曲柄连杆机构参数偏差对发动机整机振动影响研究

摘要

发动机的整机振动，是由于不平衡力矩和惯性力矩或波动的输出扭矩引起的。
　　 在发动机曲柄连杆机构中，活塞往复运动将产生往复惯性力，曲柄回转运动将产生离心惯性力。理论上，如果认为内燃机各曲柄连杆的质量、几何参数等完全相同这些力可以完全平衡，而实际情况是有设计偏差，还有制造偏差，在发动机使用过程中偏差更趋向扩大。因此，发动机的实际惯性力与按均衡、稳态参数假设计算得到的数值有相当的差异。这种差异造成了曲柄连杆机构的惯性激振力的波动，而这种波动传递到整机上，就造成了整机振动的波动，使得振动加剧。
　　 为了找到对内燃机整机振动影响最大的曲柄连杆机构零件偏差因子，论文利用发动机动力学相关知识、振动理论以及发动机悬置系统的特点，推导出对发动机曲柄连杆机构激振力影响最大的零件偏差。激振力传递到发动机机体上，引起发动机整机振动，论文进一步推导出对发动机整机振动影响最大的曲柄连杆机构零件偏差。这样有利于发动机整机厂为了控制整机振动而更严格的控制那些影响最大的零部件偏差，从而在源头上控制振动。
　　 作为理论的验证部分，论文选定YC4F这一机型，测量试验机曲柄连杆机构各零件的偏差，根据已有的理论推导，计算出在此偏差下应该有的激振力，以及此激振力引起的发动机质心振动加速度。然后装机进行振动试验，测试出发动机六个测点的振动加速度，然后计算出实验中的发动机质心的振动加速度。两者进行对比，可以看出论文中给出的研究方法的合理性，可以作为一种控制发动机振动的有效方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2发动机振动

1.3发动机振动的危害

1.4发动机振动控制国内外研究的现状

1.5本课题主要研究内容和意义

1.5.1本课题研究的意义

1.5.2课题主要研究内容

第二章 曲柄连杆机构参数偏差对激振力的影响

2.1引言

2.2传统内燃机动力学中的激振力

2.2.1 单缸机的惯性力和惯性力矩

2.2.2多缸机的惯性力和惯性力矩

2.2.3试验机曲柄连杆机构理论激振力

2.3各种参数偏差影响下的激振力

2.3.1需要考虑的参数的确定

2.3.2计算公式的推导

2.3.3试验机曲柄连杆机构各激振力、力矩的偏差

2.4机构间隙对激振力的影响

2.4.1目前此问题的国内外技术现状

2.4.2本论文中建立的模型

2.4.3冲击力的求解

2.4.4试验机的间隙引起冲击力的计算

2.4.5试验机实际间隙引起冲击力的计算

2.4.6实际间隙引起的连杆长度变化对激振力的影响

2.4.7结论

2.5本章小结

第三章 激振力作用下的整机振动

3.1引言

3.2方程中各参数的确定

3.2.1质量矩阵的确定

3.2.2刚度矩阵的确定

3.2.3激振力的确定

3.3通过解耦来解方程

3.3.1解方程的思路

3.3.2求系统矩阵的特征值来解耦

3.3.3解模态方程

3.3.4计算出发动机质心的振动加速度

3.3.5不同转速下质心的振动加速度

第四章 试验数据与理论计算数据的对比

4.1引言

4.2发动机整机振动实验

4.2.1实验设备及测试场地

4.2.2测试结果

4.3实验测得的线加速度转化为质心加速度

4.3.1理论推导

4.3.2实际数据计算

4.4实验数据和理论计算数据的对比

4.5结论

第五章 全文工作总结与展望

5.1全文工作总结及主要创新点

5.1.1全文工作总结

5.1.2主要创新点

5.2误差分析和工作展望

5.2.1误差分析

5.2.2工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况