内燃机设计课件

内燃机设计吉林大学汽车学院吉林大学汽车学院热能与动力专业热能与动力专业袁兆成袁兆成 主讲主讲内燃机设计内燃机设计第一章第一章 内燃机设计总论内燃机设计总论第二章第二章 曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析 第三章第三章 内燃机的平衡内燃机的平衡 第四章第四章 曲轴系统的扭转振动曲轴系统的扭转振动 第五章第五章 配气机构设计配气机构设计 第六章第六章 曲轴飞轮组设计曲轴飞轮组设计 第七章第七章 连杆组设计连杆组设计 第八章第八章 活塞组设计活塞组设计 第九章第九章 内燃机滑动轴承设计内燃机滑动轴承设计 第十章第十章 机体与缸盖设计机体与缸盖设计第十一章第十一章 内燃机冷却与润滑系设计内燃机冷却与润滑系设计第一章第一章 内燃机设计总论内燃机设计总论 第一节第一节 内燃机设计的一般流程内燃机设计的一般流程 第二节第二节 内燃机的主要设计指标内燃机的主要设计指标 第四节第四节 内燃机主要参数的选择内燃机主要参数的选择 第五节第五节 发动机设计的发展发动机设计的发展 第三节第三节 内燃机的选型内燃机的选型返回开始第一章第一章 内燃机设计总论内燃机设计总论 第一节第一节 内燃机设计的一般流程内燃机设计的一般流程一、计划阶段一、计划阶段 此阶段由下述环节组成：此阶段由下述环节组成：1.确定任务确定任务 主要是根据市场需要和法规需要主要是根据市场需要和法规需要(进行必要性、可行性进行必要性、可行性论证论证)，这个环节应该是企业产品规划中确定的，有长期规划，也有这个环节应该是企业产品规划中确定的，有长期规划，也有短期规划。短期规划。2.组织设计组组织设计组根据任务挑选合适人选根据任务挑选合适人选 人员结构合理人员结构合理 技术结构合理技术结构合理3.调查研究调查研究 a 访问市场和用户，征求对产品的要求访问市场和用户，征求对产品的要求 b 了解制造厂的工艺条件、设备能力以及配件供应情况了解制造厂的工艺条件、设备能力以及配件供应情况 c 收集同类先进产品的资料，考察同类产品收集同类先进产品的资料，考察同类产品 d 确定参考样机确定参考样机 4.确定基本性能参数和结构形式（概念设计阶段）。确定基本性能参数和结构形式（概念设计阶段）。主要是通过主要是通过:同类型机型对比、同类型机型对比、热力学计算、热力学计算、动力学计算和整机一维模型仿真分析。动力学计算和整机一维模型仿真分析。5拟订设计任务书拟订设计任务书 说明产品的原因、用途、适用范围等说明产品的原因、用途、适用范围等 说明内燃机的主要设计参数和要达到的技术指标说明内燃机的主要设计参数和要达到的技术指标 如：如：a.型式（汽或柴）、气门数、直立或卧式型式（汽或柴）、气门数、直立或卧式 b.冲程数冲程数（4 或或 2）、缸径）、缸径D、冲程、冲程S c.冷却方式（水冷却方式（水 或或 风）风）d.汽缸排列方式汽缸排列方式（直列、（直列、V型）型）e.功率功率Ne、转速、转速n、扭矩、扭矩M f.燃油消耗率燃油消耗率ge(克克/千瓦千瓦.小时小时)g.机油消耗率机油消耗率gm(克克/千瓦千瓦.小时小时)h.大修期、保用期、一般大修期是保用期的大修期、保用期、一般大修期是保用期的2倍倍 i.重量和外型尺寸重量和外型尺寸与用途有关（大车、小车、固定）与用途有关（大车、小车、固定）j.排污指标（噪声、废气）排污指标（噪声、废气）k.平均有效压力平均有效压力 pme l.活塞平均速度活塞平均速度Cm .主要结构说明主要结构说明 燃烧室、零部件（活塞连杆、曲轴飞轮、机体缸盖、配气机构、供油润燃烧室、零部件（活塞连杆、曲轴飞轮、机体缸盖、配气机构、供油润滑、冷却、起动滑、冷却、起动）.产品系列化和变型、强化的可能性产品系列化和变型、强化的可能性二、设计实施阶段二、设计实施阶段 1.内燃机总布置设计，确定主要零部件的允许运动尺内燃机总布置设计，确定主要零部件的允许运动尺寸、结构方案、寸、结构方案、三维实体造型和虚拟装配、外形图。三维实体造型和虚拟装配、外形图。2.按照企业标准编制零部件图纸目录。按照企业标准编制零部件图纸目录。3.部件三维图细致设计、零部件工作图、纵横剖面图。部件三维图细致设计、零部件工作图、纵横剖面图。桑塔纳1.6升轿车汽油机 Audi轿车汽油机 平分式铸铁机体整体气缸汽油机 6110柴油机 龙门式机体轻型柴油机 图 1 8 奔驰增压汽油机 采用双轴平衡机构的1.8L奥迪FSI发动机横剖面 大众V10 TDI 柴油机横剖面 三、检验阶段三、检验阶段 1.试制多缸机样机试制多缸机样机 2.多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试验、可靠性试验、配套试多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验）验和扩大用户试验）3.改进与处理阶段改进与处理阶段 a.样机鉴定样机鉴定.b.小批量生产小批量生产 4.内燃机设计的内燃机设计的“三化三化”a.产品系列化：基本尺寸相同，不同的排列、缸数、增压度，达到提高产品系列化：基本尺寸相同，不同的排列、缸数、增压度，达到提高Pe b.零部件通用化：同一系列的主要零件能够通用。零部件通用化：同一系列的主要零件能够通用。c.零件设计标准化：按照国标、部标或企标设计零件设计标准化：按照国标、部标或企标设计“三化三化”可以提高产品的质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生可以提高产品的质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生产率、便于使用、维修和配件供应产率、便于使用、维修和配件供应四、改进与处理阶段四、改进与处理阶段1样机鉴定与改进样机鉴定与改进.在总结了单缸机试验在总结了单缸机试验、多缸机试制、样机性能试验和用户配套实验的基础上，往、多缸机试制、样机性能试验和用户配套实验的基础上，往往要进行多方面的综合改进和进一步的试验观察，然后由企业或者地方主管部门往要进行多方面的综合改进和进一步的试验观察，然后由企业或者地方主管部门组织新厂品鉴定。