天津工程师范学院2009届本科生毕业论文1引言1.1本课题研究的意义机械平衡作为现代机械中的一个重要问题，历来是人们在机械设计及其使用中所必须考虑的一项指标。机械在运转时，构件所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力。这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且由于这些惯性力一般都是周期性变化的，所以必将引起机械及其基础产生强迫振动。如其频率接近于机械的固有频率，则不仅会影响到机械本身还会使附近的工作机械及厂房建筑受到影响甚至破坏。由此我们可以看出机械平衡的重要性。车用发动机的平衡性能好坏是影响车辆舒适性的一个很重要因素,往复活塞式发动机由于工作过程的周期性和机件运动的周期性，运动中所产生的旋转惯性力和往复惯性力都是周期变化的，此外，输出扭矩的波动也会造成支反力的变化。这些都是造成发动机不平衡的原因。平衡性差的发动机会在支撑上振动，传给车身车架有损于汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性，加速驾驶员的疲劳，影响行驶安全。因此我们要采取一定的措施消除不平衡因素。在实际应用中可以采取适当的措施平衡掉这些不平衡力和力矩,减少由其产生的诸多不良后果。因此研究其平衡问题很有必要。而柴油机作为内燃机中重要的一种，其平衡性能的好坏更是关乎重大。随着现代生产技术的发展，对发动机平衡性能的要求越来越高，所以我们有必要对发动机的平衡性能进行研究。本文将对8V600柴油机的平衡问题进行分析和研究。1.2本课题国内外的研究状况60年代末到70年代初，国营渭阳柴油机厂与山西车用发动机研究所曾为某轻型履带牵引车和特种履带输送车配套研制了一台新型柴油机。由于车辆对柴油机的性能和外形尺寸要求高，尤其对宽度限制极严，为此经过反复论证和对比分析，决定选择缸排夹角为600的8V四冲程柴油机。缸排夹角为600的V8四冲程柴油机尽管在长度与宽度方面较同功率其他型式的柴油机有明显优势，但这种布置却因发火间隔不均和二阶往复惯性力不平衡（平面拐曲轴）而很少实际应用。这种不平衡的惯性力会引起柴油机强烈振动，乃至达到无法正常工作的程度。1958年北京工业学院和山西柴油机厂曾为扩大150系列柴油机的使用范围，将12V150柴油机去掉4个缸，设计了一台夹角为600的8V150柴油机，由于当时未采取平衡措施，样机试验时，运转仅数小时就陆续振断多根油管。采用原有的刚性支承，高压油管的振动振幅在1天津工程师范学院2009届本科生毕业论文2mm以上。引起如此之大的振动原因是多种的，如燃烧振动，发火间隔不均匀，由于制造偏差而产生的各缸零部件惯性质量不均以及高阶往复惯性力等，采用并列连杆的机型还有左、右排错缸引起的惯性力矩，但主要还是由二阶往复惯性力不平衡所引起。因此，要使8V600柴油机得到较广泛的应用，首要的问题是解决其二阶往复惯性力的平衡问题。国外V8柴油机采用600缸排夹角的也极少。40年代美国福特汽车公司曾设计过一台GAA-V8汽油机(用于坦克)，该机缸排夹角为600，因其为汽油机，运动件质量较小，加之当时汽油机的转速不高，故二阶往复惯性力不太大。此外，因受当时设计与制造技术水平的限制，该机没有采取平衡措施，采用弹性支承安装在坦克上，使用情况不详。部分国外生产的8V600柴油机参数如表1所示。表1.1部分国外生产的8V600柴油机参数表公司发动机型号DxS（mm）n(r/min)NeKw(PS)平衡方式西德MWMD232-8120x1302500162（220）并列连杆，单根平衡轴美国华开汽车公司H1077DS1146x1322400478（650）并列连杆，单根平衡轴美国通用汽车公司D631“环流”130x982600143（195）不详美国爱利斯一查尔墨斯公司不详152.4x152.92100441（600）不详西德道依茨公司AM52系列V8190x2101500723（984）并列连杆，偏心轮平衡轴美国卡特匹勒公司1676114x139.72200250（340）并列连杆，偏心轮平衡机构法国Bandoin发动机协会DV-8185x2001250294（400）两根平衡轴1.3本文所要解决的问题本文要求对8V600柴油机进行平衡分析和平衡方案设计。所设计的平衡方案要100%平衡二级往复惯性力，达到改善发动机振动品质的目的。2天津工程师范学院2009届本科生毕业论文2Matlab简介Matlab是矩阵实验室（...