单缸内燃机振动研究与平衡

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单缸内燃机动平衡分析

（－ｍｃｓ!’ ｓｉｎ!－ｍＡｒ!’ ｓｉｎ!＋ｍＢｘ’ ）＝
Ｘｅ＝－Ｘ（１）
! ｄ
ｄｔ
（ｍｃｓ!’ ｃｏｓ!＋ｍＡｒ!’ ｃｏｓ!）＝
Ｙｅ＝－Ｙ
（２）
解得惯性力Ｘ，Ｙ为：
Ｘ＝（ｍｃｓ＋ｍＡｒ）（ !4 ２ｃｏｓ!＋!4 ｓｉｎ!）－ｍＢｘ4 Ｂ
（３）
Ｙ＝（ｍｃｓ＋ｍＡｒ）（ !’ ２ｓｉｎ!－ !4 ｃｏｓ!）
１曲柄滑块机构运动分析
１．１模型简化内燃机的激振力主要来源曲柄滑块机构不平衡
质量运动的惯性力。曲柄连杆机构的不平衡质量由三个部分构成：作回转运动的曲柄组的不平衡质量，作平面运动的连杆的质量和作往复运动的活塞组的质量。
图１是将曲柄滑块机构的质量简化为三质量点ｍＡ、ｍＢ、ｍＣ。其中ｍＢ与两质点模型一样；ｍＡ为连杆在大头的分质量ｍ２′；ｍＣ为曲柄组的不平衡质量。
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＤｙｎａｍｉｃＢａｌａｎｃｅｏｆｔｈｅＳｉｎｇｌｅ－ｃｙｌｉｎｄｅｒＩｎｔｅｒｎａｌ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅＤＩＮＧＰｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｒａｎｋ－ｃｏｎｎｅｃｔｒｏｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｃｙｌｉｎｄｅｒｉｎｔｅｒｎａｌ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｉｓａｎａｌｙｓｅｄｉｎｄｙｎａｍｉｃｗａｙ．Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｒｅｅ－ｍａｓｓｐｏｉｎｔｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｉｔｓｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅａｎｄｍｏｍｅｎｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ－ｃｙｌｉｎｄｅｒｉｎｔｅｒｎａｌ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ；ｄｙｎａｍｉｃｂａｌａｎｃｅ；ａｎａｌｙｓｉｓ

第三章内燃机的平衡1

整体平衡方法o NhomakorabeaM
p
Mr
m p rp 2 b 3 amr r 2
rp mr
a
a
b
a m p rp 3mr r b
2019/2/9
内燃机设计
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4、三拐曲轴的平衡块的布置
• 对于三拐曲轴，要求曲拐夹角为120度。它有不平衡的离心力矩Mr(1.732amrrω2），作用在与第一拐成300的平面内。实际内燃机中，有用6个平衡块“完全平衡”的，也有采用“整体平衡”方案的。各种方案都能达到整体动平衡的目的，但各种方案所用平衡块的总质量不一样，曲轴内部负荷及主轴承负荷也不一样。实际上，用两平衡块的方案有困难。
0.5Fr 0.25Fr 0.289Fr 0 0.25Fr 0.125Fr 0.129Fr 0
0.5Fr 0.382Fr 0.192Fr 0.333Fr 0.25Fr 0.125Fr 0.034Fr 0
0.5Fr 0.382Fr 0.419Fr 0.333Fr 0.25Fr 0.125Fr 0.252Fr 0
( M p1 M p 2 ) cos1 M p3 sin 2 M r1
( M p1 M p 2 ) sin 1 M p3 cos 2 M r 2
式中，Mpi和Mri分别为各平衡块和曲拐离心力对中央主轴承O点的力矩。
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内燃机设计
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内燃机设计
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内燃机设计
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第二节旋转惯性力的平衡
• 曲轴系统的动平衡主要靠合理布置平衡块的办法来实现。 • 但平衡块的设计必须考虑以下各因素： • A.曲轴动平衡 • B.曲轴主轴承负荷 • C.曲轴弯曲负荷 • D.曲轴箱弯曲负荷 • E.曲轴整体质量（提高扭振固有频率）

