内燃机设计讲稿第三章内燃机的平衡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离心力之和。该离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，使其所产生的离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，与离心力一样，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离心力，则一次往复惯性力，就相当于该离心力在气缸中心线上的投影。因为这个离心力是假想的，只是形式上相当于一个离心力，故把它作为一次往复惯性力的当量离心力。现把这个当量离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，显然它们第1页共8页内燃机设计讲稿第三章内燃机的平衡的离心力分为。正转部分离心力作为的正转矢量，A1表示。反转部分离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。这是因为A1、B1在气缸中心上的投影为在垂直于气缸中心线方向，A1与B1的投影正好大小相等，方向相反，其和为零。同理，二次惯性力正、反转矢量，用A2、B2表示。两矢量重合于气缸中心线上，一正、一反，以2倍于曲轴角速度（）旋转。在任一曲轴转角时，A2＋B2的矢量合，都落在气缸中心线上，其方向及大小与二次往复惯性力的方向及大小相同。用正、反转两个矢量来分析惯性力的作用，是平衡分析中行之有效的一种方法。一次惯性力可用两个质量所产生的离心力矢量来代替，所以要想将全部平衡，只要平衡掉这两个离心力即可。具体的做法是采用两根旋转方向相反的平衡轴。第三节单列式多缸内燃机的平衡多缸机，各缸产生的一、二次往复惯性力却是沿各自气缸中心线，因此是互相平等，且作用在同一平面内（气缸轴线平面）；只是一次惯性力与二次惯性力变化频率不相同。各气缸的旋转惯性力沿各自曲柄方向作用在不同平面内。由于各气缸中心线之间有一距离，因此各缸的往复惯性力，和旋转惯性力对于与曲轴轴线垂直的某一参考平面（一般取通过曲轴中央的平面为参考平面），还将产生力矩，如互相抵消，本身就平衡了，如不能抵消，则是不平衡的。离心力产生的力矩和离心力矩，用表示。由于绝大多数多缸内燃机，曲柄排列从曲柄端视图看，都是均匀分布的，而各缸的离心力大小相等，方向又与曲柄一致，所以离心力的合矢量在这种情况下就互相抵消了，即。但是由于各缸的离心力作用线不在同一平面内，即使，它们还可能产生合力矩。这个力矩所在平面通过曲轴中心线，以角速度旋转，所以，它在垂直平面和水平平面的两个分力矩与的大小和方向都是变化的。至于一、二次往复惯性力，虽然始终作用在气缸轴线平面内，但各缸中该力的大小和方向都是随曲轴转角而变化的。所以，对多缸机而言，既使曲柄排列均匀，也只有一次惯性力的合力为零，即，其它各次惯性力（如）就不一定这零。此外，一、二...
