對于三缸機而言，振動發生的原因主要是工作過程的周期性和機件運動的周期性，運轉所產生的旋轉慣性力和往復慣性力都是周期性變化的。這些力在機內如果不能相互抵消，傳給支承的力也會不斷的變化。然后由于輸出轉矩的波動，也會造成支反力的變化。

總之，發動機之所以會發生振動，是由于

1、  發動機轉矩是周期性變化的

2、  旋轉慣性力，往復慣性力是周期性變化的

那么以三缸機為例，振動問題是如何解決的呢，且聽慢慢道來：

1、  旋轉慣性力

旋轉慣性力是繞曲軸中心作旋轉運動的運動質量產生的離心力，慣性力又能產生相應的力矩；這些就是振動的來源。

旋轉慣性力與力矩可以通過配重來消除。

對于四沖程三缸機，其點火間隔為720°/3=240°，所以其旋轉慣性力是平衡的，但是其力矩不是平衡的，需要用平衡塊加以平衡。

如圖為平衡塊以及曲軸圖：

曲軸圖：

幾種平衡方法：

【感謝內燃機原理的圖??！】

首先有完全平衡法（a方案），在每個曲柄上都加一個平衡塊，此時共有六塊平衡塊。顯然，6塊平衡塊時主軸承負荷最輕。

其次有整體平衡法（b方案），在曲軸的第一塊曲柄和第六塊曲柄上各加一塊平衡塊，此時需要2塊平衡塊。這種方案所需平衡塊質量最輕，但主軸承負荷最重。而且使用2塊平衡塊的方案需要加厚曲軸兩端的曲柄，使曲軸和機體，氣缸蓋的長度加大；或者加大平衡塊的旋轉半徑，此時會導致連桿長度加長。

最后，有兩者折中的，用四塊平衡塊（C方案）。

具體用哪種方案，不同發動機各有不同。

就這樣旋轉慣性力解決了

2、 往復慣性力的平衡

活塞組件和連桿在氣缸內往復運動會產生慣性力。往復慣性力由一階和二階往復慣性力組成。對于三缸機而言，跟旋轉慣性力一樣，其一階和二階往復慣性力也是平衡的，但是一階和二階慣性力矩都不平衡。

往復慣性力始終沿氣缸軸線作用，會引起支承的縱向振動。特別說明的是，曲柄圖呈中心對稱的單列式發動機，往復慣性力都是平衡的。

力矩作用在氣缸中心線與曲軸中心線組成的平面內，力矩矢量方向與該平面垂直。

如圖所示為三缸機的往復慣性力及縱向力矩示意圖。

由b圖可以看出，一階慣性力FI=0，表示三缸機一階往復慣性力是平衡的；FII=0，也表示二階慣性力也是平衡的。

由c圖可以看出，一階慣性力矩最大值MI=2M+I；二階慣性力矩最大值MII=2M+II

這兩階慣性力矩都不平衡。

因此，三缸機需要平衡軸來平衡慣性力矩！

接下來就是說說平衡軸的時間了：

平衡軸的反向轉動（這里指的是相對曲軸轉動方向而言），能緩解發動機的振動，大多數三缸機都會采用平衡軸設計，通常都采用加裝一根平衡軸來平衡一階力矩。

從理論上來說，三缸機的不平衡力矩完全可以用四軸平衡掉，即除了在曲柄上加平衡重外，另加設兩根平衡軸，組成一組雙軸平衡裝置，平衡一階慣性力矩；如果再要平衡二階往復慣性力矩，則還要一組雙軸平衡裝置，但是由于發動機結構等方面的限制，大多采用半平衡法，僅平衡掉部分力矩以減輕發動機的振動。

如圖平衡軸：

【感謝汽車之家的圖】

當然，為了達到平衡性，工程師們也是很拼的，不僅僅是平衡軸上下文章，還有在皮帶輪，齒輪上下了很多功夫。

比如：這位PSA的1.2THP，就運用了大質量慣性曲軸皮帶輪，去耦式平衡軸齒輪，在平衡軸從動齒輪上增加去耦橡膠圈等等。

【感謝汽車之家的圖】

當然還有任性不加平衡軸的：

如果不加平衡軸，采用過量平衡法可以達到提高平衡效果的目的。過量平衡法既簡單，又能提高平衡效果，降低垂直方向振動效應。

過量平衡法是指在平衡重上加上額外的重量，或者在皮帶盤或者飛輪上加一定量的平衡重量。

這種平衡法就需要在飛輪，皮帶輪上下文章了

用這種方法的有福特的Ecoboost系列。EcoBoost 1.0T去掉了平衡軸，而在飛輪與皮帶輪上采用“不平衡”設計，飛輪設計成偏心式的，重點是偏心式飛輪。

 

轉自：知乎，何先生