汽車動力裝置仿真與設(shè)計第1章緒論

1.1汽車動力裝置開發(fā)流程與仿真應用1.2仿真概述一直以來內(nèi)燃機是汽車的主要動力裝置，近年來新能源汽車蓬勃發(fā)展，汽車動力裝置更迭對汽車行業(yè)帶來巨大變局。習近平總書記指出，“當前中國處于近代以來最好的發(fā)展時期，世界處于百年未有之大變局，兩者同步交織、相互激蕩”，對于汽車能源動力領(lǐng)域，汽車產(chǎn)生的石油資源消耗和生態(tài)環(huán)保問題凸顯，汽車能源動力的綠色發(fā)展勢在必行?！秶夜?jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》提出到2035年新能源汽車銷量占50%，氫燃料電池汽車保有量達到100萬輛左右?？梢姡斍凹拔磥砥囆袠I(yè)的動力裝置呈現(xiàn)出內(nèi)燃機、動力電池和氫燃料電池共存的狀態(tài)。本章將主要講解汽車動力裝置的開發(fā)流程、仿真在其中的應用以及仿真基礎(chǔ)。汽車動力裝置開發(fā)流程與用途、設(shè)計目的等相關(guān)，常劃分為以下幾個階段：產(chǎn)品開發(fā)計劃階段、產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)階段、樣機試制和試驗驗證階段、設(shè)計定型和生產(chǎn)階段等。1.產(chǎn)品開發(fā)計劃階段調(diào)研市場需求、國家政策法規(guī)、現(xiàn)有研發(fā)技術(shù)水平、現(xiàn)有零部件制造企業(yè)的工藝和加工供給能力，組織產(chǎn)品研發(fā)團隊，調(diào)研國內(nèi)外相似產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)方案、產(chǎn)品開發(fā)和使用數(shù)據(jù)，確定參考樣機。通過與樣機對比、經(jīng)驗公式計算和簡單的熱力學、動力學和整機一維仿真來確定待開發(fā)產(chǎn)品的基本性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)。編制設(shè)計任務書，主要包括：1）開發(fā)該產(chǎn)品的目的、用途和適用范圍；2）引用文件；3）主要設(shè)計參數(shù)和技術(shù)指標要求；4）系統(tǒng)組成和總體布置、子系統(tǒng)研發(fā)要求；5）檢驗要求；6）試驗要求；7）標識編號要求，包括產(chǎn)品和技術(shù)文件等的標識編號；8）工作分工和研究進度要求；9）其他，如包裝運輸儲存、經(jīng)濟效益分析、質(zhì)保能力和顧客滿意度等要求。2.產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)階段開展總體布置設(shè)計和零部件設(shè)計。確定零部件結(jié)構(gòu)和尺寸，按照企業(yè)標準編制零部件CAD目錄，進行詳細三維CAD設(shè)計，繪制整機布置圖和零部件圖紙。常用的三維CAD軟件包括CreoPTC