鉴定时设计和试制单位要提供下列文件：组织新厂品鉴定。鉴定时设计和试制单位要提供下列文件：设计任务书设计任务书内燃机研发试制总结内燃机研发试制总结内燃机动力性、经济性、耐久性、排放特性、噪声水平等性能试验报告内燃机动力性、经济性、耐久性、排放特性、噪声水平等性能试验报告内燃机生产产量成本盈亏分析内燃机生产产量成本盈亏分析零部件标准审查报告零部件标准审查报告市场需求预测分析市场需求预测分析用户使用报告用户使用报告 单缸机试验单缸机试验2小批量生产和扩大用户试验小批量生产和扩大用户试验 内燃机是一个十分复杂的技术系统，涉及到水、内燃机是一个十分复杂的技术系统，涉及到水、油、气的流动与密封；油、气的流动与密封；工质燃烧、做功与传热；工质燃烧、做功与传热；机械传动等多个复杂的物理和化学过程，机械传动等多个复杂的物理和化学过程，用户的要求和使用工况变化非常大，因此必须用户的要求和使用工况变化非常大，因此必须经过小批量生产和逐步扩大用户使用试验，经经过小批量生产和逐步扩大用户使用试验，经过严密的设计完善和严格的生产工艺调整，才过严密的设计完善和严格的生产工艺调整，才能最终进行正式商业化生产。能最终进行正式商业化生产。本章开始 第二节第二节 内燃机的主要设计指标内燃机的主要设计指标 一、动力性指标一、动力性指标 1.功率功率Pe 式中式中 Pme 平均有效压力（平均有效压力（MPa），），Vm活塞平均速度（活塞平均速度（m/s），），Vh气缸排量气缸排量(L)，Z气缸数，气缸数，n 转速（转速（r/min），），D气缸直径气缸直径（mm），），冲程数，四冲程冲程数，四冲程=4，二冲程，二冲程=2。可见，有效功率可见，有效功率Pe受到上面各参数的影响。在设计转速和结构参受到上面各参数的影响。在设计转速和结构参数基本确定下来之后，影响有效功率的主要参数就是平均有效压数基本确定下来之后，影响有效功率的主要参数就是平均有效压力。力。)(DzVp785.030zpP2meme千瓦mnVhe 2.转速转速 n n 增加增加 对提高对提高 Pe有利，但是转速增加后：有利，但是转速增加后：惯性力惯性力 ，导致负荷增加，平衡、振动问题突出，噪音增加；，导致负荷增加，平衡、振动问题突出，噪音增加；.工作频率增加工作频率增加热负荷增加；热负荷增加；.摩擦损失增加，导致摩擦损失增加，导致 m 下降、下降、ge 升高、磨损加剧，寿命缩短；升高、磨损加剧，寿命缩短；.进排气系统阻力增加进排气系统阻力增加，使，使v 变小；变小；内燃机转速范围内燃机转速范围 1000转转/分以上为高速、分以上为高速、3001000转转/分为中速、分为中速、300转以下转以下为低速。为低速。发电机组内燃机受电网频率和磁极对数的限制，转速应为发电机组内燃机受电网频率和磁极对数的限制，转速应为 f 电网频率（电网频率（50Hz）,P发电机磁极对数。发电机磁极对数。)/(60分转pfn 用 途柴油机（r/min）汽油机（r/min）汽车1500500025006000工程机械与拖拉机1500280020003600内燃机车、发电机组900150028003600摩托车、摩托艇500010000中小型农用动力1200300030006000船舶 高速1000200015002500船舶 低速300850 3.最大扭矩最大扭矩Memax 及及 nMe扭矩适应性系数扭矩适应性系数 转速适应性系数转速适应性系数 总适应系数总适应系数 =m mn n 随用途而有不同的要求。随用途而有不同的要求。动 力 装 置汽油机柴油机mnmn汽车1.11.251.521.652.51.051.21.11.251.11.25工程机械1.21.451.621.92.91.151.41.621.852.8拖拉机1.21.31.621.92.61.151.251.621.852.51MmaxMenem1menennn)(831.313.954930000NmVpnPnPMhemeee 二、经济性指标二、经济性指标 1.燃油消耗率燃油消耗率 ge(克克/千瓦小时千瓦小时)降低降低 ge的措施：的措施：提高提高 i 和和m 车用汽油机车用汽油机 260-400 车用柴油机车用柴油机 200260 2.机油消耗率机油消耗率 gm(克克/千瓦小时千瓦小时)1.32.6 克克/千瓦小时千瓦小时 三、耐久性、可靠性指标三、耐久性、可靠性指标 可靠性可靠性在规定的运转条件下，规定的时间内，具有持续工作，在规定的运转条件下，规定的时间内，具有持续工作，不会因为故障而影响正常运转的能力。不会因为故障而影响正常运转的能力。耐久性耐久性从开始使用起到大修期的时间。从开始使用起到大修期的时间。四、重量、尺寸、外形指标四、重量、尺寸、外形指标是评价设计的紧凑性和金属利用程度的指标。是评价设计的紧凑性和金属利用程度的指标。比重量比重量 gw=G/Pe(kg/kw)；体积功率体积功率 Pv=Pe/V(kw/mPv=Pe/V(kw/m3 3)五、低公害指标五、低公害指标1.噪音噪音 内燃机噪音分为：内燃机噪音分为：燃烧噪音、进排气噪音和燃烧噪音、进排气噪音和 机械噪音机械噪音汽 车 分 类噪声限值dB(A)第一阶段第二阶段2002.10.12004.12.30期间生产的汽车2005.1.1以后生产的汽车M17774M2(GVM3.5 t)，或N1(GVM3.5 t)：GVM2 t2 t GVM3.5 t78797677M2(3.5 t 5 t)：P150 kWP150 kW82858083N1(3.5 t 12 t)：P75 kW75kWP2 t时：如果P150kW，P/GVM之比大于75kW/t，并且用第三档测试时其尾端出线的速度b)大于61km/h，其限值增加1dB(A)2.排污排污 CO破坏人体的输氧能力，麻痹呼吸器官破坏人体的输氧能力，麻痹呼吸器官 HC破坏呼吸系统破坏呼吸系统 NOx与水蒸气混合，在肺部生成稀硝酸。