11柴油机的振动与平衡

• 惯性力Pj为一次往复惯性力和二次往复惯性力的和。 • 一次往复惯性力，可看成往复运动质量mj在一次曲柄（半径为R，以角速度ω回转）产生的离心力在气缸中心线上的投影。也可以想象为两个回转质量为mj/2，回转半径为 R的质点，自上止点起同步反向，以角速度ω回转，产生的离心力的合力，如图所示。这两个离心力的水平分力相互抵消，其合力为两个垂直分力之和。一次往复惯性力引起的振动是沿气缸中心线方向上、下振动。 • （平衡原理如图所示，也用两个质量为mj/2，回转半径为R的质点，自下止点起同步反向，以角速度ω 回转。）
• 连杆力分量Pcj传向曲柄销后，分解成曲柄切向力PTj及曲柄法向力PNj，它们的方向与气体力法向分量PN及气体力切向分量 PT的方向正好相反；即在图示位置由于往复惯性力的存在，会减小曲柄销上切向合力及法向合力。
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•
• • •
•
•
连杆力分量Pcj传向主轴承后，分解成气缸轴线方向分量及水平分量；气缸轴线方向分量的大小就与活塞往复惯性力Pj相等，而水平分量的大小与气缸套上的水平分量PHj 相等。也就是说，活塞往复惯性力通过曲柄连杆机构传到了机体上。综合上述往复惯性力的传递过程，可知：（1）在主轴承上作用着不平衡往复惯性力Pj，它将引起柴油机上下振动。（2）往复惯性力使得柴油机颠覆力矩、气缸侧推力及曲柄销的法向力在气缸压力较大时有所减小。（3）往复惯性力虽使柴油机输出力矩在上止点附近有所减少，但是在下止点附近又使其有所增大，故总体不影响输出功率。（4）柴油机的颠覆力矩是输出扭矩的反作用力矩，与输出扭矩大小相等、方向相反。
第三十七讲
• 1、连杆替代系统有哪三个条件？ • 2、分析曲柄连杆机构气体力和惯性力、离心力 • 3、柴油机工作时产生振动作用力的来源有哪些？

