柴油机动力学计算与分析

1、毕业设计（论文） 题 目 16V280柴油机动力学计算与分析 学 院 机械与动力工程学院 专业班级 热动普2010-01 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2014年 6月 8日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（

2、签字）： 年 月 日摘要柴油机的动力学计算是一项非常重要的工程实践项目，在柴油机设计领域具有重要的地位。大功率柴油机的动力学计算是完成柴油机设计的必要工作。本课题主要是对V型柴油机（并列连杆）曲柄连杆机构进行了运动学与动力学分析。并且在此基础上完成了对V型柴油机（并列连杆）曲柄连杆机构的运动学与动力学的计算机程序的编译。应用编译好的计算机程序对16V280柴油机（并列连杆）进行运动学与动力学的分析与计算。本课题目的是对16V280柴油机（并列连杆）进行运动学与动力学分析与计算；同时编译完成对V型柴油机（并列连杆）运动学与动力学计算的计算机应用机程序，从而大大地降低了计算的工作量。关键词：柴油机

3、 曲柄连杆机构 运动学 动力学 计算机应用程序ABSTRACTThe dynamics calculation of diesel engine is a very important project practice, has an important position in the field of diesel engine design. High power diesel engine dynamics calculation is the necessary work completed diesel engine design.This topic is mainly to V

4、diesel engine (tied for connecting rod crank connecting rod mechanism kinematics and dynamics analysis. And based on the completion of V diesel engine (tie rod) computer program of kinematics and dynamics of the crank connecting rod mechanism of the compiler. Application of compiling computer progra

5、m for 16V280 diesel engine (tie rod) analysis and calculation of the kinematics and dynamics. The purpose of this subject is about 16 v280 diesel engine (tied for connecting rod) carries on the kinematics and dynamics analysis and calculation; at the same time compiled for V diesel engine (tied for

6、connecting rod) kinematic and dynamic computing machine program of the computer application, and thus greatly reduce the calculation workload. Key words: diesel engine crank and connecting rod mechanism kinematics and dynamics of computer applications目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1本课题的目的及意义11.2柴油机动力学发展现状11.

7、3机车柴油机的发展、分类21.3.1机车柴油机的发展21.3.2机车柴油机的分类22 16V280柴油机的基本结构与工作原理42.1 16V280柴油机的基本结构42.2 16V280柴油机的工作原理73 16V280柴油机运动学分析与计算93.1 中心曲柄连杆机构运动学分析93.2 16V280柴油机活塞位移计算103.3 16V280柴油机活塞运动速度的计算103.4 16V280柴油机活塞运动的加速度计算113.5 16V280柴油机运动学计算结果114 16V280柴油机动力学分析与计算134.1中心曲柄连杆机构中运动零件的质量换算134.2 中心曲柄连杆机构作用力计算134.3 曲柄

8、销载荷计算144.4 连杆轴承载荷计算144.5 主轴颈载荷计算164.6 总切向力计算175 计算结果统计185.1 运动计算参数统计185.2 曲柄销载荷参数统计185.3 主轴颈载荷参数统计185.4 总切向力计算统计195.5 平衡分析196 V型柴油机（并列连杆）运动学与动力学应用程序206.1 C+程序语言简介206.1.1 C+语言的特点206.1.2 C+程序的开发过程206.2 Visual Studio 2010集成编译环境简介216.3 程序简介216.3.1 程序使用步骤226.3.2 程序代码227 结论27参考文献281 绪论1.1本课题的目的及意义 柴油机正在向大

9、功率、轻量化、降低燃油消耗率和降低排放等方向发展12。动力学问题逐渐受到关注的原因是零部件的磨损严重、寿命下降快、噪声急剧增加、运动环境恶劣。由于这些原因导致了柴油机工作的可靠性下降、油耗上升、功率下降等性能的弱化，所以提高柴油机性能的主要方法是对柴油机的动力学进行研究。 柴油机动力学（diesel engine dynamics）是研究柴油机曲柄连杆机构的动力学的科学。也就是研究曲柄连杆机构中各个零部件的运动特点和它们的受力情况。柴油机动力学是柴油机主要零部件的刚度、磨损、强度、疲劳等设计计算的根据，同时是柴油机总体设计以及解决动力平衡等问题的基础。它的主要内容是曲柄连杆机构运动学、动力学、