、CATIA、UG(UnigraphicsNX)和SOLIDWORKS等。仿真計算根據(jù)項目任務書要求，可不同程度地加入到產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計中。開展汽車動力裝置的流體力學計算、熱管理計算和零部件結(jié)構(gòu)強度計算等，內(nèi)燃機還需要動力學仿真、潤滑仿真和燃燒仿真等。3.樣機試制和試驗驗證階段繪制加工毛坯圖，明確零部件加工精度和工藝方法。根據(jù)不同加工方式、公差等研發(fā)要求，決定零部件加工數(shù)量和裝配方式。對加工產(chǎn)品開展檢驗，包括目視檢驗，幾何檢驗，根據(jù)設(shè)計任務書開展各個零部件詳細檢驗如金相組織、表面粗糙度和清潔度等，并進行裝配檢驗。開展性能試驗、可靠性試驗、耐久試驗、電磁兼容性試驗以及配套試驗等，考核評價產(chǎn)品各項指標參數(shù)是否達到設(shè)計任務書要求。通過將仿真與試驗結(jié)合，可以減少試驗次數(shù)，補充試驗無法獲得的數(shù)據(jù)。同時，試驗數(shù)據(jù)可用于標定仿真模型，使仿真更加準確。4.設(shè)計定型和生產(chǎn)階段在綜合樣機試驗、配套試驗和仿真模擬計算結(jié)果基礎(chǔ)上，常會進一步改進和優(yōu)化布置方案、性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計細節(jié)。又一次完成設(shè)計優(yōu)化后，繼續(xù)開展試制和試驗驗證工作，直到達到任務書要求。整理設(shè)計任務書、產(chǎn)品圖紙、檢驗和試驗報告、仿真計算報告等技術(shù)文件，經(jīng)相關(guān)部門鑒定批準后，開展小批量生產(chǎn)，進一步解決設(shè)計開發(fā)階段未發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過嚴格的設(shè)計和工藝調(diào)整后，才最終進行正式商業(yè)化生產(chǎn)。產(chǎn)品開發(fā)流程與仿真圖1-1產(chǎn)品開發(fā)流程與仿真與傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程相比，由仿真驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)過程在開發(fā)前期投入的工作量和成本較高，但整個產(chǎn)品開發(fā)積累的產(chǎn)品開發(fā)時間、成本、工作量和成熟度方面均有顯著的優(yōu)勢。當前在汽車動力裝置的研發(fā)過程中仿真模擬計算已經(jīng)成為重要的技術(shù)手段之一，其幾乎在整個開發(fā)流程中都有應用，常用于評估產(chǎn)品技術(shù)方案可行性、完成關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化與確定、減少試驗次數(shù)、補充試驗無法獲得的數(shù)據(jù)和獲得更深入的產(chǎn)品性能、理論和技術(shù)理解。而仿真的輸入數(shù)據(jù)和結(jié)果驗證常來源于試驗測試，仿真使用的數(shù)學模型常通過試驗數(shù)據(jù)和理論推導獲得。專業(yè)的車輛動力總成仿真計算軟件包含了對內(nèi)燃機、動力電池、燃料電池和混合動力系統(tǒng)的仿真計算，如AVLSimulationSuite系列軟件、GT-Suite系列軟件和RicardoSuite系列軟件等。對內(nèi)燃機、動力電池和燃料電池中的具體某個方向的仿真研究而言：1）燃燒和流動計算軟件，如StarCCM+、Fluent、AVLFIRE、CONVERGE、KIVA和OpenFoam等。2）結(jié)構(gòu)溫度和應力計算軟件，如ABAQUS、ANSYS等。3）疲勞強度計算軟件，如FEMFAT、ANSYSnCodeDesignLife和FE-Safe等。4）內(nèi)燃機工作過程計算軟件，如GT-POWER、AVLBOOST和RicardoWAVE等。5）動力學計算軟件，如AVLEXCITE、ADAMS等。6）聲學計算軟件，如LMSVirtualLab等?，F(xiàn)有的流體和結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)?；诰W(wǎng)格進行計算，常見的通用網(wǎng)格前處理軟件，如HyperMesh；仿真計算結(jié)果后處理軟件，如Tecplot、ANSYSEnsight等；作圖軟件，如Origin、Grapher等。此外，格子玻爾茲曼法、分子動力學、量子力學和量子化學也逐漸應用于汽車動力裝置的仿真中。為更高效的開展仿真研發(fā)工作，大型企業(yè)常開發(fā)專用的仿真管理平臺或仿真自動化平臺，通過將不同功能的軟件集成到平臺中方便研發(fā)人員開展工作，這對Linux系統(tǒng)的Shell命令、Windows系統(tǒng)的cmd命令、Web網(wǎng)頁界面編程和軟件開發(fā)接口編程（如Python語言）等提出了學習要求。當前數(shù)字化和智能化趨勢對汽車動力裝置的開發(fā)影響顯著，與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、5G通信和數(shù)字孿生的深度融合推動汽車動力裝置仿真和設(shè)計更加高質(zhì)量的發(fā)展。第1章緒論

