內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué) 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力學(xué) 多體動(dòng)力學(xué)PPT課件02

《內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué) 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力學(xué) 多體動(dòng)力學(xué)PPT課件02》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué) 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力學(xué) 多體動(dòng)力學(xué)PPT課件02（43頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)Xiao Peng曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的 主要作用力 氣體作用力 運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣性力 外界負(fù)載對(duì)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)的反作用力曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量換算 活塞組 曲軸組 連桿組復(fù)雜的質(zhì)量系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)上 相當(dāng)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的 簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化：活塞組 純粹 往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 零件的總稱(chēng) 包括 活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)以及它們的緊固元件活塞組質(zhì)量mp 近似地 集中在活塞銷(xiāo)中心處曲軸組 純粹 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 零件的總稱(chēng) 包括 曲軸定時(shí)齒輪、止推片、曲軸、平衡重 對(duì)于 與曲軸中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的部分的平衡質(zhì)量，其產(chǎn)生的離心慣性力互相抵消，可不予考慮 確定曲軸質(zhì)量時(shí)，只考慮其中 不平衡部分不平衡部分 的質(zhì)量 目的：把

2、單位曲柄不平衡質(zhì)量 換算成 集中于 曲柄半徑曲柄半徑R處處（曲柄銷(xiāo)中心）的質(zhì)量mk 原則：轉(zhuǎn)換后集中質(zhì)量mk所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力與轉(zhuǎn)換前不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力 相等相等 曲柄銷(xiāo)l曲柄臂mmR?2 2 mRmRRmmR 換算到 曲柄半徑R處 的整個(gè)曲柄組的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量為RmmmmmRR k22l單位曲拐=一個(gè)曲柄銷(xiāo)+兩個(gè)曲柄臂連桿組 作復(fù)合平面運(yùn)動(dòng)復(fù)合平面運(yùn)動(dòng) 的零件 包括 連桿體、連桿小頭襯套、連桿蓋、連桿螺栓和螺母、連桿軸承l(wèi)連桿組總質(zhì)量mcl活塞銷(xiāo)處作往復(fù)運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量m1l曲柄銷(xiāo)處作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量m2動(dòng)力效應(yīng) 相同為此應(yīng)滿(mǎn)足的三個(gè)條件（1）質(zhì)量不變（2）系統(tǒng)的質(zhì)心位置不變c21

3、ci ,mmmmm0-012ibmamlmic2c1,mLbmmLam?（3）系統(tǒng)對(duì)質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變即：e2iIlmi因?yàn)檗D(zhuǎn)換后的雙質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)量分布質(zhì)量分布相對(duì)于換算前的質(zhì)心離曲軸中心線(xiàn)更遠(yuǎn)，所以換算后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要比原系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要大一些，所以第三個(gè)條件得不到滿(mǎn)足但一般情況下，換算前后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相差不大主副連桿式曲柄連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量換算 首先用兩個(gè)質(zhì)量me1、me2代替原副連桿原副連桿的質(zhì)量meee2ee1mldmmlcm?將me2看做是集中在主連桿上的副連桿銷(xiāo)中心 在主連桿上主連桿上進(jìn)行質(zhì)量換算，得：LrLmLbmmLrmLammeee2LL2e2LL1cos-,cos?綜合 對(duì)于中

4、心（或偏心式）曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)際系統(tǒng)可用集中于活塞銷(xiāo)中心的往集中于活塞銷(xiāo)中心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mj和集中于曲柄銷(xiāo)中心的集中于曲柄銷(xiāo)中心的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量旋轉(zhuǎn)質(zhì)量mr來(lái)代替，即：2kr1pj,mmmmmm?對(duì)于主副連桿式曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)際系統(tǒng)可用集中于副缸活塞銷(xiāo)中集中于副缸活塞銷(xiāo)中心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mej，集中于主缸活塞銷(xiāo)中集中于主缸活塞銷(xiāo)中心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mLj，以及集中于曲柄銷(xiāo)中心作集中于曲柄銷(xiāo)中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量mr來(lái)代替，如圖所示：)cos-()cos(e2LkL2kre2LLpL1LpLje1epejLrLmLbmmmmmLrmLamm

