弯矩，但是平衡重的安装将影响主轴承栽荷的大小和分布，平衡量的施加还影响曲轴的内弯矩。本文分别采用了对曲柄臂施加四平衡量和八平衡量两种平衡方案进行对比。     

一种全平衡式往复压缩机稳定性优势分析

一种全平衡往复压缩机的气缸分布在曲轴两侧且在一条直线上,其惯性力是平衡的,惯性力产生的力矩和为0。对称平衡型压缩机由于存在曲柄错角和列间距,惯性力可以平衡,但惯性力矩不能完全平衡,而倾覆力矩在两种压缩机中都是存在的。惯性力矩和倾覆力矩属于压缩机"外力矩",能传到压缩机外部从而引起压缩机的振动。计算了对称平衡型压缩机惯性力矩和倾覆力矩,对比可得惯性力矩在压缩机"外力矩"中所占比例,进而可对比分析出全平衡往复压缩机相对对称平衡型压缩机的稳定性优势。     

某型柴油机曲轴系强度分析

采用AVL-EXCITE Designer软件搭建了某型高速大功率柴油机整机模型,对柴油机曲轴系强度进行分析。主要分析曲轴氮化前后曲柄臂圆角的安全系数;各曲柄臂圆角在不同转速下的安全系数特点及各危险截面剪应力;分析计算结果,该型高速大功率柴油机氮化曲轴系强度均满足使用要求。该分析方法充分考虑了对曲轴强度有影响的指标,与试验具有一致性,能更加准确的评估柴油机的曲轴系强度。     

对置活塞二冲程汽油机曲柄连杆动力学分析

为分析对置活塞二冲程汽油机的动力学特性,对不同连杆比的分析结果表明,连杆比越小,发动机两缸活塞运动加速度的矢量和越小,即机构的平衡性越好。由于对置活塞二冲程汽油机本身具有的结构特点,两个同步曲轴存在一定的相位差,对不同曲轴相位差的分析可知,曲轴相位差越小,发动机两缸活塞运动加速度的矢量和越小。左侧曲柄连杆受到的力要比右边曲柄连杆机构受到的力小些。竖直方向的分力要比气缸轴线方向的分力小很多,而且竖直方向的分力呈现近似三角函数的规律,水平方向的受力由于惯性力和气体作用力的双重影响,变化规律比较复杂。     

基于EQ4H型内燃机含裂纹曲轴的应力强度因子计算

内燃机曲轴上裂纹尖端的应力强度因子是计算裂纹扩展和疲劳剩余寿命的基础。首先利用Adams软件对曲轴—连杆系统进行刚柔耦合的动力学分析,得出第4曲柄销上承受的载荷最大,因此在其他边界条件相同时,第4曲柄销与轴肩的过渡圆角处最容易出现与轴肩呈45°夹角的椭圆形裂纹。然后将动力学分析得出的载荷作为曲柄销上的主要载荷进行裂纹尖端强度因子的计算,得到在不同长短轴比例(a/c)下强度因子随裂纹深度的变化趋势。在考虑到裂纹深度和裂纹长短轴比共同影响下,拟合得到EQ4H型内燃机曲轴几何形状因子的表达式,为此型号内燃机进行断裂力学的后续工作奠定了基础。     

四列氮氢气往复压缩机外力及其平衡的分析与计算

以4M50-27.3/18.5-260型氮氢气往复压缩机为研究对象,分析了作用在其曲柄连杆机构上的各作用力,从振动的角度对其受力进行分析与分类,可知往复惯性力、旋转惯性力及倾覆力矩能传到机器外部而引起压缩机的振动,属于“外力（或外力矩）”,并用Matlab软件,计算分析且绘制了压缩机列的气体力、往复惯性力、往复摩擦力和活塞力图.利用添加基础或弹性支承或者通过各列曲拐错角的合理配置的方法,对引起振动的外力进行平衡,有效减小机器的振动与噪声.     

基于MATLAB的高速冲床系统振动分析及平衡策略研究

为获取高速冲床的系统振动特性及减振策略,对高速冲床各运动构件的惯性力特点进行分析,并建立振动系统的动力学模型。利用MATLAB软件获取了不同惯性力阶型及不同激励源下的幅频特性,最后提出了惯性力的平衡策略。算例结果表明,冲头是影响冲床系统响应特性的主要激励源,曲柄是次激励源。一阶惯性力是核心的激励频率阶型,其余阶型的惯性力对系统振动的影响可以忽略不计。为减振而进行平衡配重的布置时,应充分权衡各阶惯性力的权重及冲床的实际工作条件。     