1.1汽車動力裝置開發(fā)流程與仿真應用1.2仿真概述為什么要畫網(wǎng)格？內(nèi)燃機、燃料電池和動力電池的零部件或者流場在實際物理上一般是連續(xù)的，具有無窮多個自由度。為能夠開展數(shù)學仿真計算，需要把無窮多個自由度等效減少到有限個自由度，才能實現(xiàn)求解。因此，對零部件或者流場幾何區(qū)域通過劃分網(wǎng)格進行離散化，實現(xiàn)有限個自由度來表達某零部件或者流場區(qū)域。1.2.1網(wǎng)格離散化a)圓形和正方形的二維網(wǎng)格模型b)球形和正方體的三維的網(wǎng)格模型圖1-2網(wǎng)格實例網(wǎng)格數(shù)目越多，網(wǎng)格越密集，劃分出來的網(wǎng)格更加接近真實的幾何形狀。但計算所需要的時間越長，內(nèi)存要求越高。通常對計算區(qū)域中精度要求高的區(qū)域劃分網(wǎng)格比較密集，其他位置相對稀疏；對形狀簡單的區(qū)域網(wǎng)格較為稀疏，對需要表達細節(jié)形狀的區(qū)域加密網(wǎng)格。比如曲軸應力計算時，過渡圓角位置網(wǎng)格需要加密，因為該位置容易產(chǎn)生疲勞破壞。這意味著高質(zhì)量網(wǎng)格的劃分，需要研究人員針對具體工程問題中哪些位置是關(guān)注位置、哪些現(xiàn)象可能在哪些位置發(fā)生和以什么樣的尺度發(fā)生等具有一定深度的理論和工程經(jīng)驗。1.2.2計算流體力學計算流體力學仿真計算通常的步驟為：（1）前處理：1）確定流體計算區(qū)域，通常將包圍流體的幾何表面抽取出來，該操作常使用CAD軟件和網(wǎng)格前處理軟件的幾何處理模塊實現(xiàn)。2)對流體區(qū)域劃分網(wǎng)格，建立網(wǎng)格模型。使用網(wǎng)格前處理軟件實現(xiàn)。（2）求解器：1）確定流體的流動/傳熱特性參數(shù)，同時根據(jù)所要解決的問題，選擇流體計算模型。2）定義進、出口和壁面邊界條等。3）定義求解方法，流場初始化，定義收斂條件和迭代次數(shù)，提交計算。（3）后處理：結(jié)果分析，常分析流速、壓降、流動均勻性和流體傳熱等。1.2.3計算結(jié)構(gòu)力學對于結(jié)構(gòu)的溫度、應力計算，常使用有限元法，使用有限元法進行仿真計算通常的步驟為：（1）前處理：1）零部件結(jié)構(gòu)CAD模型。2)對零部件結(jié)構(gòu)劃分網(wǎng)格，建立離散網(wǎng)格模型，建立接觸關(guān)系，建立裝配關(guān)系等。3）定義位移約束條件等。約束自由度，避免產(chǎn)生整體約束不足而引起計算不收斂；位移約束等對位移、應力和振動等結(jié)果等影響顯著。（2）求解器：1）定義結(jié)構(gòu)材料參數(shù)。2）選擇計算模型。3）定義初始條件和載荷等。4）定義迭代參數(shù)和收斂條件，提交計算。（3）后處理：結(jié)果分析，常分析應力和變形等。1.2.4多體動力學（1）前處理：1）組成系統(tǒng)的零部件結(jié)構(gòu)CAD建模。2)對零部件結(jié)構(gòu)劃分網(wǎng)格，建立離散網(wǎng)格模型，建立接觸關(guān)系，建立裝配關(guān)系等；根據(jù)計算需要定義模態(tài)縮減所需的主節(jié)點。后續(xù)動力學計算中保留的主節(jié)點要傳遞載荷等數(shù)據(jù)。3）定義位移約束條件等。定義結(jié)構(gòu)材料參數(shù)。4）對各個零部件網(wǎng)格進行模態(tài)縮減。（2）求解器：1）構(gòu)建多體動力學模型，各零部件通過模態(tài)縮減模型導入，零部件之間的連接通過線性或者非線性模型構(gòu)建，如摩擦副的潤滑油膜可以耦合潤滑方程聯(lián)合求解。2）定義初始條件和載荷等。3）定義迭代參數(shù)和收斂條件，提交計算。（3）后處理：結(jié)果分析，常分析運動、振動和受力結(jié)果?！纠?-1】管道流動仿真計算。一根圓管的內(nèi)徑為0.04m，長度為2m，水從一端流入的速度為0.1m/s，流出出口的壓力為0Pa，求要通過CFD仿真分析管內(nèi)流速情況?！窘狻浚?）前處理：1）確定流體區(qū)域幾何，建立流體求解區(qū)域的幾何CAD模型。圖1-3管道內(nèi)流體區(qū)域的幾何1.2.5實例應用2)對流體區(qū)域劃分網(wǎng)格，建立網(wǎng)格模型。圖1-4管道流動網(wǎng)格模型（2）求解器：1）水的密度998.2kg/m3，粘度0.001003Pa·s，入口速度0.1m/s，圓管的內(nèi)徑為0.04m,則Re=3980，可見Re>2300需使用湍流計算方程，這里使用標準k-ε雙方程模型計算湍流，近壁面使用增強壁面函數(shù)。2）邊界條件：速度入口0.1m/s，湍流強度I=0.16Re-0.125，I=5.677%，水力直徑0.04m；壓力出口為0Pa；管道壁面為固定壁面。3）使用Simple方法和二階迎風求解，定義壓力、密度、體積力、動量、湍動能、湍流耗散率和湍流粘度的亞松弛因子分別為0.3、1、1、0.7、0.8、0.8、1。流場初始化，從入口初始化：速度0.1m/s，壓力為0Pa，湍動能k為4.834249e-05m2/s2，湍流耗散率ε為1.972502e-05m2/s3。定義各參數(shù)的收斂殘差為1e-6，最大迭代次數(shù)1000步，提交計算。（3）后處理：出口速度分布云圖見圖1-5。管內(nèi)速度分布云圖見圖1-6?？梢?，速度在壁面處為0，中心位置速度最大。在該工作條件下的直管內(nèi)速度幾乎沒有損失。圖1-5出口速度分布云圖圖1-6管道內(nèi)流速云圖15:2920Python3.8.10下載地址：/downloads/release/python-3810/Python科學計算1.2.6Python數(shù)值計算編程基礎(chǔ)也可選擇最新的Python版本進行安裝Python官方網(wǎng)站/編程語言排名2024年2月(Tiobe)圖1-7Python安裝/tiobe-index/15:2921Numpy、Scipy和Matplotlib：分別從/pypi/numpy，/pypi/scipy，/pypi/matplotlib/下載64位的Numpy、Scipy和Matplotlib，文件名分別為：numpy-1.21.1-cp38-cp38-win_amd64.whl；scipy-1.7.1-cp38-cp38-win_amd64.whl；matplotlib-3.4.2-cp38-cp38-win_amd64.whl。Python科學計算///15:2922在cmd命令提示符中依次輸入：pipinstallnumpy-1.21.1-cp38-cp38-win_amd64.whlpipinstallscipy-1.7.1-cp38-cp38-win_amd64.whlpipinstallmatplotlib-3.4.2-cp38-cp38-win_amd64.whl安裝完成提示