单缸柴油机动平衡机的原理

单缸柴油机动平衡机的原理单缸柴油机是一种内燃机，通过燃烧柴油产生高压气体，使活塞在汽缸内做往复运动，从而驱动曲轴旋转，产生动力。

在单缸柴油机运转的过程中，为了保证其正常稳定的工作，需要对其进行平衡。

单缸柴油机的平衡机构包括平衡轴、配重块和平衡重锤等部分。

其平衡原理主要是通过引入一定的质量偏心，在活塞和曲轴的运动过程中产生一个与主体部分相反的力矩，以达到平衡的效果。

平衡机构的设计是为了减小或消除由于惯性力而引起的振动和不平衡力，以提高发动机的运行平稳性和可靠性。

在单缸柴油机中，活塞的运动是通过连杆传动到曲轴上，而曲轴转动的过程中会产生一定的不平衡力矩。

这是因为柴油机活塞在运动过程中，其加速度和速度的变化导致了惯性力的变化，进而产生了不平衡力矩。

这种不平衡力矩会引起引擎的振动和震动，影响机器的稳定性和寿命。

为了减小或消除这种不平衡力矩，需要引入平衡机构。

平衡机构的设计通常是基于几个原则：1. 力矩平衡原则：平衡机构应该产生一个力矩，与不平衡力矩相反，从而达到平衡的效果。

2. 质量平衡原则：平衡机构中的质量应该与不平衡力矩成比例，以达到平衡的效果。

3. 角度平衡原则：平衡机构中的质量应该根据曲轴的旋转角度进行调整，以达到平衡的效果。

在实际的设计中，常见的平衡机构包括平衡轴、配重块和平衡重锤等。

平衡轴是一个与曲轴平行的轴，可以通过传动装置与曲轴连接。

它的作用是在运动过程中产生一个与曲轴不平衡力矩相反的力矩，从而达到平衡的效果。

配重块和平衡重锤是通过在曲轴或连杆上增加一定的质量偏心，以减小或消除由于活塞和连杆的运动产生的不平衡力矩。

平衡机构的设计需要考虑多个因素，包括活塞质量、连杆长度、曲轴半径等。

这些因素与柴油机的排量、功率和转速密切相关。

在实际设计过程中，需要根据柴油机的工作条件和性能要求，通过数学建模和实验验证，确定最佳的平衡机构参数。

总之，单缸柴油机动平衡机的原理是通过引入一定的质量偏心，产生一个与不平衡力矩相反的力矩，从而减小或消除由于活塞和连杆运动所产生的不平衡力矩。

单缸柴油机新型平衡机构设计与研究的开题报告

单缸柴油机新型平衡机构设计与研究的开题报告一、选题背景随着经济的发展，柴油机被广泛应用于工业生产和农业生产等领域中。

在柴油机中，平衡是非常重要的一部分，因为它能够使发动机运转更加稳定、减少振动，并对减少某些零部件的磨损有很大帮助。

因此，单缸柴油机新型平衡机构的设计和研究具有重要的意义。

二、研究目的本研究主要目的是设计一种新型的单缸柴油机平衡机构，并研究其平衡效果及机械特性，为单缸柴油机的发展和改进提供科学依据。

三、研究内容1. 柴油机平衡机构的原理和理论知识的研究；2. 单缸柴油机的结构和特点的研究；3. 通过计算机模拟和实验方法，设计新型平衡机构；4. 对新型平衡机构的机械特性进行实验检测和性能测试；5. 根据实验结果进行数据分析和研究，验证新型平衡机构的效果。

四、研究意义单缸柴油机新型平衡机构的设计和研究具有以下意义：1. 提高单缸柴油机的质量和性能，减少故障率和维修成本；2. 推动单缸柴油机技术的发展和升级；3. 对柴油机平衡机构的研究和应用具有一定的指导意义。