5、mmmmmmee?中心式曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用力和力矩內(nèi)燃機(jī)中的基本作用力氣缸內(nèi)的氣體壓力p曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力)p-(p42gDP=換算質(zhì)量后的各個(gè)質(zhì)量相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)加速度作用在活塞上的氣體作用力中心式曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力 往復(fù)慣性力方向：與加速度方向相反總的往復(fù)慣性力jIIjI2j2j2jjj2cos-cos-)2coscos(-PPRmRmRmamP?1pjmmm各力的對(duì)比關(guān)系圖各力的對(duì)比關(guān)系圖 離心慣性力2krmmm方向：總是沿著曲柄半徑方向向外2rrRmP 大?。簽槎ㄖ抵行氖角B桿機(jī)構(gòu)中力的傳遞及作用效果分析 活塞銷(xiāo)處的總作用力jgPPPl總作用力的傳遞cosPKtan PN 的

6、大小對(duì)活塞位移曲線(xiàn)的影響 活塞位移的近似表達(dá)式 的值越大，活塞位移曲線(xiàn)越豐滿(mǎn))sin21co-1(2sRx 連桿作用力K方向規(guī)定：l缸壁側(cè)壓力N正負(fù)號(hào)規(guī)定：使連桿受拉受拉時(shí)為正正，受壓受壓時(shí)為負(fù)負(fù)當(dāng)側(cè)壓力N所形成的反力矩與曲軸旋轉(zhuǎn)方向相反相反時(shí)，側(cè)壓力為正正值，反之為負(fù)？力沿連桿傳遞到曲柄銷(xiāo)時(shí)，得力K=K，再將它分解成垂直于曲柄的切向力切向力T和沿曲柄半徑的徑向力徑向力Zcos)(sin)(sinPKTcos)cos()cos(PKZ因?yàn)樗钥傻?，切向力T和徑向力Z 隨轉(zhuǎn)角變化的關(guān)系曲線(xiàn)：如圖2-1022sin-1cosarc 沿曲柄半軸，徑向力Z傳至曲軸中心Z=Z，切向力T傳至曲軸中心T和反

7、作用力T，T與T形成力偶M1（單缸指示轉(zhuǎn)矩），它使內(nèi)燃機(jī)克服外界阻力矩而旋轉(zhuǎn)，大小為RPTRMcos)(sinPPKKPcoscoscoscos NPKKNsincossinsin 將K分成分解成沿沿氣缸中心線(xiàn)的力P 和垂直于垂直于氣缸中心線(xiàn)的力N 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中 力的作用效果缸壁側(cè)推力N和傳遞到曲軸中心的力N產(chǎn)生了一個(gè)力偶矩MN1（傾覆力矩），大小為11-)cos(Lcostan-MRPNAMN 上式說(shuō)明一個(gè)氣缸發(fā)出的指示轉(zhuǎn)矩M1，與傾覆力矩MN1大小相等，方向相反。傾覆力矩MN1通過(guò)機(jī)體傳到發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝支架上，它是引起發(fā)動(dòng)機(jī)繞曲軸曲軸中心線(xiàn)中心線(xiàn)產(chǎn)生縱搖振動(dòng)的最重要最重要的內(nèi)在激勵(lì)因素PP

