《力学教材》-《力学教材》-11 柴油机活塞连杆系统综合分析_第1页
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文档简介

问题与思考船舶推进轴系在实际运转中也会受到各种冲击和周期性的激振力(或力矩)的作用。对于柴油机动力装置，主要有以下几种激振力：（1）柴油机气缸气体力、运动部件惯性力与重力等产生的作用在曲轴、曲柄销上的交变切向力和径向力；

（2）螺旋桨在径向和周向都很不均匀的三维伴流场中运转时所受到的交变纵向(轴向)和横向推力和力矩；

（3）轴系部件运转时所产生的激振力和力矩。由于这些激振力和力矩的存在，将导致船舶推进轴系产生扭转振动、纵向振动和回旋(横向)振动，造成轴系损坏或影响船舶的正常航行。1活塞的运动分析（1）活塞的位移式中：α---曲轴转角；

β---连杆摆角；

λ---连杆比（2）活塞的速度（3）活塞的加速度2连杆的运动分析连杆的运动可分解成随活塞的往复运动和绕活塞销的摆动。通连杆的摆角β描述其摆动情况。由图可知Rsinα=Lsinβ，可得：连杆摆动角速度：连杆的摆动角加速度：3曲柄连杆机构动力分析3.1气体力Fg式中：D——气缸直径；pg——气缸中的气体压力。3.2曲柄连杆机构的惯性力（1）运动部件的质量代换连杆是作复杂平面运动的零件。由于连杆的惯性力是通过大小端向外作用的，一般将整个连杆(包括有关附属零件，如轴瓦和螺栓等)的质量ml用两个集中质量mlA和mlB来代换，如图所示。3曲柄连杆机构动力分析（2）往复惯性力Fj（3）离心惯性力FR（4）连杆力偶ML4曲柄连杆机构的作用力分析4.1合力F在活塞上作用着气体力Fg和往复惯性力Fj的合力F为F=Fg+Fj,合力F作用在气缸中心线连杆小端处。由于气体力Fg和往复惯性力Fj都随曲轴转角变化，其合力F的大小和方向也随曲轴转角而变化。图示为一台二冲程柴油机的气体力Fg、往复惯性力

Fj以及其合力F随曲轴转角的变化曲线4曲柄连杆机构的作用力分析4.2侧推力FN与连杆推力FL

作用力F在活塞销处分解为两个力：一个分力FN垂直于气缸壁(或导板)，称为侧推力；另一个分力FL沿连杆中心线，称为连杆推力，如图所示。FN＝Ftanβ;FL=F/cosβ

4.3切向力T和径向力Z

连杆推力FL在曲柄销处又可分解为两个分力：一个垂直于曲柄中心线的切向分力T（图中用FT表示）；另一个沿着曲柄中心线的法向分力Z（图中用FZ表示）。4曲柄连杆机构的作用力分析4.4柴油机的输出力矩和倾覆力矩

切向力T对曲轴中心线形成的力矩T

R为柴油机的单缸输出力矩，由于切向力T

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