10、柴油机的动力平衡分析等。柴油机的动力学计算是一项非常重要的工程实践项目，在内燃机设计领域具有重要地位。大功率柴油机的动力学计算是完成柴油机设计的必要工作。曲柄连杆机构的结构参数不单单决定了内燃机的整体大小和重量，同样也决定了内燃机运行的稳定性以及寿命。本课题目的是对16V280柴油机（16缸V形四冲程缸径280mm水冷通用型柴油机）的运动学和动力学分析和计算；同时编译计算机应用程序大大降低了V型柴油机（并列连杆）运动学与动力学计算的工作量。1.2柴油机动力学发展现状现在国内外对柴油机的运动学和动力学计算的方法有很多种，并且都相对成熟和逐步完善。其中运动学分析就是分析两个或很多个物体之间的相对运

11、动和他们之间的速度、位移、加速度和角度随时间的变化趋势。动力学则是研究迫使运动的力。柴油机曲柄连杆机构的动力学分析主要包括对气体力、惯性力、切向力、功率、主轴颈载荷等的分析。以前的柴油机曲柄连杆机构的运动学、动力学计算的方法主要是图解法与解析法。1.图解法图解法这种方法十分的形象直观。机构中各个零部件的位移、速度、加速度、力的大小、方向以及变化趋势通过图解法能一目了然。克莱茵是第一个想到曲柄连杆机构速度和加速度用图解法的人，但是这个方法十非常复杂。2.解析法解析法是对每个构件列出平衡方程，然后通过各个构件间的关系列出补充方程，然后再联立线性方程组来求解运动副的约束反力和平衡力矩。解析法还包括单

12、位向量法、直角坐标法等。图解法是解析法的补充手段。解析法主要是对计算结果做出初步的判断。解析法的缺点是精度很低，优点是不做任何计算。由前人的研究我们已经知道了柴油机各个零部件的运动规律。可以又好又快的对机构进行运动分析分析、动力分析和产品设计。但是由于当时科技水平的落后，很多的复杂的机械运动虽然能够列出解析表达式，但是计算不出供工程设计使用的数据，所以不得不用图解法来得到估算数据。近年来由于计算机应用技术的飞速进步。我们编译计算机应用程序来计算各种以前不能求得的运动方程组以及动态方程组，从而形成了全新的机械性能分析和产品设计的现代理论和方法，例如有限元分析等。1.3机车柴油机的发展、分类 1.

13、3.1机车柴油机的发展 在1892年，由德国的著名工程师鲁道夫狄塞尔利用卡诺循环的原理，狄塞尔创造了燃料为柴油的内燃机世界上第一台柴油机。1909年普鲁士国家铁路向狄塞尔-苏尔寿-克劳茨公司订购了一台柴油机车。对这台柴油机车经过了长达3年的研究，最终在1912年在瑞士产生了世界上第一台真正的柴油机车。这台柴油机车重为95T，功率为883Kw/h，最高时速为100Km/h。1917年，通用电气购买了莱帕的控制系统的专利，最终制造出了美国历史上的第一台电传动柴油机车。在1935年由德国的三家机械厂联合研制出了世界第一台液力传动柴油机车。在19世纪50年代，柴油机车数量急速上升，直流电力传动柴油机车

14、和液力传动内燃机车都保持快速的发展。到了1960s，因为大功率硅整流器的研制成功，从而导致了交直流电力传动的柴油机车的出现，它的功率得到了大幅的提升。1971年德国（西德）制造出了功率为1840Kw/h的交直交流电力传动柴油机车，从而给柴油机车的发展指出了新的方向。 1.3.2机车柴油机的分类 1按用途柴油机车可分为：货运机车、客运机车、调车机车、厂矿机车和内燃动车组。 2按传动方式柴油机车分为：电力传动、液力传动、和机械传动三种。电力传动的柴油机车，即柴油电力式机车、又称柴电机车，是把机车上柴油机的曲轴带动发电机将机械能转化成电力，再由牵引电动机带动车轮转动。也就是说，电力传动柴油机车其实就

15、是一种自带发电机的电动机车。液力传动柴油机车，即柴油液力式机车、又称柴液机车。它使用液力变矩器，又称液力变扭器，用液力把内燃机的动力传到车轮上。液力变矩器主要有三个浸在传动油的部件：离心式油泵，涡轮及中间固定导轮。离心式油泵与柴油机曲轴相连，当柴油机转动时，带动离心式油泵转动，传动油冲击涡轮而旋转，并带动导轮转动输出机械能，液力耦合器与轮轴用万向轴相连，从而使车轮转动。机械传动柴油机车，使用变速箱和离合器。因为机械结构的离合器不能传动较高的功率，同时变速箱结构十分复杂。机械传动的柴油机车的功率一般都很低，传动效率也低于液力传动和电力传动，所以机械传动常常用于轻载式轨道车。2 16V280柴油机

