（图纸+论文）235kw发动机飞轮设计（全套完整）

对于带发电机的内燃机来说，要求以保证发电质量。

对于带动车辆的运输式发动机，由于使用因素非常复杂，的选择非常分散。

在常用工况下，车用发动机的运转不均匀系数达到就可以了。

对于可能在大阻力下起步或有其他短期超负荷的汽车，尤其是拖拉机来说，飞轮积聚的动能有助于起步和克服短期超负荷，所以飞轮转动惯量大些有好处。

特别对于高速内燃机，例如小轿车发动机，低速空转时的稳定性十分重要，因此小轿车发动机的飞轮转动惯量大些，值也就小些，在高速运转时会远小于。

有些车用汽油机在标定工况下到甚至。

对于含有发电功能的工程机械和拖拉机柴油机来说，确定值要从发电的要求来选择。

综上，因为本款柴油机为直列六缸，配置于般牵引车上，所以取.。

.飞轮转动惯量计算飞转的作用发动机的输出转出大于阻力矩时，吸收多余的功，使转速增加较少。

发动机的输出转矩小于阻力矩时，释放储存的能量，使转速减少较小。

总之，飞轮的作用就是调节曲轴转速变化，稳定转速。

通常用发动机转矩不均匀系数和运转不均匀系数评价发动机运转的稳定性发动机转矩不均匀系数发动机运转不均匀系数曲轴角速度变化率为式中，为曲轴系统的总转动惯量。

所以可以明显地看出，要想提高发动机运转的稳定性，降低曲轴角速度波动的措施有增加气缸数，点火均匀，使由于气缸间歇性工作带来的冲击减少。

增加发动机转动惯量，使角速度波动率减小。

最有效的方法就是安装飞轮。

飞轮转动惯量的确定在与和对应的转角和范围内，对式积分得式中，为从曲轴角速度到对应的曲轴转角之间，发动机转矩曲线与阻力矩曲线之间所包围的面积图，称为盈亏功•为发动机运转不均匀系数，或称变速率为平均角速度。

