2100T柴油機曲軸的平衡性分析及平衡措施

目 錄

緒論

2100T柴油機曲軸平衡性的理論分析與計算

旋轉慣性力的平衡分析

往復慣性力的平衡分析

相關參數的確定和不平衡的慣性力及其力矩的理論曲線繪制

相關參數的確定

不平衡的慣性力及其力矩的理論曲線繪制

曲柄連桿機構多剛體動力學模型的建立

多剛體動力學方程

多剛體系統建模

曲軸系統建模

活塞系統建模

連桿系統建模

曲軸、活塞與連桿組件的裝配

基于Adams的曲柄連桿機構動力學仿真分析

模型文件的導入

運動副的施加

運動仿真的初始條件

運動仿真的結果與分析

2100T柴油機平衡裝置的設計

平衡方案的比較

平衡塊平衡機構

單軸平衡機構

雙軸平衡機構

方案的確定

平衡機構的計算

平衡機構的布置

平衡塊的設計

結論

參考文獻

1 緒論

往復式內燃機由于工作過程的周期性和機件運動的周期性，曲軸旋轉時所產生的旋轉慣性力和往復慣性力都是周期性變化的。如果這些力在機內不能相互抵消，傳給支承的力也會不斷變化。再者，由于輸出轉矩的波動，也會造成支反力的變化，這些就是往復式內燃機不平衡的原因。平衡性差的內燃機會引起機器在支承上振動，影響乘員的舒適性和駕駛的平順性，同時會產生振動噪聲、消耗能量、降低機器的總效率，還會引起緊固連接件的松動或過載，導致相關儀器和設備的異常損壞。因此，對于內燃機來說具有良好的平衡性極其重要。內燃機的平衡性分析包括兩方面的內容：慣性力系的平衡性和扭矩的均勻性。

對于2100T柴油機，由于兩缸機自身平衡系統的特殊性，其往復慣性力和該力形成的力矩是不平衡的，因此如何使兩缸機既在結構上不過于復雜，又能滿足平衡性要求，具有十分重要的意義。分析2100T柴油機曲軸的平衡問題，實質上就是對各缸往復慣性力和各曲拐旋轉慣性力構成的空間力系進行簡化，如果簡化結果主矢量、主力矩均為零，則曲軸是平衡的，反之就不平衡，這是求出不平衡量隨時間（曲柄轉角）的變化規律即可。

虛擬樣機技術在內燃機領域已經得到越來越廣泛的應用。本文以多剛體系統動力學為理論基礎，利用Proe軟件平臺建立柴油機曲柄連桿機構的實體模型，并采用ADAMS進行動力學仿真分析，可得到整個系統協調運作下的運動規律和動力學特性參數。針對2100T柴油機存在的平衡問題，在結構允許的范圍內提出相應的改進措施和設計合理的平衡機構，根據仿真模擬結果，不斷調整，最終得到一套比較可行的平衡方案。