16、的基本结构与工作原理2.1 16V280柴油机的基本结构 2.1.1 常见16V280柴油机图2.1 16V280ZJ型柴油机图2.2 16V280ZJA 2.1.2 16V280柴油机主要构成 16V280柴油机主要构成：机体部件、汽缸盖部件、曲柄连杆机构、配气机构与进气系统和排气系统、燃油供给系统及调速系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、操纵与安全保护装置3。机体部件的主要组成零部件：机体、汽缸盖、主轴承、齿轮罩壳、飞轮罩壳、呼吸器及各种支架（座）、油底壳。机体部件的主要功用是：支撑柴油机的各运动部件，承受各个运动件的反作用力，工作过程中保持其配合精度；与曲柄连杆机构构成工作容积、实现工作

17、循环过程；设置内部冷却水与润滑通道，保持正常冷却与润滑；安装各辅助系统部件（如机油泵、水泵、机油滤清器等），并用作整机的安装支撑。汽缸盖部件的主要组成零部件：汽缸盖、进气门组件、排气门组件、气门摇臂组件、喷油器护套组件。汽缸盖部件的主要作用：密封气缸套上端面，构成燃烧室空间；设置进、排气通道，实现工作循环中换气过程；安装喷油器，保证工作循环中的燃油供应。曲柄连杆机构的主要组成零部件：曲轴部件、飞轮连接器部件、减震器部件、活塞组件（包括连杆、连杆轴承、连杆螺栓、连杆螺母、小头衬套）。曲柄连杆机构的主要作用：它是柴油机的主要运动件和受力件；将燃料燃烧产生的热能转换为机械能；对外输出功率，驱动工作机

18、械做功；驱动所有系统（如配气系统、燃油供给系统）和所有辅助系统（机油泵、水泵、风扇等）的工作。配气机构与进、排气系统的主要组成零部件：凸轮轴、挺柱、推杆、齿轮系、进气管系、排气管系、增压器。配气机构与进气系统和排气系统的主要功能：定时打开和关闭进气通道和排气通道，实现工作循环中的换气过程；连接所有系统的传动装置、驱动各部件协调工作。燃油供给及调速系统的主要零部件：输油泵、喷油泵、喷油器、燃油管系及调速器。燃油供给及调速系统的主要功能：定时、定量、定压的向各缸内喷入柴油，保持完善的燃烧过程；保持向燃烧室内喷射燃油的良好雾化状况，使其燃烧过程更加完善；保持柴油机在所有工况下稳定运转。润滑系统的重要

19、构成零部件：机油泵、预供油泵、机油冷却器、机油滤清器、各种调压阀及润滑管系。润滑系统的主要功能是：把清洁的、一定压力和一定温度的机油送达各摩擦表面，以保持个运动件工作正常；带走产生的热量，以使零件在正常的工作温度范围内；还可起到清洁、密封、防锈的作用。冷却系统的主要组成零部件：水泵、中冷器、风扇及散热器、调温器及冷却管系。冷却系统的总要功能是：将热量传送出去，以保持其正常工作性能；降低进气空气温度，增加进气密度，提高柴油机性能；降低机油温度，以保持其良好的润滑性能。电动起动系统的重要组成零部件：电动机、起动开关、蓄电池及导线。气动起动系统的主要组成零部件：气动马达、继电器、分水滤气器、油雾器、

20、各种控制阀门及起动管系、气源。直接空气起动系统的主要零部件：空气分配器、主起动空气阀、储气瓶及起动管系。起动系统的重要功能：借助于外力推动曲柄连杆机构运动，从而使柴油机从静止状态转入工作状态。操纵装置及安全保护装置的主要组成零部件：手动或遥控操纵装置、仪表盘。操纵装置及安全保护装置的主要作用：调节油量控制装置，使柴油机在给定工况下平稳运行；监视柴油机运行工况；在柴油机运行中，主要运行参数（包括转速、机油压力等）超出规定范围，或出现意外工况时，可自动切断燃油或空气通路，迫使柴油机停车。 2.1.3 16V280柴油机基本参数 标定转速 n=1000 r/min ； 缸径 d=280mm ； 活塞

21、行程 s=285 mm ； 缸数 i=16； V型夹角 g= ，并列连杆； 活塞组质量 54.37kg ； 连杆大头质量 38kg ； 连杆小头质量 21kg ；连杆长度 580mm ； 曲柄销质量 50.4093kg ；曲柄臂质量 63.4634kg ； 曲柄臂质心回转中心 36.45mm ；平衡重质量 47.2062kg ； 平衡重重心到主轴颈中心线距离 r=201.0876mm ；曲柄销轴承有效投影面积 ；单列发火顺序 15738426 错开发火；缸内气体压力见表2.1 ； 表2.1 缸内气体压力数据：单位：j度；Pg千帕；jPgjPgjPgjPgjPgjPg0399.50120399.