五、研究方法本研究采用的方法主要有计算机仿真和实验方法，具体包括：1. 采用Pro/E软件进行结构设计和分析计算，优化设计方案；2. 针对新型平衡机构的机械特性，进行性能测试和实验检测；3. 利用ANSYS软件进行力学分析和动力学分析，验证平衡机构的效果。

六、预期成果本研究预期将获得以下成果：1. 设计出一种新型的单缸柴油机平衡机构；2. 研究新型平衡机构的机械特性，并对其效果进行验证；3. 分析和总结新型平衡机构的经济和社会效益。

七、研究进度计划本研究计划分为以下几个阶段：1. 理论基础阶段：对柴油机平衡机构和单缸柴油机的基本知识进行研究和分析，以及研究文献的综述；2. 设计方案阶段：采用计算机辅助设计软件，设计出新型平衡机构，并优化设计方案；3. 实验检测阶段：对新型平衡机构进行实验检测，采集数据，并分析数据结果；4. 总结和分析阶段：将实验结果进行整理和分析，得出结论，并撰写论文。

柴油机的振动与平衡

反，而形成的“颠覆力矩”将使柴油机倾倒。 ***柴油机的往复惯性力最终通过主轴承使柴油机产生上、下跳动的效应。同时，往复惯性力也将使柴油机产生颠覆力矩，使柴油机有左右倾倒的趋势。 ***柴油机的离心力将使柴油机形成上、下、左、右跳动的作用力，而连杆力偶则是使柴油机产生左右摇摆的力矩。 *****以上几种作用力或力矩都是周期性地发生变化的。因此，但柴油机运转时，这些周期性变化的力或力矩将使柴油机产生周期性地跳动或摇动，这就是柴油机运转时引起共振的根源。
***颠覆力矩平衡：颠覆力矩由固定基座螺栓承受。 ***连杆力偶平衡：一般可忽略而不采取平衡措施。 2．多缸柴油机的平衡：柴油机机体减振指的是消除或减轻柴油机机身在支承上的整体振动即外部振动。外部平衡与内部平衡： ***对多缸柴油机，如果采用适当的曲柄排列，可达到“外部平衡”。但是，曲轴不是一个刚体，而是弹性体。曲轴在惯性力的作用下回发生变形。由于主轴承阻碍这种变形，致使主轴承和机座受到力和力矩的作用，而当机体刚度不足时，同样会产生或引起振动。因此，在分析柴油机的平衡特性也就是它的振动力源时，不但要关心它的外部平衡特性，还要考虑到机身内部的受力情况。如果它的内部受力过大，仍然要引起变形和振动。 ***我们把考虑机身内部受力情况的平衡称为柴油机的“内部平衡”。通常以柴油机达到某种程度的外部平衡后，曲轴所受的最的大的弯曲力矩（也称内力矩）来表征柴油机内部的平衡性。使曲轴所受的最大弯曲力矩限制在安全范围内的平衡措施，即为内部平衡。离心力及离心力矩的平衡：在单列多缸柴油机中，一般多采用均匀分布的曲柄排列方案，因此合成离心力都是自行平衡的。但是，还可能存在不平衡的合成离心力矩。不平衡合成离心力矩的平衡方法，一般可归纳为四种： ***各缸平衡法：这是最彻底的平衡方法，即在每一曲柄上都装两块反向安置的平衡重，以平衡掉每个曲柄的离心力。由于每个曲柄的离心力都消失了，自然就不存在总的不平衡合成离心力矩和不平衡合成离心力。这种方法优点很多，不但作到了外部平衡，同时也作到了内部平衡，使柴油机的机身和曲轴受力情况最佳，但这种方法的平衡重数量多，重量较大。 ***分段平衡法：将曲轴分成两段（或数段），而后分别对各段所存在的合成不平衡离心力矩采取平衡措施。这是一种折衷方案，平衡并不彻底。 ***整体平衡法：在曲轴首尾两个曲柄上各加一对方向相反的平衡重块，以消除全部曲柄的合成离心力矩。它的优点是曲轴重量轻，但内部平衡性差，且平衡重在曲柄臂上要偏置安装。

