内燃机动力学-曲柄连杆机构-动力学-多体动力学.ppt

曲柄连杆机构动力学——XiaoPeng曲柄连杆机构中的主要作用力气体作用力运动质量的惯性力外界负载对内燃机运动的反作用力曲柄连杆机构运动件的质量换算活塞组曲轴组连杆组复杂的质量系统动力学上相当运动质量的简化：活塞销中心处纯粹往复直线运动零件的总称包括活塞、活塞环、活塞销以及它们的紧固元件活塞组质量mp近似地集中在0102活塞组01确定曲轴质量时，只考虑其中不平衡部分的质量纯粹回转运动零件的总称包括曲轴定时齿轮、止推片、曲轴、平衡重对于与曲轴中心线对称的部分的平衡质量，其产生的离心惯性力互相抵消，可不予考虑020304曲轴组目的：把单位曲柄不平衡质量换算成集中于曲柄半径R处（曲柄销中心）的质量mk原则：转换后集中质量mk所产生的旋转惯性力与转换前不平衡质量产生的离心惯性力相等曲柄销曲柄臂换算到曲柄半径R处的整个曲柄组的旋转质量为单位曲拐=一个曲柄销+两个曲柄臂连杆组作复合平面运动的零件包括连杆体、连杆小头衬套、连杆盖、连杆螺栓和螺母、连杆轴承连杆组总质量mc活塞销处作往复运动的质量m1曲柄销处作旋转运动的质量m2动力效应相同为此应满足的三个条件质量不变系统的质心位置不变系统对质心的转动惯量不变即：因为转换后的双质量系统的质量分布相对于换算前的质心离曲轴中心线更远，所以换算后的转动惯量要比原系统的转动惯量要大一些，所以第三个条件得不到满足但一般情况下，换算前后的转动惯量相差不大综合对于中心（或偏心式）曲柄连杆机构，实际系统可用集中于活塞销中心的往复运动质量mj和集中于曲柄销中心的旋转质量mr来代替，即：中心式曲柄连杆机构的

作用力和力矩内燃机中的基本作用力气缸内的气体压力p曲柄连杆机构运动时产生的惯性力=换算质量后的各个质量×相应的运动加速度作用在活塞上的气体作用力方向：总的往复惯性力往复惯性力与加速度方向相反中心式曲柄连杆机构的惯性力各力的对比关系图01方向：02总是沿着曲柄半径方向向外03大小：为定值离心惯性力中心式曲柄连杆机构中

力的传递及作用效果分析活塞销处的总作用力总作用力的传递λ的大小对活塞位移曲线的影响1活塞位移的近似表达式2λ的值越大，活塞位移曲线越丰满301缸壁侧压力N正负号规定：03当侧压力N所形成的反力矩与曲轴旋转方向相反时，侧压力为正值，反之为负02使连杆受拉时为正，受压时为负连杆作用力K方向规定：力沿连杆传递到曲柄销时，得力K’=K，再将它分解成垂直于曲柄的切向力T和沿曲柄半径的径向力Z沿曲柄半轴，径向力Z传至曲轴中心Z’=Z，切向力T传至曲轴中心T’和反作用力T’’，T与T’’形成力偶M1（单缸指示转矩），它使内燃机克服外界阻力矩而旋转，大小为将K’’分成分解成沿气缸中心线的力P’∑和垂直于气缸中心线的力N’