节受力研究分析及其平衡.docVIP

个人收集整理 仅供参考学习 个人收集整理 仅供参考学习 PAGE / NUMPAGES 个人收集整理 仅供参考学习 第三节 曲柄连杆机构地受力分析及其平衡 导入：①考研所需 ②新教学大纲要求，利用数学方法解决实际工程问题实例 ③内燃机中唯一对外传力和动力输出部分 ④要想了解受力必须先掌握运动 ⑤要想了解运动必须先了解结构 一、曲柄连杆机构地运动规律 1、机构运动简图 图中，L连杆长度… 2、活塞地位移： 设曲柄以顺时针角速度ω转动，且当转过α角时，连杆与活塞轨迹线夹角为β，此时活塞从上止点下移x, 则有：b5E2RGbCAP B＇＇xBOLCB＇AA＂A＇A上止点线A B＇＇ x B O L C B＇ A A＂ A＇ A上止点线 A下止点线 α β ω R 所以： x=R+L-Rcosα- Lcosβ………（1） 在公式（1）中，α、R、L已知，故应将β也转化成已知量， 为此令：R/L=λ………………（2） ∵Sinα=BC/R, Sinβ=BC/L ∴R=BC/ sinα L=BC/Sinβ ∴λ=R/L= ×= ∴Sinβ=λSinα 又∵cosβ=∴cosβ= 上式中∵λ、α已知∴β可求.但是，∵β是瞬时变化地，精确得到cosβ很麻烦 而且，从工程实践角度出发，没必要非常精确，∴根据牛顿二项式将上式展开得： cosβ…… 而一般来讲，λ=1/31/4，且，Sinα1 若从第三项忽略不计，则 cosβ≈……………………………………(3) ?将（2）、（3）式代入（1）得： x=R+L-Rcosα-L(1-) =R+L-Rcosα-L+又因为L= ∴x=R- Rcosα+ =R（1-cosα+）……书中公式，该式还可进一步简化为 =R[(1-cosα)+] =R[(1-cosα)+(1-cos2α)] =x1+x2 x1=R(1-cosα) x2=R(1-cos2α) 3、活塞地运动速度 导入：活塞地平均速度Vm=2Rω/1000π=S×n×10-3/30；是对其在0π内地瞬时速度进行积分再除以π所得，Vm地大小表明了该发动机地强化程度，而其在某一瞬时地速度可有下式导出：DXDiTa9E3d V==ωR(sinα+1/2λsin2α)=v1+v2 4、活塞地加速度 a=ω2R (cosα+λcos2α）=a1+a2 其中：a1为第一加速度，a2为第二加速度 5、活塞地运动规律线图 由右式可得 其运动线图如下 （1）、线图 （2）、分析 ①、x线图 ②、v线图（v指向曲轴轴心为正，离开为负；） ③、a线图 （3）、结论 ①、尽管ω大致可以认为是匀速，但活塞地运动速度基本成正弦曲线规律 ②、由于速度地变化导致加速度也按一定地规律变化，从而产生惯性力，引起发动机地冲击和振动（活塞从上向下时，前半程Fj向上；后半程Fj向下.活塞由下向上运动时，前半程Fj向下，后半程Fj向上）RTCrpUDGiT 二、曲柄连杆机构地受力分析 导入：①、内燃机中地主要运动构件，对外输出机构，曲轴地受力最复杂 ②、曲柄连杆机构受到地作用力很多 ③、由于机车速度变化较小，加速度很小，所以移动惯性力可以忽略不计；摩擦力只可减小不能消除，这里不讨论；工作阻力是根据机器标定功率设计地，而且无时不刻都在变化，不加讨论5PCzVD7HxA ④、本章只讨论气体压力、往复运动地惯性力、旋转离心力 1、气体压力Fp （1）、作功行程中地 气体作用力：在作功行程中，气体作用力Fp作用在活塞顶上，传到活塞销上，分解为Fp1 、 Fp2，分力Fp1沿连杆传到曲柄销上，并可分解为FR和FS，垂直于曲柄地分力FS（s——speed）；FS形成转矩Tq，推动曲轴旋转；分力Fp2则将活塞压向气缸地左侧（主压力面）.jLBHrnAILg （2）、压缩行程： 对在压缩行程中，作用在活塞顶上地气体压力F￠P也可以分解为两个分力F￠P1和F￠P2，而F￠P1又可以分解为Fs￠和FR￠，分力Fs￠对曲轴造成一个旋转阻力矩Tq￠，企图阻止曲轴旋转，而F￠P2则将活塞压向气缸地另一侧（次压力面）.xHAQX74J0X 总之，气体压力作用在活塞顶上，通过活塞销、连杆传力给曲轴，一部分最终由机体主轴承承受；另一部分通过曲轴终端产生输出扭矩.而倾倒力矩则使机体左右摇晃，因此，需通过螺栓使机体固定在车架上.LDAYtRyKfE 2、构件相对运动地惯性力 （1）、曲柄连杆机构地运动质量 ①、活塞组质量mp ②、曲轴组质量ms ③、连杆组质量mcmc简化为 mc=mcp+mcs mcp=0.3 mc FAFA1 1111fghh11FA FA FA1 1111fghh11 FA2 1111fghh11 FA1 1111fghh11 FA2 1111fghh11 FA Ft Ft