与水蒸气混合，在肺部生成稀硝酸。欧、欧总质量2.5t6人欧洲号 1995年底之前 欧洲号 1995年2000年转毂试验台排放测试g/km汽油柴油IDI+DI汽油柴油IDI DICO2.72(3.16)2.72(3.16)CO2.21.0 1.0HC+NOx0.97(1.13)0.97(1.13)HC+NOx0.50.7 0.9Particulate0.14(0.18)Particulate0.08 0.10蒸发量2.0 g/T 蒸发量2.0 g/T 欧、欧总质量2.5t6人.欧洲号 2000年2005年欧洲号 2005年底起施行转毂试验台排放测试g/km汽油柴油汽油柴油CO2.30.64CO2.20.5HC+NOx0.56HC+NOx0.3HC0.2HC0.1NOx0.150.5NOx0.080.25PM0.05PM0.025蒸发量2.0 g/T 蒸发量2.0 g/T 欧、欧总质量2.5t6人.欧号 2008年10月2012年欧洲号 2012年底起施行转鼓试验台排放测试g/km汽油柴油汽油柴油CO1.00.5CO1.00.5HC+NOx0.23HC+NOx0.17HC0.1HC0.1NOx0.060.18NOx0.060.08PM0.0050.005PM0.0050.005蒸发量2.0 g/T 蒸发量2.0 g/T 六、制造、使用、维护指标六、制造、使用、维护指标1）高的动力性能。功率、扭矩、使用转速范围，均适合于工作机）高的动力性能。功率、扭矩、使用转速范围，均适合于工作机 械的需要。械的需要。2)高的燃料经济性。汽车发动机还必须注意部分负荷和不稳定工况高的燃料经济性。汽车发动机还必须注意部分负荷和不稳定工况下的经济性，还要求燃油经济区尽可能宽，这在混合动力中尤为重要。下的经济性，还要求燃油经济区尽可能宽，这在混合动力中尤为重要。3)高的工作可靠性和足够的使用寿命。现代内燃机寿命指标较先进高的工作可靠性和足够的使用寿命。现代内燃机寿命指标较先进的大致为：的大致为：汽车内燃机汽车内燃机 4080万公里；万公里；拖拉机及农用内燃机拖拉机及农用内燃机 600010000小时；小时；工程机械用内燃机工程机械用内燃机 1000028000小时。小时。4）对于汽车用内燃机，还要求尽量低的振动和噪声，也就是所说）对于汽车用内燃机，还要求尽量低的振动和噪声，也就是所说的的NVH（Noise、Vibration and Harshness）性能。）性能。本章开始第三节第三节 内燃机的选型内燃机的选型 一、柴油机、汽油机或气体燃料发动机一、柴油机、汽油机或气体燃料发动机 现在广泛使用的内燃机主要是柴油机、汽油机和气现在广泛使用的内燃机主要是柴油机、汽油机和气体燃料发动机。在选择内燃机时首先碰到的问题就是选体燃料发动机。在选择内燃机时首先碰到的问题就是选择什么内燃机。择什么内燃机。从两方面考虑从两方面考虑内燃机本身的技术经济特点和市场需求。内燃机本身的技术经济特点和市场需求。地区或国家对环境和能源应用分布的要求。地区或国家对环境和能源应用分布的要求。柴油机：柴油机：燃料经济性好；燃料经济性好；工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统；工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统；可以通过增压、扩缸来增加功率；可以通过增压、扩缸来增加功率；防火安全性好，柴油挥发性差；防火安全性好，柴油挥发性差；CO和和HC的排放比汽油机少。的排放比汽油机少。汽油机：汽油机：空气利用率高，转速高，因而升功率高。化油器式的过量空气系数空气利用率高，转速高，因而升功率高。化油器式的过量空气系数较高，在较高，在1.1左右，电控喷射要求左右，电控喷射要求=1；因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，制造成本低；因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，制造成本低；低温起动性、加速性好，噪音低；低温起动性、加速性好，噪音低；由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小（一般只由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小（一般只有柴油机的一半重量）；有柴油机的一半重量）；不冒黑烟，颗粒排放少。不冒黑烟，颗粒排放少。目前来讲，柴油机的优点就是汽油机的缺点，反之亦然。目前来讲，柴油机的优点就是汽油机的缺点，反之亦然。燃气发动机：燃气发动机：气体燃料发动机主要使用压缩天然气（气体燃料发动机主要使用压缩天然气（Compressed Natural GasCNG）、）、液化天然气（液化天然气（Liquified Natural GasLNG）、液化石油气（）、液化石油气（Liquified Petrol GasLPG）。）。可以汽油可以汽油/LPG、汽油、汽油/天然气切换（天然气切换（Bi-fuel两用燃料）或天然气两用燃料）或天然气/柴油混柴油混合（合（Dual Fuel双燃料），也可以单独使用；双燃料），也可以单独使用；辛烷值超过辛烷值超过100，单独使用时可以提高压缩比以保证功率不损失；，单独使用时可以提高压缩比以保证功率不损失；排放指标比较低、不冒黑烟；排放指标比较低、不冒黑烟；一般情况下使用经济性较好，价格也比汽油便宜；一般情况下使用经济性较好，价格也比汽油便宜；可以节省石油资源；可以节省石油资源；燃料供给采用多点电控喷射才能使混和气比较均匀。燃料供给采用多点电控喷射才能使混和气比较均匀。一般，一般，6吨以上用柴油机，吨以上用柴油机，3-6吨混用，吨混用，3吨以下汽油机居多，燃气则有吨以下汽油机居多，燃气则有较宽的使用范围。但是燃气汽车续航里程短，大部分地区加气站不如汽、柴较宽的使用范围。但是燃气汽车续航里程短，大部分地区加气站不如汽、柴油加油站分布广泛，所以燃气汽车多用于城市公交车、城市出租车。