曲柄连杆机构受力分析.ppt

1 1第二章第二章 曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析2 2第二章第二章 曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析本章分析曲柄连杆机构的运动规律和作用在主要零件上本章分析曲柄连杆机构的运动规律和作用在主要零件上的力，作为分析计算强度、刚度、振动和磨损问题的依据。的力，作为分析计算强度、刚度、振动和磨损问题的依据。第一节第一节 曲柄连杆机构运动学曲柄连杆机构运动学一、中心曲柄连杆机构一、中心曲柄连杆机构1活塞位移活塞位移3 34 42活塞速度、最大活塞速度和平均活塞速度活塞速度、最大活塞速度和平均活塞速度5 5Vmax和和Vm是影响活塞和气缸磨损的重要指标。是影响活塞和气缸磨损的重要指标。3.活塞加速度、最大加速度活塞加速度、最大加速度6 67 74连杆的运动连杆的运动8 8二、偏心曲柄连杆机构二、偏心曲柄连杆机构9 9实用上的偏心曲柄连杆机构有图实用上的偏心曲柄连杆机构有图23所示三种。图中所示三种。图中a，活塞销中心向主推力边偏置是为了减轻活塞对气缸壁的敲击，活塞销中心向主推力边偏置是为了减轻活塞对气缸壁的敲击，多用于汽油机。图中多用于汽油机。图中b，活塞销中心向次推力边偏置，多用于，活塞销中心向次推力边偏置，多用于柴油机。柴油机用中心曲柄连杆机构可能发生这详的情况：次柴油机。柴油机用中心曲柄连杆机构可能发生这详的情况：次推力边顶环隙不结碳，而主推力边严重结碳，导致活塞环粘着。推力边顶环隙不结碳，而主推力边严重结碳，导致活塞环粘着。若将活塞销向次推力边偏置一个小距离，运行中可使主推力边若将活塞销向次推力边偏置一个小距离，运行中可使主推力边边活塞顶岸与缸壁问的间隙比燃烧开始时的值变小，从而改善边活塞顶岸与缸壁问的间隙比燃烧开始时的值变小，从而改善导热，减轻了主推力边的热负荷，使顶环隙整个圆周上不结碳。导热，减轻了主推力边的热负荷，使顶环隙整个圆周上不结碳。图中图中c曲轴中心与气缸中心线偏置的曲柄连杆偏置机构，上、曲轴中心与气缸中心线偏置的曲柄连杆偏置机构，上、下止点的曲柄转角分别为：下止点的曲柄转角分别为：1010111112121313第二节第二节 曲柄连杆机构上的作用力曲柄连杆机构上的作用力一、气体压力一、气体压力1414二、惯性力二、惯性力15151往复惯性力往复惯性力2旋转惯性力旋转惯性力161617171818三、作用在曲柄连杆机构上的力三、作用在曲柄连杆机构上的力191920202121四、发动机的扭矩四、发动机的扭矩1单缸扭矩单缸扭矩发动机的翻倒力矩发动机的翻倒力矩M22222多缸机扭矩、各主轴颈和曲柄销扭矩多缸机扭矩、各主轴颈和曲柄销扭矩知道了单缸扭短在一个循环的变化规律知道了单缸扭短在一个循环的变化规律,考虑各缸的着考虑各缸的着火间隔角将各缸扭矩作移相叠加就得多缸扭矩。火间隔角将各缸扭矩作移相叠加就得多缸扭矩。2323多缸发动机曲轴的输出扭矩。多缸发动机曲轴的输出扭矩。多多缸缸发发动动机机各各个个缸缸的的工工作作情情况况稍稍有有不不同同，但但可可近近似似地地用其中一个气缸的扭矩曲线来求多发动机的合成扭矩曲线。用其中一个气缸的扭矩曲线来求多发动机的合成扭矩曲线。先先在在一一个个循循环环周周期期内内绘绘制制第第一一缸缸的的扭扭矩矩曲曲线线，再再按按发发火火相相位位差差绘绘制制第第2、3、缸缸的的扭扭矩矩曲曲线线，并并放放在在第第一一缸缸的的扭扭矩矩曲曲线线与与之之相相应应的的曲曲轴轴转转角角的的位位置置，然然后后求求出出同同一一曲曲轴轴转转角角的的各各个个气气缸缸的的扭扭矩矩曲曲线线纵纵坐坐标标的的代代数数和和，即即得得到到多缸发动机的合成扭矩。多缸发动机的合成扭矩。根根椐椐各各种种曲曲轴轴转转角角时时的的每每个个主主轴轴颈颈上上的的累累计计扭扭矩矩值值，即可确定受力情况最为严重的曲柄及其所位于的曲轴转角。即可确定受力情况最为严重的曲柄及其所位于的曲轴转角。24243发动机指示功率和平均指示压力发动机指示功率和平均指示压力2525计算精度的判断：计算精度的判断：根据发动机曲轴的输出扭矩曲线得到的平均扭矩根据发动机曲轴的输出扭矩曲线得到的平均扭矩Mm应于公式应于公式Mm=95493Pi/n得到的平均扭矩值之误差不得大得到的平均扭矩值之误差不得大于于2%。Ni为工作过程计算得到的指标功率。为工作过程计算得到的指标功率。多缸发动机曲轴的输出扭矩最大值多缸发动机曲轴的输出扭矩最大值Mmax一般发生在一般发生在位于曲轴中间的各个主轴颈（而不是靠近功率输出端的主轴位于曲轴中间的各个主轴颈（而不是靠近功率输出端的主轴颈上）颈上）2626扭矩不均匀度扭矩不均匀度扭矩不均匀度用来评价发动机曲轴输出扭矩变化的均扭矩不均匀度用来评价发动机曲轴输出扭矩变化的均匀程度。通常按发动机的最大功率工况计算。匀程度。通常按发动机的最大功率工况计算。Mmax-Mmin =MmMmax、Mmin、Mm 为输出扭矩的最大、最小和平均值。为输出扭矩的最大、最小和平均值。2727影响扭矩不均匀度的因素：影响扭矩不均匀度的因素：1、对对于于同同一一台台发发动动机机，值值随随工工况况而而变变化化，标标定定工工况况下下的的值值最小，往复惯性力仅影响上式分子，而平均扭矩与示功图有关。最小，往复惯性力仅影响上式分子，而平均扭矩与示功图有关。2、对对于于不不同同的的发发动动机机，值值的的大大小小取取决决于于发发动动机机的的行行程程数数，气气缸缸数数，转转速速，气气体体压压力力，往往复复运运动动质质量量，曲曲柄柄排排列列载载型型式式，气气缸夹角和发火顺序。缸夹角和发火顺序。一般转速，功率相同时，二行程发动机较四行程发动机一般转速，功率相同时，二行程发动机较四行程发动机值为值为小，相同类型的发动机气缸数越多小，相同类型的发动机气缸数越多值越小。值越小。2828五、曲轴轴颈和轴承的负荷五、曲轴轴颈和轴承的负荷1，曲柄销负荷矢量固，曲柄销负荷矢量固292930302连杆轴承负荷矢量固连杆轴承负荷矢量固3131