SuccessfullyinstalledNumpy，Scipy或Matplotlib。Windows系統(tǒng)下打開cmd命令提示符，使用cd進入安裝包的下載文件夾Python科學計算15:2923Python科學計算【例1-2】使用NumPy、SciPy和Matplotlib庫的插值應用實例：使用y=sin(x)檢驗插值方式的區(qū)別，x從0到2π范圍等間距取9個值，帶入y=sin(x)得到9個離散點，這9個點均位于y=sin(x)這條正弦線上。對這9個點分別使用最近鄰插值（nearest）、分段線性插值(linear)和三次樣條插值(cubic)，檢驗三種插值方法的區(qū)別。圖1-9y=sin(x)的插值圖1-10三次樣條插值與y=sin(x)的比較習題一1-1汽車動力裝置開發(fā)流程包括哪些內(nèi)容？1-2流體流動仿真的一般流程是什么？結(jié)構(gòu)仿真的一般流程是什么？多體動力學仿真的一般流程是什么？1-3劃分網(wǎng)格模型是越密越好么，為什么？1-4一根90°彎管的內(nèi)徑為10mm，兩端直管段的長度各為100mm，彎管段的半徑為50mm。水從一端流入的速度為0.1m/s，流出出口的壓力為0Pa，要求通過CFD仿真獲得管內(nèi)流場和壓降。1-5在流體流動傳熱仿真計算時，殘差達到設(shè)置要求，是不是就不需要繼續(xù)計算了？1-6對表1-1中缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)使用NumPy建立數(shù)組，使用SciPy進行樣條插值，插值間隔曲軸轉(zhuǎn)角1°CA，使用Matplotlib繪制插值后的曲線。汽車動力裝置仿真與設(shè)計第2章內(nèi)燃機受力和平衡分析

