汽车构造机体零件与曲柄连杆机构.doc

汽车构造机体零件与曲柄连杆机构..doc汽车结构机体部件与曲柄连杆机构.
汽车结构机体部件与曲柄连杆机构.
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汽车结构机体部件与曲柄连杆机构.
第二章 机体与曲柄连杆机构
第一节 概括
功用 :曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环 ,达成能量变换的传动机构 ,用来传达力和改变运动方式。 工作中 ,曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的来去运动转变为曲轴的旋转运动 ,对外输出动力 ,而在其余 三个行程中 ,即进气、压缩、排气行程中
又把曲轴的旋转运动转变为活塞的来去直线运动。总的来说曲柄 连杆机构是发动机借以产生并传达动力的机构。经过它把燃料焚烧后发出的热能转变为机械能。
工作条件 :发动机工作时 ,曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触 ,曲轴的旋转速度又很高 ,活塞往 复运动的线速度相当大 ,同时与可燃混淆气和焚烧废气接触 ,曲柄连杆机构还遇到化学腐化作用 ,并且润 滑困难。可见 ,曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣 ,它要承受高温、高压、高速和化学腐化作用。 构成 :曲柄连杆机构的主要部件能够分为三组 ,机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
第二节 曲柄连杆机构的受力剖析与均衡
一、曲柄连杆机构受力剖析
工作时 ,作用在曲柄连杆机构上的力和力矩主要有 :
(1 气缸内作用于活塞顶部的气体压力。
(2 部件运动时的惯性力。
(3 各相对运动部件表面的摩擦力。
(4 作用于曲轴上的工作阻力矩。
上述力和力矩中 ,摩擦力取决于结构、气体压力和惯性力对摩擦面形成的正压力以及摩擦表面的状况 , 作用于曲轴上的工作阻力矩 ,则取决于外界负荷。
(一气体压力
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气缸内作用于活塞顶部的气体压力是随曲轴转角而变化的。当燃料在气缸中着火焚烧后 ,气缸内的气 体压力便快速增添 ,直至活塞处于上止点稍后地点时达到极大值。工作中作用于活塞顶上的总压力等于活 塞上、下两面气体的压力差与活塞顶面积的乘积 ,即
P -P (D 104P 0z 26q? =π
式中 Pq —作用在活塞顶上总的气体压力 (N, D —气缸直径 (mm,
Pz —气缸内的气体压力 , Po 曲轴箱内的气体压力 , 一般可视为等于大气
压力 (Pa。
(二惯性力
曲柄连杆机构工作时 ,活塞组在气缸中来去运动 ,其速度和方向都
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是变化的 ,因此会产生来去运动惯性力 ;而曲轴旋转运动 ,又会使旋转
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运动的部件产生旋转运动惯性力 —— 离心力。
以上两种惯性力与运动部分的质量成正比 , 且跟着加快度规律而变
化,所以先剖析它们的运动规律和运动部件的质量。

研究曲柄连杆机构的运动主要在于认识活塞的运动规律。如图 ,由
于曲柄旋转角速度变化不大 ,在研究曲柄连杆机构的运动时 ,将曲柄看
作是等角速度旋转。 曲柄的刹时地点则用曲柄与气缸中心线的夹角 α表
示。当 α=0时,曲柄与气缸中心线重合 ,曲柄销中心 B 处于 B' 点处 ,
活塞销中心 A 处于 A' 点,这时活塞位于上止点 ,当 α=1800时 ,曲柄又
与气缸中心线重合 ,曲柄销中心 B 处于 B'' 点 ,活塞销中心相应地处于
A'' 点, 这时活塞处于下止点。 而当曲柄销为某 α值时 , 连杆倾斜角为 β。
(1 活塞的位移。当曲柄转过角 α时 ,活塞的位移为 χ。设曲柄半
径为 R ,连杆长度为 L , λ=R /称L为连杆比。
则 χ=R+L-R cos α-L cos β
因 λ=R / L=sin β / sin α