油加油站分布广泛，所以燃气汽车多用于城市公交车、城市出租车。二、冲程二、冲程四冲程：使用可靠，工作柔和，耐磨，经济性好，指标稳定，四冲程：使用可靠，工作柔和，耐磨，经济性好，指标稳定，生生 产、使用经验丰富；产、使用经验丰富；二冲程：单位时间内工作循环多一倍，实际功率输出大二冲程：单位时间内工作循环多一倍，实际功率输出大5070%，体积小，重量轻，结构简单，但经济性差。体积小，重量轻，结构简单，但经济性差。三、冷却形式三、冷却形式 水冷：水冷：1.冷却均匀效果好；冷却均匀效果好；2.v 大，大，pe大；大；3.受外界影响小受外界影响小;4.噪音低噪音低.风冷：风冷：1.散热不好，热负荷高，油嘴易堵，机油易变稀，磨损大；散热不好，热负荷高，油嘴易堵，机油易变稀，磨损大；2.可在沙漠等缺水地带使用，无冻裂；可在沙漠等缺水地带使用，无冻裂；3.噪音大，因为无水套吸音；噪音大，因为无水套吸音；4.铸造困难；铸造困难；5.冷却系结构简单，无漏水；冷却系结构简单，无漏水；6.单体结构，维修成本低。单体结构，维修成本低。四、气缸的布置四、气缸的布置 主要由发动机的使用环境决定。主要由发动机的使用环境决定。单列：结构简单，使用维修方便。单列：结构简单，使用维修方便。双列：在增加功率，提高车厢面积有效利用要求下，趋双列：在增加功率，提高车厢面积有效利用要求下，趋向采用双列，双列有向采用双列，双列有V型、错缸型（缸心线平行和缸心型、错缸型（缸心线平行和缸心线不平行两种）线不平行两种）卧式：可布置在底盘中部或后部，大幅度降低高度，改卧式：可布置在底盘中部或后部，大幅度降低高度，改善面积利用率，开阔视野，提高了操纵性、机动性。善面积利用率，开阔视野，提高了操纵性、机动性。本章开始第四节第四节 内燃机主要参数的选择内燃机主要参数的选择一、平均有效压力一、平均有效压力 pme Hu燃料低热值，燃料低热值，s 进口状态下空气密度，进口状态下空气密度，l0理论空气量理论空气量 提高提高pme的途径：的途径：1.v,采用合理的进气系统，合理的配气机构（相位、型线、多气门）采用合理的进气系统，合理的配气机构（相位、型线、多气门）2.i,，传热损失（绝热活塞、绝热气缸），加强燃烧室密封传热损失（绝热活塞、绝热气缸），加强燃烧室密封3.m，减小配合间隙，选择摩擦材料，提高工艺水平。，减小配合间隙，选择摩擦材料，提高工艺水平。柴油机还要注意燃油系统的调整，使柴油机还要注意燃油系统的调整，使1；采用增压提高空气密度。当然，增压会带来：；采用增压提高空气密度。当然，增压会带来：机械负荷增加机械负荷增加机械应力增加机械应力增加热负荷增加热负荷增加 热应力增加热应力增加应从结构、冷却、加工、材料等方面加以保证。应从结构、冷却、加工、材料等方面加以保证。)(.千瓦2memeDZVmp785030nZVhpPe0sumvimelHp二、活塞平均速度二、活塞平均速度 Vm是表征发动机强化程度的主要参数是表征发动机强化程度的主要参数Vm可以使平均有效压力可以使平均有效压力Pe增加，但是增加，但是Vm的副作用是：的副作用是：1摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降低。低。2惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。3进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率v下降。下降。一般一般 汽油机汽油机 柴油机柴油机 smVm71smVm1330nS60n2SVm三、气缸直径和缸数三、气缸直径和缸数气缸直径气缸直径 D 加大，加大，Pe 以平方的速度增加。以平方的速度增加。但是惯性力也增加明显，导致振动和机械负荷但是惯性力也增加明显，导致振动和机械负荷加剧。加剧。缸数缸数Z增加，增加，Pe线性提高，发动机长度加大，线性提高，发动机长度加大，平衡性改善。平衡性改善。2StrtM 气缸直径改变之后，要做如下必要的工作：气缸直径改变之后，要做如下必要的工作：计算气缸工作容积。计算气缸工作容积。计算标定功率和标定转速下的扭矩计算标定功率和标定转速下的扭矩Me。利用表（。利用表（1-2）估算）估算最大扭矩最大扭矩Memax和对应转速。和对应转速。压缩比验算和调整、燃烧室重新设计。压缩比验算和调整、燃烧室重新设计。工作过程计算。工作过程计算。重新选配活塞组零件，计算活塞组质量。重新选配活塞组零件，计算活塞组质量。确定是够需要改变气门直径和气门最大升程，是够需要重新确定是够需要改变气门直径和气门最大升程，是够需要重新设计凸轮型线。设计凸轮型线。重新曲轴平衡分析、重新设计曲轴的平衡块及布置。重新曲轴平衡分析、重新设计曲轴的平衡块及布置。进行曲柄连杆机构动力计算，计算活塞侧向力、连杆力、切进行曲柄连杆机构动力计算，计算活塞侧向力、连杆力、切向力、径向力和单缸扭矩，计算轴颈积累扭矩。向力、径向力和单缸扭矩，计算轴颈积累扭矩。连杆轴承表面压力校核。连杆轴承表面压力校核。曲轴系统的扭转振动计算以确定是否要重新匹配减振措施。曲轴系统的扭转振动计算以确定是否要重新匹配减振措施。冷却水流动和散热能力计算分析。冷却水流动和散热能力计算分析。SD4V2四四、行程、行程S行程行程S增加，可以提高增加，可以提高Pe，但活塞平均速度，但活塞平均速度Cm提高，有提高，有磨损加速、寿命降低等问题。一般磨损加速、寿命降低等问题。一般S的变化主要用于：的变化主要用于：1调节整机排量调节整机排量 2调节耐久性调节耐久性 减小减小S,减小侧向力，减轻磨损减小侧向力，减轻磨损 3调节扭矩值调节扭矩值 要改变行程要改变行程S，相应在结构上的必要改变和必要的计算，相应在结构上的必要改变和必要的计算包括：包括：要重新设计曲轴，使曲轴的曲柄半径要重新设计曲轴，使曲轴的曲柄半径r=S/2。要重新进行压缩比计算和调整。要重新进行压缩比计算和调整。重新设计缸套长度。重新设计缸套长度。计算气缸工作容积。计算标定功率和标定转速下的扭矩计算气缸工作容积。