2.1內(nèi)燃機受力計算和分析2.2內(nèi)燃機平衡計算和分析往復式內(nèi)燃機燃燒產(chǎn)生的缸內(nèi)壓力通過活塞、連桿和曲軸將活塞往復運動轉(zhuǎn)換成曲軸旋轉(zhuǎn)運動，曲柄連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式多為中心曲柄連桿機構(gòu)、偏心曲柄連桿機構(gòu)或關(guān)節(jié)曲柄連桿機構(gòu)，其中最簡單的型式是中心曲柄連桿機構(gòu)，見圖2-1。中心曲柄連桿機構(gòu)的特點是氣缸軸線通過曲軸旋轉(zhuǎn)中心。AB代表連桿，OB代表曲柄，B點代表曲柄銷中心，以角速度ω做旋轉(zhuǎn)運動，曲柄轉(zhuǎn)角為；A代表活塞銷中心，A做往復運動，活塞位移記為x；AB做平面擺動，連桿擺角為β。2.1.1曲柄連桿機構(gòu)運動規(guī)律a)實物簡圖b)幾何分析圖圖2-1中心曲柄連桿機構(gòu)A-活塞銷中心

B-曲柄銷中心

O-曲軸旋轉(zhuǎn)中心l-連桿長度

r-曲柄半徑A’-上止點活塞銷中心

B’-上止點曲柄銷中心

對于中心曲柄連桿機構(gòu)活塞運動規(guī)律計算時，應注意：1）假設(shè)曲軸勻速轉(zhuǎn)動，實際曲軸轉(zhuǎn)速存在波動，這里假定是勻速的；2）坐標系：原點位于A’，x軸正向與上止點向下止點運動方向相同。曲柄轉(zhuǎn)角=0°CA時，

活塞位于上止點位置；曲柄轉(zhuǎn)角=180°CA時，活塞位于下止點位置。由于活塞運動規(guī)律用于氣門和活塞干涉校驗、活塞組-缸套潤滑和傳熱計算時涉及不同坐標系的轉(zhuǎn)換，需格外注意這里計算使用的坐標系。根據(jù)△AOB正弦定理和廣義二項式定理可以推導得活塞的位移x，對位移x求導數(shù)得到速度v，對速度v求導數(shù)得加速度a。

（2-1）（2-2）（2-3）活塞位移活塞速度活塞加速度

實際內(nèi)燃機中活塞銷常為偏心布置，當氣缸中心與曲軸中心重合時，其活塞運動位移、速度和加速度見下式，其中偏心率=偏心量/曲柄半徑，由于偏心量小，和小，使用中心曲柄連桿機構(gòu)的活塞運動規(guī)律仍可以表示偏心曲柄連桿機構(gòu)的活塞運動規(guī)律，其差距不大

活塞平均速度的提高有利于提升功率，使單位功率的發(fā)動機體積和重量減小，在結(jié)構(gòu)確定情況下，活塞平均速度的提高實際上就是轉(zhuǎn)速提高?；钊骄俣葧硪恍┎涣甲饔茫?）摩擦損失增加，機械效率下降；2）慣性力增加，導致機械振動和機械疲勞加劇；3）發(fā)動機工作頻率增加，導致燃燒室周邊活塞組、缸套和缸蓋等零部件熱負荷增加，機油溫度增加，機油承載能力下降，磨損增加，造成壽命變短；4）進排氣流速增加，阻力增加，充氣效率降低。【例2-1】Python編程實例：某四沖程四缸機，已知連桿長度為0.15m，活塞行程為0.0928m，氣缸直徑為0.08m，轉(zhuǎn)速為3000r/min，求活塞的位移、速度、加速度和平均速度?！窘狻扛鶕?jù)(2-1)計算活塞位移，根據(jù)(2-2)計算活塞速度，根據(jù)(2-3)計算活塞加速度，根據(jù)(2-4)計算活塞平均速度，使用Python編寫Piston_motion.py計算活塞的位移、速度、加速度和平均速度。Piston_motion.py#-*-coding:utf-8-*-