内燃机传动系统振动控制策略优化

内燃机传动系统振动控制策略优化摘要：内燃机传动系统的振动问题一直是工程领域中的重要挑战之一。

振动不仅会降低内燃机传动系统的性能和寿命，还会对乘车舒适性和驾驶者健康产生负面影响。

因此，优化内燃机传动系统的振动控制策略对于提高整车性能和乘车舒适性具有重要意义。

本文将探讨内燃机传动系统振动控制策略的优化方法，并分析其在实际应用中的效果。

1. 引言内燃机传动系统的振动问题主要源自引擎的非平衡力和扭矩波动。

这些振动不仅会导致噪音和震动，还会加速传动部件的磨损和疲劳损伤。

传统的振动控制方法包括动平衡和减振器的使用，但这些方法往往并不能完全解决振动问题。

因此，优化振动控制策略是必要的。

2. 内燃机传动系统振动控制策略的优化方法2.1 动平衡技术的优化动平衡是常用的内燃机传动系统振动控制技术，通过旋转质量补偿方法来减少引擎的非平衡力。

然而，传统的动平衡技术往往需要借助动平衡机进行调整，且仅适用于静态平衡状态。

为了进一步优化动平衡技术，可以考虑使用动平衡旋转质量调节装置，实现动态平衡。

此外，在设计过程中，可以采用优化算法来确定最佳的质量分布，以降低振动。

2.2 振动控制策略的仿真与分析仿真与分析方法对于振动控制策略的优化具有重要意义。

通过建立内燃机传动系统的振动模型，可以模拟不同振动控制策略的效果，并找到最优控制参数。

常见的振动控制策略包括主动振动控制和被动振动控制。

主动振动控制通过传感器和控制器实时感知和调整系统的振动状态，被动振动控制通过减振器和吸振器等装置来消除振动。

通过仿真与分析，可以比较两种控制策略的优劣，并选择最适合的方案。

2.3 信号处理与滤波技术传感器对于振动控制策略的实施至关重要。

准确、稳定的传感器能够提供振动信号，帮助系统实时感知振动情况，并通过信号处理与滤波技术提炼有用的振动信息。

常用的信号处理方法包括时域分析、频域分析和小波分析等，滤波技术可以去除系统中的干扰信号。

优化传感器的选择和信号处理与滤波技术的应用，有助于提高振动控制策略的效果。

柴油机的振动与平衡课件

Pj PHj Pcj
Pcj PTj PNj
Pcj Pj PHj
结论： 1、在主轴承上存在Pj，将引起柴油机上下振动； 2、对气体压力产生的有一定的抵消作用 3、对输出力矩影响不大。 4、颠覆力矩与输出力矩大小相等、方面相反
2024/7/26
chapter 11 柴油机的振动与平衡
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11.1 柴油机动力学
三、曲柄连杆机构的作用力分析-侧推力与连杆推力
侧推力 FN 的大小交变，作用在十字头导板或气缸壁上。连杆推力 FL 的数值大小交变，作用在曲柄销上，而方向是否交变则取决于合力 F
的方向。
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chapter 11 柴油机的振动与平衡
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11.1 柴油机动力学
三、曲柄连杆机构的作用力分析-切向力和径向力
3
一、曲柄连杆机构的运动
1 活塞位移位移的精确公式位移的傅里叶级数公式活塞位移的近似公式 2 活塞速度和加速度 3 连杆运动连杆角位移近似公式连杆角速度近似公式连杆角加速近似公式
2024/7/26
chapter 11 柴油机的振动与平衡
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11.1 柴油机动力学
位移的精确公式
由多谐次合成，使柴油机装置产生错综复杂的振动
M D M m M v sin(v t v ) v 1
v 1,2,3,...
M D M m M v sin(v t v ) v1/ 2
v
1
2
,1,1
1 2
,2,2
1 2
,...
二冲程柴油机四冲程柴油机
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chapter 11 柴油机的振动与平衡
的绝对值达到最大2。
忽略2⑶项的连影杆响最，大可得摆极角大、值最的近大似角计速算度公及式为最：大角加速度均不大

单缸汽油机振动噪声的分析和控制

3、数据采集与分析方法：采用加速度传感器和声级计采集实验数据，通过频谱分析方法对各工况下的振动噪声信号进行分析和处理。
实验结果显示，在空载和负载条件下，采取控制策略后单缸汽油机的振动噪声均有明显降低。其中，负载条件下降噪效果更为显著，证明所采取的控制策略对降低单缸汽油机振动噪声具有积极作用。
然而，现有的研究还存在一些不足。首先，大部分研究局限于对变速器本身的优化，而忽略了车辆其他部分的噪声贡献。其次，研究方法主要集中在理论分析，缺乏足够的实验验证和实际应用。
三、面临的挑战与解决方案
汽车变速器振动噪声控制面临的主要挑战是技术成本高和市场推广难。为了解决这些问题，以下方案值得：
四、结论与展望
本次演示通过对单缸汽油机振动噪声产生原因的分析，探讨了相应的控制策略，并通过实验验证了控制效果。结果表明，所采取的控制策略能够有效降低单缸汽油机的振动噪声。然而，单缸汽油机振动噪声的分析与控制仍然面临一些挑战，如复杂工况下的振动噪声控制、控制系统的优化等问题需要进一步研究。
展望未来，随着科技的不断进步，可以预见单缸汽油机振动噪声的分析与控制将更加精细化、智能化。因此，后续研究可以下方向：
2、动力系统减振：选用低噪音、低振动的动力设备，并对设备基础进行优化设计。采用弹性支承和减振材料以减小设备振动对船体结构的影响。此外，还对设备外壳进行了阻尼处理以减小设备振动产生的噪声。这些措施有效地降低了动力系统产生的振动和噪声。
3、声学材料应用：在船体内部重要区域采用了吸声材料、隔声材料以及声学罩壳等声学元件。这些措施有效地吸收和阻隔了船舶内部的噪声传播。
3、声学材料应用
声学材料应用主要是通过采用具有声学特性的材料和结构，降低船舶内部的噪声。具体措施包括：

