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曲柄连杆机构动平衡对摩托车单缸汽油机振动影响研究

作　者: 王尚礼
导　师: 裴普成; 陈光毓
学　校: 清华大学
专　业: 动力工程
关键词: 动平衡惯性力曲柄连杆机构振动单缸汽油机
分类号: U483
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

曲柄连杆机构的惯性力是影响发动机及整车振动的主要因素之一。为了减小摩托车发动机的振动，以单缸立式四冲程过量平衡汽油机为对象，本文从曲柄连杆机构的质量分布与发动机振动的关系进行了研究。用MATLAB和EXCEL软件分析了过量平衡率和平衡重偏角与动平衡参数（一阶惯性力）的关系；通过力的计算分析了一阶惯性力与两阶合惯性力的差异性；基于构建的模型，用EXCEL软件分析了过量平衡率和平衡重偏角对两阶合惯性力、轴颈受力、发动机横摆力矩的影响。研究结果表明：一阶惯性力与两阶合惯性力差异明显；过量平衡率和平衡重偏角的确定与两阶合惯性力、轴颈受力、横摆力矩相关；对于中低速发动机宜减小轴颈受最大力和最大横摆力矩，对于高速机宜减小敏感方向（竖直方向）的力并兼顾两阶合惯性力的最大力、受力和及曲轴轴颈受力和。研究结果应用于实际产品，计算结果、测试结果和主观感受表明，调整后的曲柄有助于改善发动机的振动。本文能为采用过量平衡方式单缸立式发动机曲柄连杆机构的动平衡参数的选取提供参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章引言  9-18
  1.1 背景  9-10
    1.1.1 市场及企业发展需求  9
    1.1.2 摩托车振动与动平衡  9-10
    1.1.3 发动机技术发展的需要  10
  1.2 国内外研究状况（文献综述）  10-17
    1.2.1 国外研究状况及先进产品特点  10-12
    1.2.2 国内研究状况  12-16
    1.2.3 研究问题的引出及思路  16-17
  1.3 主要内容及方法  17-18
    1.3.1 研究对象及内容  17
    1.3.2 各章内容简介  17-18
第2章单缸发动机曲柄连杆机构动平衡计算与分析  18-32
  2.1 本章引论  18
  2.2 曲柄连杆机构惯性力的计算模型及公式  18-22
  2.3 动平衡的计算与分析  22-30
    2.3.1 动平衡参数的定义与描述  22-23
    2.3.2 分析软件与输入条件的确定  23-24
    2.3.3 动平衡与一阶惯性力的关系  24-25
    2.3.4 过量平衡率和平衡重偏角对动平衡的影响  25-27
    2.3.5 往复质量变化时，过量平衡率和平衡重偏角对动平衡的影响  27-30
  2.4 模拟吸气排气阶段的动平衡试验  30-31
    2.4.1 试验思路  30
    2.4.2 试验条件  30
    2.4.3 试验数据及分析  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章单缸发动机的振动分析  32-51
  3.1 本章引论  32
  3.2 发动机的倾覆力矩分析  32-34
  3.3 曲柄连杆机构的惯性力分析  34-38
    3.3.1 曲柄连杆机构的一阶惯性力与两阶合惯性力对比  34-35
    3.3.2 过量平衡率和平衡重偏角对两阶合惯性力的影响  35-36
    3.3.3 不同曲柄连杆比的两阶合惯性力变化分析  36
    3.3.4 特定支撑方式时曲柄连杆机构两阶合惯性力的变化  36-37
    3.3.5 考虑发动机质量时，两阶合惯性力的变化  37
    3.3.6 两阶合惯性力与单点测试方式计算的对比  37-38
  3.4 曲轴轴颈受力分析  38-45
    3.4.1 曲轴轴颈受力计算模型与公式  38-39
    3.4.2 做功压缩阶段，曲轴轴颈受力分析  39-41
    3.4.3 吸气排气阶段，曲轴轴颈受力分析  41-42
    3.4.4 曲柄连杆比对曲轴轴颈受力的影响  42-44
    3.4.5 整个工作循环曲轴轴颈受力分析  44-45
  3.5 以点 A 为支撑的发动机横摆力矩计算  45-50
    3.5.1 计算模型及公式  45-46
    3.5.2 过量平衡率和平衡重偏角对横摆力矩的影响  46-50
  3.6 本章小结  50-51
第4章调整平衡重来改善某款发动机的振动计算  51-64
  4.1 本章引论  51
  4.2 研究结果有效性的对象与前提  51-52
  4.3 计算分析过程  52-62
    4.3.1 输入条件  52-53
    4.3.2 调整前后曲柄连杆机构的质量分布及动平衡情况  53-54
    4.3.3 惯性力计算对比  54-57
    4.3.4 曲轴轴颈受力计算  57-59
    4.3.5 基于支撑点 A 的发动机横摆力矩计算  59-62
  4.4 相关问题的讨论  62-63
  4.5 本章小结  63-64
第5章调整平衡重来改善某款发动机的振动验证  64-71
  5.1 本章引论  64
  5.2 动平衡验证  64-65
    5.2.1 测试方法  64
    5.2.2 试验设备及精度  64-65
    5.2.3 计算与检测结果对照  65
  5.3 发动机台架的振动测试  65-69
    5.3.1 测试方法  65-66
    5.3.2 测试设备  66
    5.3.3 测试前的准备  66
    5.3.4 测试结果与分析  66-69
  5.4 骑行振动主观评价-佐证  69-70
    5.4.1 评价方式  69
    5.4.2 评价结果  69-70
  5.5 本章小结  70-71
第6章结论与展望  71-73
  6.1 结论  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-75
致谢  75-77
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  77

曲柄连杆机构动平衡对摩托车单缸汽油机振动影响研究

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