计算标定功率和标定转速下的扭矩Me。利用表（。利用表（1-2）估算最大扭矩）估算最大扭矩Memax和对应转速。和对应转速。要重新进行曲柄连杆机构动力计算、平衡计算。要重新进行曲柄连杆机构动力计算、平衡计算。活塞平均速度和最大速度计算，确定活塞与缸套的摩擦情况。活塞平均速度和最大速度计算，确定活塞与缸套的摩擦情况。曲柄半径改变，连杆比曲柄半径改变，连杆比变化，要确定连杆长度是否合适，最大连杆摆角变化，要确定连杆长度是否合适，最大连杆摆角时杆身是否与缸套下沿相碰，活塞下止点时曲轴平衡块是否与活塞裙部时杆身是否与缸套下沿相碰，活塞下止点时曲轴平衡块是否与活塞裙部相干涉。一般情况下，如果活塞行程加大，连杆长度也要加大。相干涉。一般情况下，如果活塞行程加大，连杆长度也要加大。要改变机体高度或者将曲轴中心上下移动。要改变机体高度或者将曲轴中心上下移动。要进行工作过程计算等。要进行工作过程计算等。此时曲轴轴颈的重叠度肯定要发生改变，尤其在加大冲程情况下，一定此时曲轴轴颈的重叠度肯定要发生改变，尤其在加大冲程情况下，一定要利用有限元方法验算曲轴的强度。要利用有限元方法验算曲轴的强度。扭转振动计算分析，确定是否需要改变减震器结构。扭转振动计算分析，确定是否需要改变减震器结构。本章开始第五节第五节 发动机设计的发展发动机设计的发展一、目前广泛采用一、目前广泛采用1新结构：新型燃烧室、多气门、可变配气相位、可变进气管长度、新结构：新型燃烧室、多气门、可变配气相位、可变进气管长度、可变增压器。可变增压器。2新技术：增压、汽油喷射、柴油机高压喷射系统、预喷射技术、新技术：增压、汽油喷射、柴油机高压喷射系统、预喷射技术、电控多点喷射、缸内直喷汽油（电控多点喷射、缸内直喷汽油（GDI）、均质混合压燃技术）、均质混合压燃技术3新工艺：以铸代锻、压力铸造、表面处理技术新工艺：以铸代锻、压力铸造、表面处理技术新材料：活塞环（塑料）、活塞（复合材料）、缸套、轴瓦、油底新材料：活塞环（塑料）、活塞（复合材料）、缸套、轴瓦、油底壳、进气管、齿轮壳、进气管、齿轮，主要目的是减轻质量、减少磨损、隔振、，主要目的是减轻质量、减少磨损、隔振、隔音。隔音。二、二、现代设计方法现代设计方法1计算机辅助设计计算机辅助设计 制图制图 提高速度和质量、便于提高速度和质量、便于保存和修改处理保存和修改处理 工程分析计算工程分析计算 缩短设计周期、缩短设计周期、降低设计成本、提高准确性降低设计成本、提高准确性2模拟计算与仿真设计：三维曲面设计、气体液体流动分析、模拟计算与仿真设计：三维曲面设计、气体液体流动分析、燃烧模拟、振动分析、噪声仿真燃烧模拟、振动分析、噪声仿真 3优化设计：结构形状优化（以质量最轻或应力最小或变形最优化设计：结构形状优化（以质量最轻或应力最小或变形最小或阻力最小等等为优化目标），多采用线性规划法、复合小或阻力最小等等为优化目标），多采用线性规划法、复合 形形法、惩罚函数法等等法、惩罚函数法等等 4工程数据库工程数据库 5可靠性设计方法可靠性设计方法xf(x)fy(xy)Fq(xq)Xy0Xq0本章开始第二章 曲柄连杆机构受力分析返回开始第一节第一节 曲柄连杆机构的运动学曲柄连杆机构的运动学(活塞的运动学）活塞的运动学）第二节第二节 曲柄连杆机构中的作用力曲柄连杆机构中的作用力第一节第一节 曲柄连杆机构的运动学曲柄连杆机构的运动学(活塞的运动学活塞的运动学)一、一、简述简述 机构的作用：机构的作用：活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动 活塞上的力转化为曲轴上的扭矩活塞上的力转化为曲轴上的扭矩 两个假设：两个假设：1.曲轴作匀速运转曲轴作匀速运转;2.角速度角速度为常数。为常数。二、二、中心曲柄连杆机构的运动规律中心曲柄连杆机构的运动规律活塞的位移表示为活塞的位移表示为)coscos()(rllrAOOAAAx连杆比有利用正弦定理，中，在 sinsinLrsinsinrsinL AOB2122212)sin1()sin(1 cos cos)sin1()(2122rllrx活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示，既活塞的运动是活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示，既活塞的运动是复谐运动。复谐运动。226644222122sin211 sin161sin81sin211)sin1(又aaravvrv )2cos(cos )2sin2(sin 2对x求一阶导和二阶导，得XXrrrX)2cos1(41)cos1()2cos2121(21)cos1(sin21)cos1(2四、活塞运动规律的分析与用途1简谐运动的规律一阶谐量与曲轴速度同步 二阶谐量比曲轴速度快一倍 活塞位移用于示功图转换 气门干涉校验 动力计算活塞速度用于计算平均速度Vm()，判断强化程度、计算功率计算最大速度Vmax（=1.625Vm）,评价气缸的磨损程度。活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行动力计算。本章开始30nS 第二节第二节 曲柄连杆机构中的作用力曲柄连杆机构中的作用力一、曲柄连杆机构中力的传递和相互关系一、曲柄连杆机构中力的传递和相互关系作用力分为：气压力Fg惯性力往(复惯性力Fj、旋转惯性力Fr）合成力 F=Fj+Fg一、曲柄连杆机构中力的传递和相互关系FgFjFcos FFtgFFlN)cos(cos )sin(cos )cos(F )sin(kFFFFFtll转矩顺时针为正。指向圆心为正。同向为正，与 kt上式说明，永远存在一个与输出扭矩方向相反、大小相等的翻倒力矩。二、气压力的作用效果二、气压力的作用效果气压力Fg和 在机体内部平衡掉，对外没有自由力，只有扭矩输出和翻倒力矩gFrFrFMtcos)sin(单缸扭矩MFrFrtgFhFMN cos)sin(sin)sin(cossin sin)(180sin(翻倒力矩质心半径 22kkmrm21kkkmmm曲柄连杆机构的所有零件，按照运动性质可分为三组。