Chapter 11 柴油机的振动与平衡Vibration and Balance of Diesel Engine概述往复运动部件往复惯性力回转运动部件回转惯性力气缸压力变化输出扭矩脉动螺旋奖径向和周向不均匀的三维伴流一→交变的轴向和横向推力振动激励源（Excitationsource）2025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 2 Chapter 11 柴油机的振动与平衡 Vibration and Balance of Diesel Engine ◼ 概述 往复运动部件 回转运动部件 往复惯性力 回转惯性力 气缸压力变化 输出扭矩脉动 螺旋桨径向和周向不均匀的三维伴流 交变的轴向和横向推力 振动激励源(Excitation source)
Chapter 11 柴油机的振动与平衡Vibration and Balance of Diesel Engine11.1柴油机动力学Dynamicsof diesel engine11.2柴油机平衡Balance of diesel engine11.3轴系扭转振动和减振Torsional vibration and absorbing11.4轴系纵向振动和减振Axial vibration and absorbing2025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 3 Chapter 11 柴油机的振动与平衡 Vibration and Balance of Diesel Engine 11.1 柴油机动力学 Dynamics of diesel engine 11.2 柴油机平衡 Balance of diesel engine 11.3 轴系扭转振动和减振 Torsional vibration and absorbing 11.4 轴系纵向振动和减振 Axial vibration and absorbing
11.1柴油机动力学一、曲柄连杆机构的运动学1．活塞位移2.活塞速度和加速度3. 连杆运动曲柄连杆机构的动力学二1.．气体力2.往复惯性力3．离心力4.连杆替代系统三、曲柄连杆机构的作用力分析2025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 4 11.1 柴油机动力学 一、曲柄连杆机构的运动学 1．活塞位移 2．活塞速度和加速度 3．连杆运动 二、曲柄连杆机构的动力学 1．气体力 2．往复惯性力 3．离心力 4．连杆替代系统 三、曲柄连杆机构的作用力分析
一、日曲柄连杆机构的运动1 活塞位移上止点（TDC)位移的精确公式行程中点（MP）位移的傅单叶级数公式=s活塞位移的近似公式下止点（BDC)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图11-1曲柄连杆机构示意图连杆角加速近似公式2025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 5 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
11.1柴油机动力学位移的精确公式上止点（TDC）B行程中点（MP）x=L+R-Rcosα-LcosβR=S下止点（BDC）Lsin β= Rsin αα=R/L=sin β/sin αcos β= /1- sin2β= /1- sin’αx = R(1-cosα)+ L(1- /1- sin 2 α)曲柄连杆机构示意图2025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡(
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 6 11.1 柴油机动力学 ◼ 位移的精确公式 x = L + R − Rcos − Lcos Lsin = Rsin = R / L = sin /sin 2 2 2 cos = 1−sin = 1− sin (1 cos ) (1 1 sin ) 2 2 x = R − + L − −
11.1柴油机动力学x = R(1-cosα)+ L(1-/1- sin ? α)(a)活密位移cos β= /1- sin ?α =(1- sin ?α)/218027036026+UsinsinsinO8162(b)活塞速度(1-cos2α)COsAsir42(1- cos2α)cosB24(c)酒如速度Ra(1- cos 2α)x = R(1l-cosα)-42025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 7 11.1 柴油机动力学 (1 cos ) (1 1 sin ) 2 2 x = R − + L − − sin . 16 1 sin 8 1 sin 2 1 1 cos 1 sin (1 sin ) 2 2 4 4 6 6 2 2 2 2 1/ 2 = − − − − = − = − (1 cos 2 ) 4 1 sin 1 2 1 cos 1 2 2 2 − = − − (1 cos 2 ) 4 1 sin 1 2 1 cos 1 2 2 2 − = − − (1 cos 2 ) 4 = (1− cos) + − R x R
11.1柴油机动力学2活塞速度和加速度活塞的运动速度是位移对时间的一阶导数：ARx=R·osinα+(20)sin 2α对上式取微分则得活塞加速度的近似公式：x = Ro?(cosα+ Acos2α)2025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡X
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 8 11.1 柴油机动力学 2 活塞速度和加速度 ◼ 活塞的运动速度是位移对时间的一阶导数： ◼ 对上式取微分则得活塞加速度的近似公式： (2 )sin 2 4 sin R x = R + (cos cos2 ) 2 x = R +
柴油机动力学11.1分析活塞运动可以看出：1．上止点时：包位移为零，速度为零，加速度最2700860大，方向为正；2.下止点时：(b)清亮速度位移最大，速度为零，加速度比上止点小，方向为负；3.非中间位置：行程中央，活塞速度最大，加速(c）话逸度为零。可近似看成两次曲柄的合成2025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 9 11.1 柴油机动力学 ◼ 分析活塞运动可以看出： 1. 上止点时： 位移为零，速度为零，加速度最 大，方向为正； 2. 下止点时： 位移最大，速度为零，加速度比 上止点小，方向为负； 3. 非中间位置 ： 行程中央，活塞速度最大，加速 度为零。 4. 可近似看成两次曲柄的合成
11.1柴油机动力学3.连杆的运动Lsin β=Rsin α公式从上述公式可看出：（1)α=0°／180°（上/下止点）时达到极值，连杆摆动公式角速度最大，其大小相等，方向相反。(2)当曲柄的转角为90°和270°时，连杆的摆动角位移公式的绝对值达到最大。忽（3）连杆最大摆角、最大角速度及最大角加速度均不大βmax = Ω0β=-1022025/9/210chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 10 11.1 柴油机动力学 3.连杆的运动 Lsin = Rsin sin ) 2 1 cos (1 2 2 = + (1 3cos )] 2 1 sin [1 2 2 2 = − + − sin ( sin ) 1 − = 连杆角位移的精确公式 连杆角速度近似公式 连杆角加速度近似公式 忽略 项的影响，可得极大值的近似计算公式为： 2 max = 2 = − ◼ 从上述公式可看出： ◼ ⑴=0°/ 180° （上/下止点）时达到极值，连杆摆动 角速度最大，其大小相等，方向相反。 ◼ ⑵当曲柄的转角为90°和270°时，连杆的摆动角位移 的绝对值达到最大。 ◼ ⑶ 连杆最大摆角、最大角速度及最大角加速度均不大
11.1 柴油机动力学曲柄连杆机构的运动活塞位移12.活塞速度和加速度3.连杆运动二、曲柄连杆机构的作用力（一）曲柄连杆机构的气体力和惯性力1．气体力2.往复惯性力3.离心力4．连杆替代系统柴油机的输出力矩和倾覆力矩二） 112025/9/2chapter11柴油机的振动与平衡
2025/9/2 chapter 11 柴油机的振动与平衡 11 11.1 柴油机动力学 一、曲柄连杆机构的运动 1．活塞位移 2．活塞速度和加速度 3．连杆运动 二、曲柄连杆机构的作用力 （一）曲柄连杆机构的气体力和惯性力 1．气体力 2．往复惯性力 3．离心力 4．连杆替代系统 （二）柴油机的输出力矩和倾覆力矩