平衡轴

摩托车发动机中的技术

平衡轴技术是摩托车发动机中应用较广的一项技术，它的结构简单实用，可有效地缓减摩托车的整车振动，提高驾驶的舒适性。本文对平衡轴技术原理和在摩托车上的应用做一个简单介绍。

振动原理

在发动机的工作循环中，活塞的运动速度非常快，而且速度很不均匀。在上下止点位置，活塞的速度为零，而在上下止点中间的位置速度达到最高。由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动，必然在活塞、活塞销和连杆上产生很大的惯性力。在连杆上配置的配重可以有效地平衡这些惯性力．但连杆上的配重只有一部分运动质量参与直线运动，另一部分参与旋转。除了上下止点位置外，各种惯性力不能被完全平衡，使发动机产生了振动。

当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动，所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。在振动理论上，常使用多个谐波振动来描述发动机的振动，其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速2倍的叫二阶振动，依次类推，还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高，振幅就越小，2阶以上可以忽略不计。其一阶振动占整个振动的70%以上，是振动的主要来源。

途径

为了消除振动，采用的方法有很多，例如采用轻质的活塞减少运动件的质量、提高曲轴的刚度、采用60度夹角的v型双缸布置发动机等等。但在摩托车发动机上普遍采用的方式是增加一个平衡轴来解决。增加平衡轴（如上图中间位置所示部件）也是这些办法其中之一，简单说平衡轴其实就是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴，利用偏心重块所产生的反向振动力，使发动机获得良好的平衡效果，降低发动机振动。

分类

摩托车发动机采用的平衡轴方式有两种：双平衡轴和单平衡轴。两种方式在工作原理上是相同的，但具体结构有不同。

双平衡轴方式

双平衡轴采用链传动方式带动两根平衡轴转动，其中一根平衡轴与发动机的转速相同，可以消除发动机的一阶振动；另一根平衡轴的转速是发动机转速的2倍，可以消除发动机的二阶振动，可达到理想减振效果。双平衡轴方式较为复杂，成本高，占用发动机的空间大，—般在大排量摩托车上使用。

还有一种双平衡轴布置方式，就是两个平衡轴与气缸中心线成角度对称布置，旋转方向相反，转速与曲轴转速相同，用以平衡发动机的一阶往复惯性力。例如276Q发动机上的平衡轴，就是如上布置。

单平衡轴方式

单平衡轴采用单一的平衡轴，利用齿轮传动方式进行工作，通过曲轴旋转带动固连的平衡轴驱动齿轮——平衡轴从动齿轮——平衡轴。单平衡可以平衡占整个振动比例相当大的一阶振动，可以使发动机的振动得到明显改善。由于单平衡轴方式结构简单，占用的空间小，在单缸和小排量的发动机中应用较广。

小贴士：当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动，所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。在振动理论上，常使用多个谐波振动来描述发动机的振动，其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速2倍的叫二阶振动，依次类推，还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高，振幅就越小，二阶以上可以忽略不计。其一阶振动占整个振动的70%以上，是振动的主要来源。

应用

综上所述，平衡轴就是用来平衡和减少摩托车发动机的振动，以达到减少发动机振动，降低发动机的噪音，延长发动机使用寿命，提升驾乘者的舒适度的目的。作为一项专利，它由YAMAHA（雅马哈）摩托车首先使用，收到了良好的效果，在建设雅马哈的每一个车系里都有平衡轴应用，这也是它的特色和卖点，在同类车型里，它无疑是最安静的。

断裂原因

单缸柴油机维修时要注意消除平衡轴断裂的原因。现将导致平衡轴断裂的有关原因总结如下：

(一)轴承松旷。所谓平衡轴轴承松旷，引起座孔不正常磨损的常见原因为发动机平衡不好，流动轴承运转不灵活，平衡轴两端座孔同轴度超差，平衡轴轴向游隙过大等。座孔磨损增大后，运转平衡轴承受过大的冲击负荷，导致平衡轴断裂。

(二)装配错误。在柴油机拆装、维修过程中，有时会将平衡轴装错，例如装正时齿轮时把正时记号装错了。这时平衡轴不仅不能起平衡作用，反而会引起更大的振动，从而造成平衡轴的断裂。

(三)齿轮啮合不良。平衡轴齿轮和与之啮合的齿轮中轴线平等度超差，相啮合的齿轮在传动过程中发生卡滞，使平衡轴受到周期性的弯曲应力，从而导致平衡轴疲劳断裂。

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