活塞组m,包括活塞、活塞环、活塞销和卡环。曲轴组 mka.连杆轴颈及与连杆轴颈相重合的曲柄部分 mk1b.曲柄上连杆轴颈与主轴颈中间的部分 mk2其当量质量 连杆组 根据质量守恒和质心守恒原理 所以 关键是求出重心位置。现在利用制图软件可以方便求出。221121lmlmmmm mllmmllm 1221 三、往复惯性力1 机构运动件的质量换算换算原则：保持当量系统与原机构动力学等效。2 曲柄连杆机构中的惯性力惯性力与运动质量有关，该机构中的运动质量有往复运动质量mllmmmmj 21旋转运动质量 mllmmmmkkr 12往复惯性力 jjjjjFFCCCrmamF 2coscos )2cos(cos )2cos(cos2 往复惯性力的性质：a.Fj与a 的变化规律相同，两者相差一个常数mj，方向相反。b.可以用旋转矢量法确定Fj和Fj的大小、方向，用来判断往复惯性力作用性质。c.Fj和Fj 始终沿着气缸轴线作用。d.往复惯性力总是存在。所以由Fj产生的单缸扭矩、翻倒力矩和自由力总是存在。但是曲轴一转内，翻转力矩之和、自由力矩之和为零。旋转惯性力Fr222)(rmmrmFkrr四、往复惯性力和气压力作用的差别四、往复惯性力和气压力作用的差别 气压力Fg 是做功的动力，产生输出扭矩。气压力Fg 在机体内部平衡，没有自由力。Fj 没有平衡，有自由力产生，是发动机纵向振动的根源。Fjmax FgmaxFj 所占区域长，总是存在，正负面积相等；Fg 呈脉冲性。五、曲柄连杆机构中力的计算（动力计算）五、曲柄连杆机构中力的计算（动力计算）合成力 F=Fj+Fg 侧向力 FNFtg 连杆力 切向力径向力 单缸扭矩 翻倒力矩 cosFFlMM)(sinFFlt)(cosFFlkhtArM F六、多缸机扭矩（动力计算）六、多缸机扭矩（动力计算）以六缸四行程发动机（153624）为例：如果第一缸的扭矩为M1()，则第二缸的扭矩为M2M1(+240)，M3M1（480），.第一主轴颈所受扭矩 M0,1=0第二主轴颈所受扭矩 M1,2=M1()第三主轴颈所受扭矩 M2,3=M1,2+M1（240）第四主轴颈所受扭矩 M3,4=M2,3+M1（480）第五主轴颈所受扭矩 M4,5=M3,4+M1（120）第六主轴颈所受扭矩 M5,6=M4,5+M1（600）第七主轴颈所受扭矩 M6,7=M5,6+M1（360）=M 5，21，63，42.连杆轴颈扭矩 根据扭矩向后传递的原则，Mgi应该是前一个主轴颈上的积累扭矩Mzi与作用在本曲柄销上的切向力所引起单缸扭矩的一半。iiAAFFAdMdMMAm360720)(1201221或 3.平均扭矩据此可以计算指示功率、有效扭矩等动力指标。)360(21)600(21)120(21)480(21)240(21)(212165432115,614,513,412,311,21MMMMMMMMMMMMMMMMMggggggtr 4.输出扭矩的均匀性输出扭矩的均匀性 一般以标定工况评价扭矩不均匀系数 mMMM)()()(minmax增加气缸数、点火均匀、组件分组、增加飞轮惯量等均可减小扭矩不均匀性。七、发动机对支承的作用力七、发动机对支承的作用力bMFWQbMFWQjj222221 bW Q2Q1M八、曲轴轴颈和轴承的负荷八、曲轴轴颈和轴承的负荷 1连杆轴颈的负荷PqrLLqFFF取坐标系固定于连杆轴颈上，有合力大小和方向角为tqykrLqxFFFFF22rmFrLqxqyq2t2krL2qy2qxqFFarctgF)F(FFFF2连杆轴承的负荷Fp取坐标系 固定于连杆上，根据Fp与Fq互为反作用力的关系：Fp=FqppYOX1180qp3主轴颈的负荷多支承曲轴主轴颈负荷不能精确确定，因此假设：任何时刻主轴颈上的负荷只决定于此轴颈左右相邻曲轴上的作用力。将静不定多跨曲轴按单跨梁计算。4主轴承负荷 Fc=-Fz 180zczxzyzikriqkriqizFFarctgFFFFF)5.05.05.05.0()1()1(本章开始第三章第三章 内燃机的平衡内燃机的平衡第二节第二节 旋转惯性力的分析旋转惯性力的分析第三节第三节 单列式内燃机往复惯性力的平衡分析单列式内燃机往复惯性力的平衡分析第四节第四节 双列式内燃机往复惯性力的分析双列式内燃机往复惯性力的分析第一节第一节 平衡的基本概念平衡的基本概念返回开始第三章第三章 内燃机的平衡内燃机的平衡第一节第一节 平衡的基本概念平衡的基本概念 一、平衡的定义一、平衡的定义 当内燃机在稳定工况运转时如果传给支承的作用力的大小和方向均当内燃机在稳定工况运转时如果传给支承的作用力的大小和方向均不随时间而变化，则我们就称此内燃机是平衡的。实际上这种情况不存不随时间而变化，则我们就称此内燃机是平衡的。实际上这种情况不存在。在。二、内燃机振动的原因二、内燃机振动的原因工作过程的周期性：发动机扭矩是周期性变化的。工作过程的周期性：发动机扭矩是周期性变化的。机件运动的周期性：旋转惯性力、往复惯性力是周期性变化的。机件运动的周期性：旋转惯性力、往复惯性力是周期性变化的。三、不平衡的危害三、不平衡的危害引起车辆的振动，影响乘员的舒适性、驾驶的平顺性。引起车辆的振动，影响乘员的舒适性、驾驶的平顺性。固定式内燃机的振动，会缩短基础或建筑物的寿命。固定式内燃机的振动，会缩短基础或建筑物的寿命。产生振动噪音、消耗能量、降低机器的总效率。产生振动噪音、消耗能量、降低机器的总效率。引起紧固连接件的松动或过载、引起相关仪器和设备的异常损坏引起紧固连接件的松动或过载、引起相关仪器和设备的异常损坏。四、研究平衡的目的和采用的方法四、研究平衡的目的和采用的方法通过内燃机平衡性的分析，为分析和选型提供依据。通过内燃机平衡性的分析，为分析和选型提供依据。寻求改善平衡性的措施，这些措施一般包括：寻求改善平衡性的措施，这些措施一般包括：采用适当的气缸数、气缸排列和曲拐布置；采用适当的气缸数、气缸排列和曲拐布置；加适当的平衡重；加适当的平衡重；用适当的平衡机构。