热动2班-曲轴飞轮组-李星韵-3008201290.pdfVIP

课程设计说明书 题目：2100T 柴油机曲轴的扭转振动计算 学生姓名 李星韵 学院名称 机械工程学院 专 业 热能与动力工程 学 号 3008201290 指导教师 高文志 刘月辉 谭从民 一、理论说明 在使用内燃机的长期实践中人们发现，有的内燃机当达到某一转速时就产生 剧烈的振动如果在这个转速持续运转下去就可能发生断轴事故，但如果进一步提 高或降低转速，则这种不正常情况就逐渐减弱或消失，重新恢复正常。 这一现象主要是由于曲轴发生了大幅度扭转振动引起的。曲轴石油连杆作用 在各个曲拐上的扭矩驱动旋转的，但这个扭矩是个周期变化量，因此曲轴也要随 之产生周期变化的弹性扭转变形。当内燃机达到某一转速时，施加在曲轴上的周 期变化的扭矩与曲轴本身的扭转振动之间可能产生所谓共振现象。在发生共振时， 曲轴扭转变形的幅度将大大超过正常值，这就是曲轴扭振共振，产生共振时的转 速称为发动机的临界转速。 由于曲轴的扭转振动对内燃机的使用性能和工作可靠性有不良影响，所以必 须尽量设法使所设计的内燃机在工作转速范围内不产生明显的扭转振动。 本次设计旨在计算 2100T 型柴油机各个轴段的自振频率，从而算出临界转 速，并对干扰力矩做简单的简谐分析。 二、计算过程 2100T型柴油机为双缸直列型柴油机可将其看为三质量系统，把曲轴以及与 曲轴相连接的活塞、连杆等运动零件的换算转动惯量集中起来，用一个位置在曲 拐中间界面处的圆盘来代替，将飞轮假象为另一圆盘圆盘之间用一根假想轴连接 起来用以代表中间轴段的弹性。 根据《内燃机设计》P76公式，从动力输出端依次对各质量编号：1,2,3；可 列方程： 对质量1：A1 = 1； � 2 对轴端1：U = −I ω ； 1 1 � U 1 对质量2 ：A2 = A1+ ； K 1 � � 2 对轴段2 ：U2 = U1 −I2 ω A2 ； � U 2 对质量3 ：A3 = A2+ ； K2 � � 2 因为无轴段3，所以：U3 = U2 −I3 ω A3 = 0； 其中A——相对振幅； U——轴段所产生的弹性力矩； I ——转动惯量； K——刚度； ω—— 自振圆频率。 由PROE软件与飞轮计算结果可得： −2 ( 2) −2 ( 2) ( 2) I1 = 3.23 × 10 kgm ；I2 = 3.65 × 10 kgm ；I3 = 0.96 kgm . 根据刚度计算公式： GIP K= ； l 其中G——材料的剪切弹性模数（Pa ）； l ——轴长（m ）； 4 IP ——轴的截面极惯性矩（m ) ； 5 ⁄ 2 查表可得：G=7.6 × 10 （kgf cm ) 可求出各轴段的刚度： K1 = 1.16 ×