【《三缸发动机受力分析案例》1600字】

三缸发动机受力分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u16492三缸发动机受力分析案例 1169881.1曲柄连杆机构单缸相对旋转运动时所产生的力 196041.2曲柄连杆机构对缸体的作用力矩 224531.3发动机运转时的振动频率 470271.4三缸发动机抖动原因 4142271.5平衡方法分类 51.1曲柄连杆机构单缸相对旋转运动时所产生的力曲柄连杆机构的运动，是指曲轴、活塞总成、连杆做相对旋转运动，按缸内壁可分为往返运动产生气体压力，由曲轴转动、燃烧所产生气体和活塞往复运动共同作用，作用于活塞上，以曲轴为中心，产生转动力矩。本文中缸体合力距、发动机点火频率、振动频率公式参照文献[15]经验公式。图1.1单个曲柄连杆机构的不平衡惯性力如图1.1所示，为单个机构的旋转惯性力，为活塞组件的往复惯性力。根据方向列得大小公式:，（1.1）其中，为曲柄销中心绕O点做均匀环绕运动质量，为曲柄半径，为曲轴转动时，曲柄连杆机构的圆频率，用公式来代表即：。为活塞延轴线（Y轴）上下摆动的运动质量，为曲轴半径旋转角度，为连杆比，为连杆长度。上式中和上下往复运动，其方向大小为：，（1.2）在活塞中质量为g,g在Y轴上产生的速度为：（1.3）加速度公式为：（1.4）如图1.2示图1.2每个缸内曲柄连杆机构产生的旋转惯性力一缸旋转惯性力，二缸旋转惯性力，三缸旋转惯性力，相对应的二阶上下摆动惯性力分别为，，。分析可以看出三个缸在做往复惯性力的合力为零。曲柄连杆机构均匀环绕运动运动产生上下摆动的力对发动机缸体所做的合力为零。1.2曲柄连杆机构对缸体的作用力矩1.1.1单缸受到的旋转惯性力选取第一缸活塞中心为参考点，一缸均匀环绕运动力矩为，二缸均匀环绕运动力矩为，三缸均匀环绕运动力矩为，其中为0。输出转矩矢量相互叠加，得到公式（1.5），即输出转矩矢量合力矩，如图1.2-1所示，方向大小为：（1.5）图1.3缸体受到的旋转惯性力和力矩1.1.2发动机缸体多缸的合力矩缸内气体力和往复惯性力对缸体共同作用产生的绕X轴（绕曲轴）的力矩的表达式如式（1.6）示。（1.6）第n个缸内气体压力为，第n个缸内曲柄连杆机构的上下摆动运动惯性力，曲轴半径旋转角度和连杆转角。将缸体受到的合力矩、和分别沿发动机坐标系各轴分解，则缸体在发动机坐标系下受到的力矩和如式（1.7）、（1.8）示。（1.7）（1.8）由图2-2可知发动机缸体受收到曲柄连杆机构产生的力对发动机缸体所做的的合力为零，所以均匀环绕运动惯性合力矩、一阶上下摆动惯性合力矩、二阶上下摆动惯性合力矩的大小和方向并不会因为参考点位置的改变而发生变化。在发动机正常工作的时候，活塞惯性力、曲柄旋转惯性力，以及曲轴运动过程中出现的反扭力矩H是单缸主要振动来源。1.3发动机运转时的振动频率发动机振动频率由曲轴及气缸内部运动、点火共同传递到缸体，所产生的频率为发动机振动频率。曲轴上文已经得出公式，现发动机点火频率公式为：（1.9）上式中，n为发动机转速，本文研究为三缸四冲程发动机，c为发动机气缸数，默认为3，d为发动机冲程数，默认为4。活塞组往复运动的振动频率公式为下：（1.10）表示各阶惯性力比例系数，一阶的时候，二阶的时候。1.4三缸发动机抖动原因三缸车为什么让人感到抖动，是因为在三缸发动机正常运转时，三个活塞在不同的冲程进行中，所受到的惯性力虽然相同，但是由于三缸发动机每个缸活塞上下往复运动过程中所产生的一阶、二阶振动，以及活塞、曲柄连杆机构运动时与发动机各个零件产生共振现象，传输到车体。让人感觉车子抖动。表1.1四冲程缸内平衡特性表缸数直列3缸直列4缸直列6缸点火方式1-3-21-3-4-21-5-3-6-2-4每转点火次数1.523平衡情况力一阶平衡平衡平衡二阶平衡不平衡平衡力矩一阶不平衡平衡平衡二阶不平衡平衡平衡由表1.1可看出后，就可以将不同缸体之间产生的往复惯性力抵消，这就可以让发动机在平衡性上表现得更好。三缸车与四缸车的发动机在振幅上并没有能够完全抵消掉不同缸体之间上下摆动的惯性力。特别是三缸车在惯性力矩上均处于不平衡状态[16