用适当的平衡机构。方法主要包括：方法主要包括：1解析法解析法任取一个坐标系，求各力和力矩在该坐标系中的投影之和。若任取一个坐标系，求各力和力矩在该坐标系中的投影之和。若F0，M0，则该力系是平衡的，反之不平衡。，则该力系是平衡的，反之不平衡。2图解法图解法作力和力矩多边形，如多边形封闭则力系是平衡，反之不平衡。作力和力矩多边形，如多边形封闭则力系是平衡，反之不平衡。本章开始第二节第二节 旋转惯性力的分析旋转惯性力的分析2mmmkr旋转质量 旋转惯性力、静平衡和动平衡质心在旋转轴上 动平衡 静平衡 二、旋转惯性力平衡分析 为使动平衡：rmrmrmrmrpprpp21 2122质径积1.单拐曲轴2rmFrr 0rF0M0rrF0rrFF2.三拐曲轴（132，四冲程或二冲程)作曲柄侧视图及轴侧图 1203360 2403720AA或 图解法 对三个缸作离心力的矢量图是静平衡 0rF对O点（最后一拐中心）取矩，作力矩矢量图整体平衡方法223rambrmMMrpprprmbarmrpp30aF3cos30MMaFM2aFMr1rr2r1raF2raFraF39030pm3.四拐曲轴 四拐空间（二冲程发动机）曲轴离心力分析 2rrram10M空间曲轴的离心力自然平衡，有不平衡的离心力矩 rm10barmrpp四拐平面曲轴离心力分析四拐平面曲轴离心力分析 1804720A离心惯性力的合力为零，离心惯性力矩也是零 曲轴本身承受有最大达负荷aFr的内弯矩，而且中间主轴承承受较大的离心 常见的有如图所示的四块平衡重方案，以减轻内弯矩和轴承负荷 FrFrFrFr五缸机（曲轴）旋转惯性力分析五缸机（曲轴）旋转惯性力分析 （1-2-4-5-3）1445720A四冲程5曲拐布置图四冲程5曲拐轴测图124350rF四冲程五缸机旋转惯性力分析四冲程五缸机旋转惯性力分析图解法图解法曲柄侧视图四冲程5拐曲轴旋转惯性力多边形rraFM41rraFM32rraFM4rraFM23rraFM449.0四冲程五缸机旋转惯性力矩分析四冲程五缸机旋转惯性力矩分析四冲程5拐曲轴旋转惯性力矩多边形利用矢量投影求和的代数方法，求离心力矩的大小和方向假设缸心距为a，对第五缸中心取矩各矢量在x轴的投影和为rrrrrrrrrrxaFaFaFaFaFMMMMM3633.018cos54cos254cos390cos418cos54cos54cos90cos4321各矢量在y轴的投影和为rrrrrrrrrryaFaFaFaFaFMMMMM2639.018sin54sin254sin390sin418sin54sin54sin90sin4321rryrxraFMMM449.022合力矩为合力矩的方向与y轴的夹角为542639.03633.01ryrxrMMtg22449.0449.0ramaFbrmrrpprmbarmrpp449.0平衡块质径积为4.六拐曲轴六拐曲轴 六拐曲轴的平衡性很好，但是也存在内弯矩和轴承负荷问题。因此六拐曲轴也要合理布置平衡重。方案有如图所示几种。本章开始第三节第三节 单列式内燃机往复惯性力的平衡分析单列式内燃机往复惯性力的平衡分析 几个基本概念 Ccos2CcosjjjFFF2往复惯性力始终沿气缸轴线作用，大小和方向按简谐规律变化，力矩总是作用在气缸中心线与曲轴中心线组成的平面内。都是不平衡的自由力，如果不采取平衡措施，就会传到支承上，引起纵向振动。1.往复惯性力可以用旋转矢量表示为3和jjFF单缸机往复惯性力的平衡分析单缸机往复惯性力的平衡分析2cos CcosCFFjj和都没有平衡，需要采取平衡措施。1.双轴平衡法 对于一阶惯性力，用两根平衡轴四个平衡重(或两个)rmrmrmCrmjppjpp41 coscoscos4112211rmrmrmCrmjppjpp41 2cos2cos2cos4222222对于二阶往复惯性力采用类似方法平衡关系为：2.过量平衡法（01）sincoscosCFCCFyx222CF1Fyx从中消去得到当过量平衡率=0.5时，合力矢量变成一个常数的圆，方向与2CF 曲柄半径方向相反。现在高速小型发动机的过量平衡率有取较小值（=0.150.2）的趋势 C)1(2.单轴平衡法)sinecose(2CCsine21Ccose21M2121要求e1、e2尽可能小，以保证附加力矩M尽可能小。当平衡轴与曲轴水平对齐时，仍然存在不平衡力矩。单轴平衡法多缸机往复惯性力平衡分析多缸机往复惯性力平衡分析12121212a曲柄侧视图曲轴布置图一阶曲柄图二阶曲柄图单列式两缸机（发火顺序121，四冲程是不均匀发火）图解法 C CCF1jCFjI2aCjM整体平衡法 10 22rambrmjpprmbarmjpp0FRjIC2FRj双轴平衡法 rmbarmrambrmjppjpp2222更好的曲轴布置应该是更好的曲轴布置应该是360度度曲拐夹角。此时发火均匀，可曲拐夹角。此时发火均匀，可采用双轴机构平衡，也可以采采用双轴机构平衡，也可以采用平衡活塞的方法平衡。如右图所示用平衡活塞的方法平衡。如右图所示单列式三缸机（单列式三缸机（132）2403720A作曲柄图和轴侧图 作惯性力矢量图 三拐曲轴一、二阶曲柄图和轴侧图 一阶惯性力 二阶惯性力 得到 FRj=0 FRj=012312330O作力矩图 aCcos30 3aC 3x在水平轴投影后，jjMMMjmax=aC 3 出现在一缸上止点后30。求整体平衡法平衡重质径积，平衡重布置如前图 rmbarmramrambrmjppjjpp23 35.0 322230Obmprpmpmpmprp 三缸机一阶往复惯性力矩单轴平衡机构三缸机一阶往复惯性力矩双轴平衡机构单列四冲程四缸机（单列四冲程四缸机（1342）1804720A作曲柄图和轴侧图 1 4 1234 2 3 一阶曲柄图 二阶曲柄图 惯性力分析 2aC3aCaC0C4F0FRjRj023aCaCaCMj单列二冲程四缸机（单列二冲程四缸机（1342）904360A作曲柄图和轴侧图 aC 10jM0jMaC 10maxjM出现在上止点前6218整体平衡方法：rmbarmrambrmjppjpp10 1022得到 FRj=0 FRj=0单列四冲程五缸机（12453）发火间隔角1445720A作曲柄图和轴测图可以看出：可以看出：一阶惯性力和二阶惯一阶惯性力和二阶惯性力的合力都是零，性力的合力都是零，是平衡的。