【《捷达EA113发动机曲柄连杆机构受力分析计算》1800字】

捷达EA113发动机曲柄连杆机构受力分析计算目录TOC\o"1-3"\h\u17880捷达EA113发动机曲柄连杆机构受力分析计算 170621.1曲柄连杆机构的类型及选择 1258681.2运动学原理 146861.1.1活塞位移 2288101.1.2活塞的速度 2232901.1.3活塞的角加速度 399021.3曲柄连杆机构中的作用力 349181.3.1气缸内工质的作用力 3196231.3.2机构的惯性力 41.1曲柄连杆机构的类型及选择曲轴的旋转中心被气缸的中心线穿过，曲轴垂直于旋转轴。这是内燃机使用最广泛的曲柄连杆机构。普通的单台内燃机、并联连杆叉V型内燃机都属于类似或同样的类型型号，在学术上把所有该类型的统一成为带有中心回转轴线的曲柄连杆机构。轴的回转中心线与气缸纵向呈90度角。因此，曲柄与活塞侧壁之间的压力可以在气缸行程中被更均匀地压缩，此类型为偏心曲柄连杆机构。由于本设计研究对象使用的是捷达EA113发动机，符合本设计车型为中心曲柄连杆机构。1.2运动学原理如图2-1所示，当一个曲柄在保持恒定旋转角度和速度的高处连续进行高速旋转时，曲柄上的任何点将点为以恒定速度旋转为中心。活塞A将在驱动气缸的一个中心线上往复方向移动，连杆AB将在一个活塞复合体的平面中进行位移，大端将设置在点B。将曲柄的一端连接到恒定速度旋转，活塞则通过连接至转动曲柄另外一端，连杆的小端与活塞往复运动。所以，曲柄连杆机构的运动学的主要研究对象就是研究连杆活塞的往复运动。图2-1曲柄连杆机构运动简图1.1.1活塞位移活塞位移公式为：（2-1）又由于（2-2）将式（2-2）代入式（2-1）得（2-3）曲柄角是=180°，连杆比，曲柄长度取值为35~40，通过式（2-3）计算，最终确定出活塞的行程范围是。1.1.2活塞的速度用活塞位移公式(2-1)微分时间就能得到活塞转动速度精确值:(2-4)关于时间的微分方程（2-4），活塞速度的近似公式可得出如下：（2-5）由式（2-5）得出，活塞的速度由两部分简谐运动。当且活塞速度为时，活塞改变这两点中的运动方向。当和时，活塞的速度和曲柄销中心的运动速度相同。1.1.3活塞的角加速度微积分计算公式（2-7）的时间特性，关于，其角加速度精准的描述为：（2-6）将式(2-6)公式定义为其作为运动时间t的一个线性微分,可以简单地直接得出一个关于活塞运动加速度的近似值其数值形式如下：（2-7）由公式（2-6）和（2-7）能够确定得出活塞的加速度作为两个简谐运动加速度和，即由式子一起组成。1.3曲柄连杆机构中的作用力1.3.1气缸内工质的作用力由公式得：（2-8）为活塞上的气压，；为缸内绝对压力，；为大气压力，；为活塞直径，。本设计取=0.1，，计算结果如下图表2-1所示：表2-1缸内绝对压力计算结果计算公式计算结果/0.091.450.450.115式（2-8）求导出气体正压力2-2。表2-2气体正压力结果：（保留整数部分）每个行程对应排气膨胀压缩进气/18027003-102761.3.2机构的惯性力1、曲柄连杆机构的惯性力（1）往复惯性力（2-10）为往复运动质量，；为连杆比值；为曲柄的半径，；为曲柄旋转角速度，；为曲轴转角。为随着圆柱体中心线发生的作用，公式定义为(2-11)前的正负号来表示方向，而且在运动时的加速度方向与圆柱体上的活塞相反。连杆轴径连接处的：（2-11）为发动机定速后的速度，；根据参数要求：=5800，代入：；曲柄运动半径，曲柄半径与连杆长度的比值取，计算出来所得的曲轴往复运动惯性力，结果见图表2-3所示。表2-3往复惯性力计算结果对应行程排气膨胀压缩进气/6324.51-10517.6862321.5-10519.68（2）旋转惯性力旋转惯性力就是曲拐或者偏心轴颈的不平衡旋转质量和往复质量所产生的离心惯性力，即（2-12）已知不平衡旋转质量=0.467和曲柄半径=0.04023，代入式（2-12）计算出2、作用在活塞上的总作用力气体作用力和往复惯性力，直接由此求得其合力公式为。（2-13）计算结果如表2-4所示。表2-4作用在活塞上的总作用力对应行程进气压缩膨胀排气气压力/77.23-101.977001.931801.98往复惯性力/-10519.686324.5-10519.686324.5总作用力/-10441.456221.54-3517.748126.483、活塞上的总作用力分解与传递图2-5，活塞顶面所受的力矩为综合力矩，在分析过程中将力矩进行分析，能够分解成为两个方向上的力矩，第一个方向为与连杆轴线保持一致的K,第二个力为作用在侧壁上的压力N。图2-5作用力的分解连杆方向：（2-14）气缸壁方向：（2-15）根据三角定理，获得：（2-16）连杆的有效长度为149毫米，曲柄回转半径r=40.23，为角，此时，带入（2-16），则：得数（2-16）和式（2-17），如下：表2-5和（保留整数部分）对应行程进气压缩膨胀排气/-107176385-3610.8340./-24111426-810.7897力矩通过传导力的装置将力作用在曲柄上，该力能分解为两个力，其中的切向力为主动力，即：曲轴旋转的动力源。得：（2-17）第二个力为直径方向上的例，则：