不同平衡率对曲轴动力学特性与疲劳强度的影响研究

以非道路高压共轨四缸柴油机为研究对象,通过曲轴模态试验模态仿真,验证了曲轴有限元模型的准确性;基于柔性多体动力学与弹性流体动力润滑理论,建立了轴系多体动力学仿真模型,研究了曲轴不同平衡率与不同平衡块数对额定转速工况下主轴承载荷与润滑特性、曲轴应力与疲劳强度的影响.研究结果表明:随着平衡率增加,曲轴质量增加,内弯矩减小,平均轴承力减小;随着平衡率增加,MB3最大轴承力增加,其余主轴承最大轴承力基本不变;相同平衡率下,8块平衡重比4块平衡重方案曲轴内弯矩小.从轻量化角度出发,直列四缸机曲轴可采用4块平衡重50％平衡率方案,但在设计过程中需考虑第4主轴承的优化.     

基于ADAMS的往复发动机敲缸故障仿真研究

基于多刚体系统动力学方法和非线性弹簧阻尼接触模型,在ADAMS中对含活塞-缸壁间磨损间隙的曲柄滑块机构进行动力学建模及动态仿真.研究该机构在考虑外载荷、构件惯性力、重力、材料接触刚度及阻尼等条件存在时,不同程度磨损下的活塞接触动力学响应,计算并比较了磨损间隙条件下的活塞侧推力、拍击力及活塞2阶运动特性参数等数据;阐明了运动副间隙引起活塞敲缸现象的发生机理.该工作为内燃机配缸间隙的选择、磨损间隙的故障诊断及振动控制提供了参考依据.     

惯性力静力等效法计算误差的模拟研究

在计算柴油机曲柄连杆机构运动过程中的惯性力时,由于理论计算公式过于复杂,通常将曲柄连杆机构中的连杆和曲柄按静力等效的原则进行简化。这里用多体系统MBS（Muhi—Bodv System）动力学模拟方法,以S195柴油机为例研究了静力等效法计算曲柄连杆机构惯性力的误差。以期为单缸柴油机曲轴平衡块和辅助动平衡机构的设计提供依据。     

一种全平衡往复压缩机曲轴数值分析

全平衡往复压缩机是一种对动式压缩机,曲轴是其关键零部件之一,承受着瞬间变化的负载,能否满足强度、刚度等要求,制约着压缩机能否安全可靠运行。本文在往复压缩机热、动力计算的基础上,通过利用常规三维绘图软件建立曲轴的三维模型,并采用有限单元法对曲轴进行数值分析计算,分析了曲轴在最恶劣工况下的受力情况并进行强度校核,其计算方法和结果为全平衡往复压缩机曲轴的设计与开发提供理论依据。     

曲轴不同平衡率对曲轴强度与振动特性的影响

曲轴不同平衡方案不仅直接影响整机振动与噪声,还影响曲轴的轻量化设计。研究不同平衡率方案曲轴对发动机振动与曲轴强度的影响,优化设计曲轴,对降低整机振动与提高可靠性具有重要意义。以非道路高压共轨四缸柴油机为研究对象,系统分析了不同平衡率与不同平衡块结构的4个曲轴方案的平衡性;通过曲轴模态试验与机体模态仿真,验证了曲轴和机体有限元模型的准确性;基于柔性多体动力学理论,建立了整机多体动力学仿真模型,研究了曲轴不同平衡率对额定转速工况下曲轴强度与振动特性的影响。研究结果表明:随着平衡率增加,曲轴各圆角处最大应力值增大,曲轴圆角疲劳安全系数降低;最大应力值为284.1 MPa,最小安全系数为1.7,均出现在四平衡块100%平衡率曲柄销圆角处。随着平衡率增加,油底壳关注点的不同谐次下振动加速度峰值减小,机体上各关注点的振动速度级降低,汽缸盖罩在低频段下振动速度级降低。随着平衡率增加,各倍频程下机体振动速度级降低,倍频程中心频率为500 Hz,汽缸盖罩和油底壳振动速度级增大。     

单缸发动机平衡测试调整方法与实验的研究

讨论了曲柄连杆机构的理论惯性力曲线（力椭圆）和实验惯性力曲线（力8字）的关系，提出在摆架上逐点偏移汽缸进行惯性力实验的方法，得到的实验惯性力曲线完全反映了惯性力的主要参数。在发动机惯性力数学模型的基础上，研究了曲柄连杆机构的合成旋转质量的位置及与往复质量的比值与一次最大惯性力、主趋角、不平衡率的变化关系，讨论了单缸发动机惯性力参数的选择依据。提出了惯性力参数的实验校正算法。