如果式中，为循环的有效功，则可根据算出盈亏功为盈亏功系数，主要与气缸数有关为有效功率为转速。

图发动机转矩与曲轴角速度的变化情况表四冲程柴油机的统计数据气缸数的范围注对于单缸柴油机，般。

对于曲轴夹角为的双杠四冲程柴油机，。

对于曲轴夹角为的双缸柴油机，二冲程的四冲程的。

由表，取.。

发动机的总转动惯量中，飞轮占大部分。

令飞轮的转动惯量，为飞轮的转动惯量占发动机总惯量的比例，般，般多缸发动机取较小的数值，故本设计取。

为固定值，此时为常量，亦为固定值。

仅随值而变化。

当的值为极大时反之，当的值为极小时，则。

上述情况与值的大小无关，所以在求的极值时，可任意设定值，甚至可令其等于零。

由于为常量，根据，的极值与的极值相对应，当时当时，。

.下面介绍与的图解方法。

取坐标系如图，的变化区间为。

图由于可任取值．令以简化作图。

根据已知的等效力矩，可以按照下式求出并作出曲线图。

假定在区间内，恒等于，作出曲线图。

显然，曲线不同于真实的动能曲线，它们只重合于点，即处，而在其他瞬间位置，的值均大于的对应值。

将与相减，得差值曲线图。

曲线不是飞轮的真实动能曲线。

飞轮的真实动能曲线的最大值等于的极大值，设此位置为，而在其他瞬间位置，的值均小于的对应值。

可以根据的最大值求得的最大值，见图上的线段。

重新假设在区间内。

作出曲线图。

曲线也不同于真实的动能曲线，它们只在时重合，而在其他瞬间位置，的值均小于的对应值。

由曲线减去，得差值曲线。

曲线也不是飞轮的真实动能曲线。

当时，飞轮的真实动能曲线的最小值等于的极小值，而且对应同角。

可以根据的最小值求得的最小值，见图上的线段。

飞轮动能在个循环内的最大差值相当于图上的线段与之和。

因为，所以飞轮的转动惯量为或.柴油机曲轴的旋转不均匀度柴油机曲轴的旋转角速度与其瞬时的输出转矩之间的关系式中阻力矩。

假定阻力矩不随时间变化，并在稳定工况下，柴油机机器配套装置的运动质量换算到曲轴中心线上的转动惯量总和曲轴旋转的瞬时加速度。

从图曲线看出当期间，增加剩余功被柴油机旋转部分所吸收当期间，减小，曲轴依靠柴油机旋转部分贮蓄的动能继续转动当时，不变。

图柴油机的的变化规律之间的关系曲线曲线因此，在变化的个周期内，把曲轴旋转角速度最大的变化幅度对其平均角速度之比值，用来标志柴油机曲轴旋转的稳定程度，叫做柴油机曲轴的旋转不均匀度。

式中的求法式中柴油机最大剩余功。

柴油机及其配套装置的转动惯现有两类不同的方法来表达这种影响。

种方法是将构件质量对运动的影响表现为惯性力，将构件的惯性力视作机械系统的外力，并纳入平衡计算之中。

但是，欲准确地计算出构件的惯性力，必须已知构件的真实运动速度和加速度，而在设计飞轮时，机械系统的真实运动常常是未能准确确定的。

在此情况下，只能计算出惯性力的近似值。

另种方法是将各构件质量的作用以等效质量或等效转动惯量的形式引入机械系统的运动方程式。

.主要研究内容本设计主要针对当今汽车的曲轴系统扭转振动问题，以合理匹配飞轮为主要研究内容。

具体设计内容如下.飞轮转动惯量确定。

.飞轮结构设计。

.离合器匹配设计。

.基于的曲轴飞轮组零件创建与机构运动分析。

第章飞轮转动惯量的确定.飞轮转动惯量计算方法介绍在由内燃机驱动的机械系统中，驱动力是活塞位置的函数，如果载荷也随机构位置而变化，则此机械系统的外力仅为机构位置的函数。

力是机构位置的函数时，计算飞轮转动惯量的方法很多，这些方法所依据的基本原理也不完全相同。

最基本的有两种切向力法和能量法。

转动惯量的切向力方法图所示为内燃机机构。

作用在滑块活塞上的驱动外力可根据内燃机的特性曲线求得，它是活塞位置的函数，曲柄在工作过程中作近似匀速运动。

现将外力向构件简化。

若不计摩擦力的影响，作用在滑块上的外力应为图内燃机机构其中为连杆对滑块的作用力，沿连杆方向作用，为导轨对滑块的反作用力，方向垂直于导轨。

根据力系平衡条件式，可求出连杆对滑块的作用力，则滑块对连杆的作用力。

因连杆为二力杆，故也是连杆对曲柄的作用力。

将分解为曲柄上的法向力和切向力，则作用在曲柄上的驱动力矩为，其中为曲柄的长度，该力矩是曲柄转角的函数。

在切向力法中，各构件质量对机械系统运动速度的影响。

以惯性力形式反映在计算之中。

．滑块质量的作用设曲柄以额定转速匀速转动，利用运动分析方法可以求出机构上各点的速度和加速度。

滑块的惯性力为式中为滑块的质量，为滑块的加速度。

．连杆质量的影响为简化计算，采用质量静代换法。

选替代质量的质心分别在铰链的中心处。

根据替代条件得式中分别为连杆质心到铰链中心的距离。

替代质量产生的惯性力，为替代质量与曲柄的质量并计算。

，发动机，飞轮，设计，毕业设计，全套，图纸第章绪论.选题目的意义汽车工程的发展贯穿着以第二次和第三次工业革命为契机与标志的近现代世界工业文明飞速向前的轨迹。

当今汽车高速化轻量化高效率和低阻尼的发展趋势使得振动与噪声问题愈发突出。

汽车是个具有质量弹性和阻尼的振动系统。

汽车整车或局部的振动使汽车的平顺性受到很大影响，使乘员产生不舒服和疲乏的感觉。

而汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在定界限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，它是现代高速汽车的主要性能之。

汽车的振动还使其动力性无法充分发挥，经济性变差，还会影响到汽车的通过性操纵稳定性，甚至损坏汽车的零部件，缩短汽车的使用寿命。

汽车是由多个系统组成的复杂的振动系统，每个系统都存在振动问题，几个主要系统存在的振动问题如下首当其冲的是发动机和传动系汽车行驶时因汽缸内的燃气压力和运动件的不平衡惯性力周期性变化以及道路不平的结果都会使曲轴系统和发动机整机产生振动。