是平衡的。aaaaO四冲程五缸机一阶往复惯性力矩分析四冲程五缸机一阶往复惯性力矩分析aC4aC3aCaC2aCMjI449.0axjMIm54 有最大值第一缸上止点前5jIF4jIF3jIF2jIF1jIFaaaaO一阶力矩各矢量在x轴的投影和为aCaCaCaCaCMMMMMjIjIjIjIjIx3633.018cos54cos254cos390cos418cos54cos54cos90cos4321各矢量在y轴的投影和为aCaCaCaCaCMMMMMjIjIjIjIjIy2639.018sin54sin254sin390sin418sin54sin54sin90sin4321合力矩为aCMMMjIyjIxjI449.022一阶合力矩的方向与y轴的夹角为542637.03633.01jIyjIxrMMtg365490与水平轴的夹角为54向水平轴投影得到此时的实际一阶往复惯性力矩为aCaCMjI2639.054cos449.0aC4aC3aCaC2aCMjI449.0Ca4Ca3Ca2CaCaMj9797.418aCaCMj736.418cos9797.43jIIF1jIIF5jIIF4jIIF2jIIF二阶往复惯性力矩分析二阶往复惯性力矩分析二阶往复惯性力矩的合力矩幅值为aCaCaCaCaCMMMMMjjjjxj5389.154cos18cos218cos390cos454cos18cos18cos90cos4321aCaCaCaCaCMMMMMjjjjyj736.454sin18sin218sin390sin454sin18sin18sin90sin4321aCMMMyjxjj9797.42218736.45389.11yjxjrMMtg721890与水平轴的夹角为18向水平轴投影得到此时的实际一阶往复惯性力矩为aCaCMj736.418cos9797.4即使考虑到连杆比即使考虑到连杆比（1/3），二阶往复惯性力矩的值也比较），二阶往复惯性力矩的值也比较大，大于一阶往复惯性力矩的幅值。设计中应该采用双轴机大，大于一阶往复惯性力矩的幅值。设计中应该采用双轴机构进行平衡。构进行平衡。Ca4CaMj9797.4181818二阶往复惯性力矩分析与平衡措施二阶往复惯性力矩分析与平衡措施pmprCa4CaMj9797.418平衡轴的质径积为CarbMpp9797.42222248985.229797.4rmbarmbarMjjpprmbarMjpp48985.2平衡轴上的平衡块两两相反，对称布置单列四冲程六缸机（单列四冲程六缸机（153624）1206720A0 0RjRjFF惯性力分析：惯性力矩分析：相当于两个三拐曲轴对称安置，0 0,jjMM在自身已经达到静平衡和动平衡性的曲轴上添加平衡重，目的是减轻轴承负荷和减小曲轴的内弯矩。5，21，63，4本章开始第四节第四节 双列式内燃机往复惯性力的分析双列式内燃机往复惯性力的分析 一、一、V型两缸机平衡分析型两缸机平衡分析 1.离心惯性力的分析 22mmmkrrmrmrpp21与单拐曲轴平衡方法一样 2.一阶往复惯性力的平衡分析 cos)cos1(C2cos2Ccos)F()F(2xjxjxj右左Fsin)cos1(C2sin2Csin)F()F(F2yjyjyj右左)2cos(F)2cos(FjIjICC右左合力为：合力的方向为：jR的端点轨迹是一个椭圆 90o时 C(1-cos)为长半轴90o时 CFjIR是一个圆)(1tgtg变成方向始终与曲柄重合的旋转惯性力变成方向始终与曲柄重合的旋转惯性力 222222jIsin)cos1(cos)cos1(FCFFjIyjIx)tg2tg(tgcos)cos1(sin)cos1(tg21-1-IjIxjIyFFarctg平衡措施，以90O 为例 取分力较小的分解方案 旋转矢量直接用平衡块平衡旋转分量的平衡方法与单缸机一样ABOAFjIDBODABOAOBFjIOA=C(1-cos)AB=(OD-OA)cosC(1+cos)C(1-cos)cos 2CcoscosOAcos21cos241221rmrmrmrmjpjjpj平衡往复惯性力的质径积计算往复矢量用兰氏机构平衡 当90o 时，FRjIC I=与单缸机旋转惯性力的平衡方法一样，总质径积为：)2(212jkppmmmrrmAB3.二阶惯性力平衡性分析在坐标轴上的投影为也是椭圆)tg2tg2(tgtg1-90O时 变为水平方向的往复惯性力，可以用兰氏机构平衡)2(2cosF)2(2cosFjjCC右左2sinsin2sin2F2coscos2cos2FyjxjCC2sinsin2sin2coscos2cos2F22222222jCFFyjxj902sin2FjC二、二、V型多缸机平衡性分析型多缸机平衡性分析 例：V型八缸机（V-8）平衡性分析（90）V型八缸机用空间曲轴的较多，分析一阶往复惯性力和力矩先将其看成四台V2机，90O时，每台V2机的FjC =四台V-2机的Rj构成一个离心力系，按照与二行程四缸机一样的分析方法：6218 100aCMFjj6218 )2mm(10 102kraaFMr所以，在采用整体平衡法时有 因为，各拐原离心力所构成的离心力矩为 6218 )2mm(10 102kraaFMr222)2(10rmmmaMMbFMkjrjpprmmmbaFMkjpp)2(102分析二阶往复惯性力和力矩先看成两台空间曲轴的四缸机直列空间曲轴四缸机的二阶往复惯性力和力矩都等于零两台四缸机的二阶往复惯性力和力矩也都为零，即V8机的二阶往复惯性力和力矩都为零。本章开始第四章第四章 曲轴系统的扭转振动曲轴系统的扭转振动第一节第一节 扭振的基本概念扭振的基本概念返回开始第二节第二节 扭振系统自由振动计算扭振系统自由振动计算第三节第三节 强迫振动与共振强迫振动与