8、KKPcoscoscoscos NPKKNsincossinsin 將K分成分解成沿沿氣缸中心線(xiàn)的力P 和垂直于垂直于氣缸中心線(xiàn)的力N P分解成作用于主軸承上主軸承上的氣體作用力Pg和往復(fù)慣性力Pj，jgPPPjgPPPPjg,?作用于汽缸蓋上汽缸蓋上的氣體作用力Pg和作用于主主軸承上軸承上的氣體作用力Pg大小相等，方向相反，在機(jī)體內(nèi)抵消，造成機(jī)體拉伸或壓縮，不傳至發(fā)動(dòng)機(jī)體外 傳遞給主軸承上的往復(fù)慣性力Pj以自由力的形式出現(xiàn)，通過(guò)軸承傳至機(jī)體，作用在發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝支架上 是引起內(nèi)燃機(jī)垂直振動(dòng)的主要激勵(lì)力之一 集中于曲柄銷(xiāo)中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量mr中所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力Pr也通過(guò)軸承傳至機(jī)體，作用

9、在發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝支架上l分解成平行于氣缸中心線(xiàn)的分量PrV（引起垂直振動(dòng)）和垂直于氣缸中心線(xiàn)的分量PrH（引起橫向振動(dòng)）sincosHVrrrrPPPP綜合 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體壓力和往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力 經(jīng) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳遞，產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩（驅(qū)動(dòng)負(fù)載對(duì)外做功）。在力的傳遞過(guò)程中產(chǎn)生反扭矩、旋轉(zhuǎn)慣性力，最終傳至機(jī)體，引起振動(dòng)偏心式曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用力和力矩 與中心式曲柄連桿機(jī)構(gòu)區(qū)別不大 其中往復(fù)慣性力的區(qū)別在于往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的加速度不同，總的往復(fù)慣性力為jIIjI2j2j2jjj2cos-)sincos(-)sin2coscos(-PPRmkRmkRmamPl連桿比和相對(duì)偏心量k的數(shù)值相對(duì)很小，可以忽

10、略l對(duì)于氣體作用力和旋轉(zhuǎn)慣性力，與中心式連桿機(jī)構(gòu)沒(méi)什么區(qū)別 此時(shí)反力矩MN=NA+P ge=-(TR-P ge)l曲柄偏心時(shí)，作用力的分解與傳遞l作用在主軸承上的P（P=P=P g+P j）不通過(guò)氣缸中心線(xiàn)，而氣體作用力P g通過(guò)氣缸中心線(xiàn)，這樣就多形成了一個(gè)反力偶矩P gel活塞銷(xiāo)偏心時(shí)，作用力的分解與傳遞l作用在主軸承上的氣體壓力中心相對(duì)于活塞銷(xiāo)中心線(xiàn)（傳力點(diǎn)）有一偏心量e，因此也形成了一個(gè)反力偶矩P ge 此時(shí)反力矩MN=NA+P ge=-(TR-P ge)與曲軸偏心時(shí)的結(jié)果一樣主副連桿式曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用力和力矩 與中心式曲柄連桿機(jī)構(gòu)不完全相同 主缸除了受到本身本身的氣體作用力和往復(fù)慣

11、性力外，還受到了副缸副缸的氣體作用力和往復(fù)慣性力副缸活塞上的作用力分解與傳遞 分解成沿沿連桿軸線(xiàn)方向的連桿作用力Ke和垂直于垂直于連桿軸線(xiàn)方向的缸壁側(cè)壓力Neeeetan PNeeecosPKe可通過(guò)下式求得)-(sinsinsinrRleeKe沿著副連桿軸線(xiàn)傳至副連桿銷(xiāo)C，在曲柄銷(xiāo)B處產(chǎn)生大小相等，方向相反的兩個(gè)Ke和Ke Ke對(duì)曲柄銷(xiāo)中心B的作用，相當(dāng)于一個(gè)作用力Ke，和一個(gè)力矩Ke rsin(-e-)，該力矩由主連桿承受 該力矩在A、B兩點(diǎn)產(chǎn)生垂直于主缸中心線(xiàn)的兩個(gè)大小相等、方向相反的兩個(gè)力NeLcos)-(sineeerKN 對(duì)于主連桿上任一斷面承受的附加彎矩MAB的大小eeerrPrKMcos)-(sinLdLd)-(sineeABd主連桿上任一斷面到主連桿小頭的距離