内燃机设计平衡资料

k值叫做“平衡特性系数”或“不平衡惯性力（力矩）系数”
kr—— 旋转惯性力不平衡系数，
kLr ——旋转惯性力矩不平衡系数，
kⅠ——一次往复惯性力不平衡系数， kⅡ——二次往复惯性力不平衡系数，
kLⅠ——一次往复惯性力矩不平衡系数，kLⅡ——二次往复惯性力矩不平衡系数
对于等缸间距等Pr(i)的单列式发动机， kr =kⅠ， kLr= kLⅠ，可把kr 和kⅠ统称为一次惯性力不平衡系数，把 kLr和kLⅠ统称为一次惯性力矩不平衡系数
分析方法就是空间力系向一点简化求其主向量和主矩，即
（1）
解析法（计算法），即在力系简化点建立坐标系，算出各惯性力向量在坐标轴上的投影之和
可得主向量，算出各惯性力对简化点的力矩向量在坐标轴上的投影之和可得主矩。
（2）图解法，即作出简化到一点的力向量多边形和力矩向量多边形，若多边形封闭，则主向量和主矩为零，否则封闭向量的大小和方向就是不平衡的主向量或主矩的方向。
RjⅠ和PjⅡ力系的主向量RjⅡ，将Lc和Lλc向垂直于气缸中心线平面方向（y向）投影，则可得一次
和二次往复惯性力系的主矩LjⅠ和LjⅡ。
3.2 单列式发动机的平衡性分析
R jI Rc cos(α θ I ) LjI Lc cos(α θ LI ) R j Rλ c cos( 2α θ ) 当Rc和Lc各在C(1)和L jM C(1)旋Lλ转c 方co向s(的2α前方θ时L ，)θⅠ和θLⅡ为正，反之为负。
3.1 概述
主要采取图解分析，辅之以必要的计算。本章中的分析举例一律针对等缸间距的等Pr(i)的发动机（有少数发动机因各曲拐的曲柄臂设计形状和尺寸不同，其各Pr(i)是不等的）。
3.1.2 关于平衡的一些概念内平衡和外平衡

内燃机平衡与噪声控制的研究与优化

内燃机平衡与噪声控制的研究与优化内燃机作为现代工业中一种主要的动力设备，具有高效、便捷、节能等优点。

然而，随着内燃机的大规模应用，引发了一系列问题。

其中，最常见的问题就是内燃机的噪声问题和振动问题。

内燃机的这种问题，不仅会危及人们的健康，而且可能会影响到内燃机的正常工作。

因此，在内燃机的研发和应用中，平衡与噪声控制已经成为了一个非常重要的研究领域。

要解决内燃机的平衡与噪声问题，首先回到内燃机的工作原理上来看。

内燃机的工作原理是利用燃料在燃气室内燃烧，使发动机内部形成一股压力，从而驱动汽缸的活塞运动，推动汽车等的前行运动。

这个过程中，很容易产生噪声和振动。

要想减小内燃机的噪声和振动，就首先要保证内燃机的平衡性。

内燃机的平衡性是内燃机运动稳定的基础。

如果在发动机的运转过程中，设备内的任何一个部件没有达到良好的平衡状态，都可能会造成剧烈的振动，甚至会使发动机故障。

为了解决这个问题，多方面的措施已经在内燃机工业中成功应用。

其中，通过提高内燃机品质是最简单有效的方法之一。

通过优化内燃机的设计结构，使设备内部结构更加紧凑和稳定，可有效降低内燃机的噪音和振动。

同时，提高使用的材料质量，也是一个非常重要的方面。

例如，使用质量更高的金属材料制造发动机，增加内部部件的厚度等，都可以有效减少内燃机的噪音和振动。

另一个优化内燃机平衡的方法是通过安装平衡轴。

平衡轴是安装在发动机内部的一种配重设备，主要用于平衡旋转质量和惯性力的变化对内燃机造成的影响。

通过平衡轴的安装，可以有效减少内燃机的振动和噪音。

但是，必须指出的是，安装平衡轴的方法不适用于所有发动机，只适用于4缸以上的发动机。

此外，对于有些高级发动机，由于精度和质量要求高，安装平衡轴也难以解决高级内燃机的噪声和振动问题。

此时，需要采用更加科学细致的方法进行优化和解决。

此外，对于振动和噪声问题，还有一个有效的解决方式是通过使用减振器。

减振器不仅可以解决内燃机的振动和噪声问题，还可以提高发动机的安全性。

单缸内燃机振动研究和平衡

单缸内燃机振动研究与平衡摘要：随着内燃机朝着高速、轻型、大功率方向发展，由其引起的振动问题成为制约内燃机向更高排量发展的瓶颈，因此解决内燃机振动问题已成当务之急。