其中，曲轴系统的扭振比较重要，而且与整车传动系统密切相关。

曲轴受周期性变化的干扰力作用，这种干扰力会使发动机和传动系统产生强烈的扭振。

对于扭振引起的这些装置的附加应力大大超过工作应力，这会影响发动机和传动系的工作质量和寿命，产生噪声，造成严重的破坏。

除发动机和传动系统外，其它几个振动的系统分别为制动系统转向系统悬架系统车身和车架。

严格控制发动机曲轴的扭转振动和降低传动系的扭转振动成为汽车工程人员密切关注和潜心研究的问题。

在过去的实践中汽车设计师们采用了许多行之有效的措施，其中个重要而广泛的措施就是为内燃机匹配飞轮。

飞轮是个转动惯量很大的圆盘，其主要功用是将在作功行程中传输给曲轴的功的部分储存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲轴连杆机构越过上下止点，保证曲轴的旋转角速度输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超过载此外，在结构上飞轮又往往用作汽车传动系统中的摩擦离合器的驱动件。

飞轮是发动机的关键安全件，其功能是调节发动机曲轴转速变化，起稳定转速的作用。

发动机在任何工况下，既使是稳定工况，出于负荷的突变，发动机输出扭矩与其所带动的阻力矩之间不相等，而产生曲轴转动角速度的波动，引起曲轴回转的不均匀性。

这会产生系列不良后果对曲轴驱动的部件产生冲击，影响工作可靠性。

降低使用寿命，产生噪音曲轴振动等。

因此必须控制曲轴回转的不均匀性在允许范围之内。

飞轮正是利用其具有较大的转动惯量，在曲轴加速减速过程中吸收或释放其动能，稳定曲轴加速度的变化，从而稳定转速。

四冲程发动机只有作功行程产生动力，其它进气压缩排气行程消耗动力，多缸发动机是间隔地轮流作功。

扭矩呈脉动输出，这样就给曲轴施加了个周期变化的扭转外力，令曲轴转动忽慢忽快。

缸数越少越明显。

另外，当汽车起步时，由于扭力突然剧增会使发动机转速急降而熄火。

利用飞轮所具有的较大惯性，当曲轴转速增高时吸收部分能量阻碍其降速，当曲轴转速降低时释放部分能量使得其增速，这样增降，提高了曲轴旋转的均匀性。

.发动机飞轮国内外研究现状在机械原理教科书中，将飞轮按其功能切分为稳速稳定速度，减小波动幅度和蓄能积蓄能量适时释出两大类。

近期有少量文献提出，利用飞轮夹补偿或平衡输入轴的外力矩，即出现外力矩平衡飞轮。

外力矩平衡飞轮应具有变化的等效转动惯量，用以平衡输入轴外力矩的波动。

严格地讲，稳速蓄能和平衡外力矩波动三种功能可以同时体现在同飞轮上，无法截然区分。

由于铸铁或钢制飞轮的线速度有定的限制，因此，其单位质量所贮存的能量不大。

例如时，飞轮单位质量所贮存的能量为。

当时为。

又由于有轴承的摩擦和空气阻力，运转时其能量损耗也较高。

所以，普通的飞轮只能用以调节瞬时的不大的能量变化，而不能用作大容量的更高峰载荷补偿器，不能用作需要交配大能量的次能源贮存器。

高比强度新材料的出现，例如纤维和晶须增强材料的研制成功，使飞轮单位密度强度有很大的提高，允许的线速度也大幅度的提高。

因此大大增强了飞轮单位质量所能贮存的能量，如再配以磁悬装置和真空室，飞轮有可能作为需要较大能量的二次能源贮存器。

除了采用高比强度的材料外，还研究了飞轮的最佳几何形状，以使飞轮各处应力分布合理而均匀，以及减少阻力，这样可进步提高飞轮贮存能量的能力。

此外，为了减小电动机的驱动力矩，采用变惯性力矩飞轮，如下图，该飞轮具有保证能在径向移动的滑块。

图是电机启动前