2100T柴油机曲轴的平衡性分析及平衡措施

目 录

绪论

2100T柴油机曲轴平衡性的理论分析与计算

旋转惯性力的平衡分析

往复惯性力的平衡分析

相关参数的确定和不平衡的惯性力及其力矩的理论曲线绘制

相关参数的确定

不平衡的惯性力及其力矩的理论曲线绘制

曲柄连杆机构多刚体动力学模型的建立

多刚体动力学方程

多刚体系统建模

曲轴系统建模

活塞系统建模

连杆系统建模

曲轴、活塞与连杆组件的装配

基于Adams的曲柄连杆机构动力学仿真分析

模型文件的导入

运动副的施加

运动仿真的初始条件

运动仿真的结果与分析

2100T柴油机平衡装置的设计

平衡方案的比较

平衡块平衡机构

单轴平衡机构

双轴平衡机构

方案的确定

平衡机构的计算

平衡机构的布置

平衡块的设计

结论

参考文献

1 绪论

往复式内燃机由于工作过程的周期性和机件运动的周期性，曲轴旋转时所产生的旋转惯性力和往复惯性力都是周期性变化的。如果这些力在机内不能相互抵消，传给支承的力也会不断变化。再者，由于输出转矩的波动，也会造成支反力的变化，这些就是往复式内燃机不平衡的原因。平衡性差的内燃机会引起机器在支承上振动，影响乘员的舒适性和驾驶的平顺性，同时会产生振动噪声、消耗能量、降低机器的总效率，还会引起紧固连接件的松动或过载，导致相关仪器和设备的异常损坏。因此，对于内燃机来说具有良好的平衡性极其重要。内燃机的平衡性分析包括两方面的内容：惯性力系的平衡性和扭矩的均匀性。

对于2100T柴油机，由于两缸机自身平衡系统的特殊性，其往复惯性力和该力形成的力矩是不平衡的，因此如何使两缸机既在结构上不过于复杂，又能满足平衡性要求，具有十分重要的意义。分析2100T柴油机曲轴的平衡问题，实质上就是对各缸往复惯性力和各曲拐旋转惯性力构成的空间力系进行简化，如果简化结果主矢量、主力矩均为零，则曲轴是平衡的，反之就不平衡，这是求出不平衡量随时间（曲柄转角）的变化规律即可。

虚拟样机技术在内燃机领域已经得到越来越广泛的应用。本文以多刚体系统动力学为理论基础，利用Proe软件平台建立柴油机曲柄连杆机构的实体模型，并采用ADAMS进行动力学仿真分析，可得到整个系统协调运作下的运动规律和动力学特性参数。针对2100T柴油机存在的平衡问题，在结构允许的范围内提出相应的改进措施和设计合理的平衡机构，根据仿真模拟结果，不断调整，最终得到一套比较可行的平衡方案。