从引起单缸内燃机振动的力源入手，简述在内燃机设计阶段常用的平衡振动的方法，在此基础上探讨减振原理，并据此设计一柴油发动机固体摩擦减振器。

关键词：单缸内燃机振动力源振动平衡减振器1 概述内燃机自19世纪问世以来已经有150多年的历史。

由于它的热效率高，移动性好，功率范围广，因而在工业、农业、交通运输及军事等领域获得广泛的应用。

它是将燃料（液体或气体）引入气缸内燃烧，再通过燃气膨胀，推动活塞、曲柄—连杆机构，从而输出机械功的热力发动机，通常包括有柴油机、汽油机和煤气机等。

单缸内燃机是所有发动机中最简单的一种，它凭借重量轻、结构尺寸小、成本低、维护简单等优点，被广泛应用于摩托车、园林作业等机械。

然而，和同排量的多缸机相比，单缸内燃机工作时只有一套机件在运转，所以运动件的惯性力得不到抵消，由此引发的振动大。

并且转速越高，这个问题表现的越明显。

机械振动，特别在共振情况下，可使机器和仪表的功能受影响，结构和构件损坏或产生残余变形，产生污染环境的噪声和有损于建筑物的动载荷，以及损害人体的健康，因此必须进行有效的控制。

振动控制除采取减小振源及调整系统参数以避免共振外，还可采取减振、隔振之类的被动控制及由外部输入能量以控制振动的主动控制等措施。

本文基于对单缸内燃机振动力源的分析，从常规减振、隔振角度入手，设计一种切实可行的固体摩擦减振器。

2 单缸内燃机的振动力源内燃机以曲柄每转一转（二冲程）或每转二转（四冲程）完成一个工作循环，因此其作用力均是周期性函数，这使得作用于曲柄上的输出扭矩成周期性变化，它一方面形成对内燃机的倾覆力矩，另一方面将使曲柄系受到扭转激励而发生扭转振动。