importnumpyasnpimportmatplotlib.pyplotaspltfrommathimportpiS=0.0928#活塞行程L=0.15#連桿長度n=3000#發(fā)動機轉(zhuǎn)速r/minomega=2.0*pi*n/60.0#發(fā)動機轉(zhuǎn)速rad/sr=S/2.0#曲柄半徑lambda1=r/L#曲柄連桿比phi=np.linspace(0,4.0*pi,721)#0到4pi等分，721個點，第一個為0，最后一個為4pix=r*((1-np.cos(phi))+0.25*lambda1*(1-np.cos(2*phi)))#活塞位移xv=r*omega*(np.sin(phi)+0.5*lambda1*np.sin(2*phi))#活塞速度va=r*omega**2.0*(np.cos(phi)+lambda1*np.cos(2*phi))#活塞加速度av_m=S*n/30.0#活塞平均速度v_mstring='v_mis%f'%(v_m)print(string)plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']#用來正常顯示中文標簽plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False#用來正常顯示負號plt.figure(1)plt.plot(phi,x,color='black',linestyle='solid',label='位移')#繪制位移曲線plt.legend(loc='upperright',fontsize=12)plt.figure(2)plt.plot(phi,v,color='black',linestyle='solid',label='速度')#繪制速度曲線plt.legend(loc='upperright',fontsize=12)plt.figure(3)plt.plot(phi,a,color='black',linestyle='solid',label='加速度')#繪制加速度曲線plt.legend(loc='upperright',fontsize=12)plt.show()活塞位移、速度和加速度都是隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的瞬時值，計算結(jié)果見圖2-2。活塞平均速度為9.28m/s。圖2-2活塞運動規(guī)律2.1.2氣缸瞬時容積計算圖2-3示功圖轉(zhuǎn)換

(2-5)2.1.3氣體壓力和缸內(nèi)工作過程計算

圖2-5缸內(nèi)工作過程計算示意圖

2.1.4慣性力

2.1.5曲柄連桿機構(gòu)受力a）實物簡圖b)幾何分析圖圖2-6中心曲柄連桿機構(gòu)受力簡圖

2.1.6多缸機轉(zhuǎn)矩計算

a)

曲柄側(cè)視圖b)軸測圖圖2-7四沖程四缸機（1-3-4-2）的曲柄側(cè)視圖和軸測圖

【例2-3】Python編程實例：已知發(fā)火順序1-3-4-2的四沖程四缸機，轉(zhuǎn)速為3000r/min，活塞行程為0.0928m，氣缸直徑為0.08m；缸內(nèi)壓力曲線如圖2-8，以1°曲軸轉(zhuǎn)角為間隔，給出了0°~720°的缸內(nèi)壓力；連桿質(zhì)量為0.66kg，連桿長度為0.15m，連桿質(zhì)心距離連桿大頭為0.044m；活塞組質(zhì)量為0.6kg，求單缸轉(zhuǎn)矩、各主軸頸所受轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩。圖2-8某四沖程四缸機缸內(nèi)壓力曲線

圖2-9氣體力、往復慣性力和合成力圖2-10各缸單缸轉(zhuǎn)矩圖2-11各主軸頸所受轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩2.2內(nèi)燃機平衡計算和分析曲柄連桿機構(gòu)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力和往復慣性力，如果不專門設(shè)計平衡機構(gòu)，則這些力在內(nèi)燃機內(nèi)不能實現(xiàn)內(nèi)部抵消，引起內(nèi)燃機不平衡的力和力矩，從而導致車輛產(chǎn)生較大的振動噪聲，影響內(nèi)燃機可靠性和壽命。2.2.1

旋轉(zhuǎn)慣性力和力矩的平衡

對于旋轉(zhuǎn)慣性力平衡使用圖解法的分析基本流程為：1）根據(jù)內(nèi)燃機的沖程數(shù)和氣缸數(shù)計算發(fā)火間隔角；2）繪制曲柄側(cè)視圖和軸測圖；3）計算各曲拐旋轉(zhuǎn)慣性力的合力；4）以最后一拐中心點為取矩點，計算合力矩；5）對不平衡的旋轉(zhuǎn)慣性力或者力矩進行平衡，常采用完全平衡法和整體平衡法等。

a)曲柄側(cè)視圖b)軸測圖圖2-12四沖程直列三缸機(發(fā)火順序1-3-2)的曲柄側(cè)視圖和軸測圖3）計算各曲拐旋轉(zhuǎn)慣性力的合力，由圖2-13可見，合力圖2-13四沖程直列三缸機(發(fā)火順序1-3-2)旋轉(zhuǎn)慣性力合力4）以最后一拐中心點為取矩點，計算合力矩。由于力矩方向為力的方向逆時針旋轉(zhuǎn)90°，通常先用力的方向代替力矩方向，在力的方向上按力矩的幅值大小獲得合成