而由不平衡惯性力形成的不平衡力或力矩则是使内燃机发生整机性振动的振动激励力源。

通常情况下，能引起单缸内燃机发生振动的振动力源有：往复惯性力它能使内燃机产生沿汽缸中心线方向的往复振动。

内燃机用断流器的振动控制与平衡技术

内燃机用断流器的振动控制与平衡技术内燃机是现代社会中广泛使用的一种能源转换装置，它通过将化学能转化为机械能，驱动各种设备和机械工具。

然而，内燃机在运行过程中常常会引起振动和不平衡问题，这不仅会影响内燃机的性能和寿命，还可能会引起噪音和机械损坏等安全隐患。

为了解决内燃机振动和不平衡问题，断流器技术应运而生。

断流器是一种用于减小振动和不平衡的装置，通过控制内燃机的气流和燃烧过程，使其运行更加平稳。

本文将对内燃机用断流器的振动控制与平衡技术进行详细介绍。

首先，内燃机用断流器的振动控制技术是通过优化内燃机的气流路径来实现的。

内燃机的运行过程中，气流的流向和速度会产生不规则的涡流，进而引起振动。

为了减小振动，可以通过设计优化的进气和出气道，使气流流动更加顺畅。

此外，还可以通过增加气流动量和减小交流损失，降低振动的产生。

其次，内燃机用断流器的平衡技术是通过调整内燃机的燃烧过程来实现的。

燃烧过程中，由于燃烧室内的燃烧不均匀性，会引起振动和不平衡。

为了减小振动和不平衡，可以使用断流器来改善燃烧过程。

例如，在燃烧室中设置适当的喷油装置，可以使燃料均匀燃烧，减小振动和不平衡的产生。

此外，还可以通过优化点火系统，提高点火的准确性，从而降低振动和不平衡的程度。

然而，内燃机用断流器的振动控制与平衡技术也面临一些挑战。

首先，断流器需要精确的设计和制造，以确保其能够正常工作并满足振动控制和平衡的要求。

其次，断流器的使用需要合理的布置和安装，以确保其能够发挥最佳效果。

再者，断流器的使用还需要考虑内燃机的工作条件和负荷情况，以便根据实际情况进行调整和优化。

在实际应用中，内燃机用断流器的振动控制与平衡技术已经取得了一定的成果。

许多内燃机制造商和研究机构已经开始使用断流器来改善内燃机的性能和可靠性。

例如，某些航空发动机已经使用断流器来减小振动和不平衡的程度，提高了发动机的性能和寿命。

此外，汽车和船舶等领域也开始使用断流器来改善内燃机的工作效果。

【精品】内燃机的平衡

【关键字】精品第三章内燃机的平衡第一节概述内燃机运转时产生往复惯性力，旋转惯性力及反扭矩等，这些力或力矩是曲柄转角的周期性函数。

在内燃机一个运转周期中，惯性力及其力矩和反扭知的大小、方向在变化，或大小和方向都在变化，并通过曲柄轴承和机体传给支架，使之产生振动。

所以，这些力或力矩就是使内燃机运转不平衡的原因。

静平衡和动平衡曲柄旋转质量系统，不但要求静平衡，也要求动平衡。

静平衡：质量系统旋转时离心合力等于零，即系统的质心（重心）位于旋转轴线上。

动平衡：质量系统旋转是，旋转惯性力合力等于零，而且合力矩也等于零。

第二节单缸内燃机的平衡一、旋转惯性力的平衡单缸内燃机的总旋转惯性力，包括曲柄不平衡质量和连杆换算到大头处的质量所产生向心力之和。

该向心力的作用线与曲柄重合，方向背离曲柄中心，因此，只需在曲柄的对方，装上平衡重，使其所产生的向心力与原有的总旋转惯性力大小相等、方向相反即可将其平衡。

通常平衡重是配置两块，每个曲柄臂上各一块，这样可以使曲柄及轴承的负荷状况较好。

所加平衡重的大小为：——平衡重质量——平衡重质心与曲轴中心线之间的距离为了减轻平衡重质量并充分利用曲轴箱空间，可尽量使平衡重的质心远离曲轴中心线。

二、往复惯性力的平衡一次往复惯性力二次往复惯性力令从形式上看，与向心力一样，但这是的往复质量而不是旋转质量。

如果把C假想看成是一个作用在曲柄上的向心力，则一次往复惯性力，就相当于该向心力在气缸中心线上的投影。

因为这个向心力是假想的，只是形式上相当于一个向心力，故把它作为一次往复惯性力的当量向心力。

现把这个当量向心力的质量分成完全相等的两部分。

即各等于，并使一部分内气缸中心线开始，半径R的圆上，以向速度顺时针方向旋转，另一部分以同样条件下反时针方向旋转，显然它们的向心力分为。

正转部分向心力作为的正转矢量，A1表示。

反转部分向心力作为的反转矢量，B1表示。

在活塞位于止点时，此两当量重合于气缸中心线上。

在任一曲轴转角时，正转矢量A1与反转矢量B1的合矢量都落在气缸中心线上，其方向及大小与一次往复惯性力的方向及大小一致。

内燃机的平衡

平衡，但为了减小曲轴的内力矩，减轻轴承载荷，有的内燃机仍装设平衡重。当然，在加装平衡重后，不应破坏原有的平衡状况。
三、四缸内燃机的平衡
4、内燃机内平衡分析以上分析都是对内燃机外平衡分析，基于假定曲轴为绝对刚体。但实际上曲轴在弯曲
力矩作用下，总会产生变形。若受力及变形较大，会将一部分分力（力矩）传到机体上，引起机体变形，影响轴承载荷，发动机产生振动。曲轴和机体的变形破坏了平衡，从而影响到发动机运转的平稳性，特别在高速机的设计过程中，除主要研究外平衡特性外，尚需研究发动机的内平衡问题。
在垂直于汽缸中心线方向的投影为：
P r m x r R 2 c c o 1 o s ) c 8 s 1 o ( 0 ) c 8 s 0 o ( 0
旋转惯性力的合力为：
P r( P r)2 ( P r)2 0
（2）一次往复惯性力的合力为：
P j I m j R 2 c c o 1 o s ) c 8 s 1 o ( 0 ) c 8 s 0 o ( 0
ex2 ey2(coscossinsin)
C 2
ex2 ey2 cos()
可见，ex、ey小，则M随α变化时，波幅小（θ为常数）
二、单缸机内燃机的平衡
二、单缸机内燃机的平衡
5、过量平衡法在缸径更小的单缸机中，为了使结构尽可能简单，常常连单轴平衡机构也省略，而
采用所谓的过量平衡法。此时曲柄上除了有平衡mr的平衡块质量外，还要多加一过量的平衡质量εmj，使其产生过量的离心力εC（0<ε<1），ε称为过量平衡率。如下图（c）所示:
MC 2sin(R1cos)C 2cos(R1sin)C 2cos(ey R1sin) C 2sin(ex R1cos) C 2(eycosexsin)