22、50240532.8036014956.404801637.90600380.005399.50125399.50245562.9036516043.504851561.40605380.0010399.50130399.50250598.1037016002.904901493.40610380.0015399.50135399.50255639.8037515254.754951427.35615380.0020399.50140399.50260688.8038014046.005001373.20620380.0025399.50145399.50265747.1538512625.2

23、55051318.35625380.0030399.50150399.50270816.3039011159.505101261.90630380.0035399.50155399.50275899.733959757.255151201.95635380.0040399.50160399.50280999.604008473.105201136.60640380.0045399.50165399.502851121.854057342.905251064.55645380.0050399.50170399.502901268.904106362.20530986.10650380.00553

24、99.50175399.502951453.404155531.70535904.50655380.0060399.50180399.503001680.904204826.90540822.50660380.0065399.50185400.953051969.204254240.75545770.00665380.0070399.50190402.703102330.604303747.90550720.00670380.0075399.50195406.003152795.704353339.95555670.00675380.0080399.50200411.003203385.204

25、402997.00560630.00680380.0085399.50205417.853254147.554452712.35565600.00685380.0090399.50210426.603305107.204502471.90570570.00690380.0095399.50215437.653356312.554552270.10575550.00695380.00100399.50220451.003407742.504602098.70580520.00700380.00105399.50225466.753459330.104651954.60585440.0070538

26、0.00110399.50230485.3035010864.504701831.30590390.00710380.00115399.50235507.2035512294.054751727.35595380.00715380.002.2 16V280柴油机的工作原理 2.2.1 单缸四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机的工作循环有进气、压缩、做功和排气这4个过程。主要是完成燃料的化学能到曲轴旋转机械能的转换，如图2.3所示4。图2.3 四冲程柴油机工作原理示意图 （1）进气行程（图2.3（a）。活塞从上止点移动到下止点。此时进气门打开，排气门关闭。在曲轴如图所示的运动方向转动时，活塞在连杆

27、的带动下向下运动，同时气缸内容积增大，压力随之减小，外部新鲜空气沿进气的通道被吸入气缸内，直到活塞运动到下止点位置。 （2）压缩行程（图2.3（b）。活塞由下止点又移动到上止点。在这时，进、排气门全部关闭。在活塞向上运动时，气缸内的容积慢慢变小，气缸内空气的体积被压缩，从而使它的压力和温度升高，直到活塞移动到上止点，它的温度高出柴油机的自然温度。 （3）做功行程（图2.3（c）。活塞又从上止点运动到下止点。这时，进、排气门仍然都还是关闭着的。当活塞压缩行程将要结束时，喷油器将油道内的柴油喷入气缸中，与气缸内空气混合形成可燃混合气。喷入的柴油在气缸内高温的气体下自燃，从而让气缸内的混合气体的温度

28、和压力急剧上升。高温、高压的气体膨胀将活塞从上止点压向下止点。让连杆推动曲轴转动，这样就完成了热能向机械能转变的过程。 （4）排气行程（图2.3（d）。活塞在到达下止点前后，排气门被打开，进气门关闭，燃烧后产生的废气由自己的高压从排气道排出，接着曲轴在连杆的带动下活塞由下止点运动到上止点，将废气继续挤出气缸。直到活塞运动到上止点时，排气行程就结束了，排气门被关闭。又开始下一工作循环。 2.2.2 16V280柴油机的工作过程16V280柴油机是将16个活塞，与共同的一根曲轴配合。各个缸都分别按照上面单缸四冲程工作循环过程工作。但是，曲轴转动到任意值角度要求各个缸处在不同的工作过程中。同时，为了

29、使柴油机的工作平稳，要求将各个缸做功行程时间，相互之间要有均匀的间隔。 多缸柴油机各个缸做功行程的先后顺序，称作发火顺序。16V280柴油机单列发火顺序 15738426 错开发火。16V280柴油机的发火顺序如图2.4。 图2.4 16V280柴油机的发火顺序3 16V280柴油机运动学分析与计算3.1 中心曲柄连杆机构运动学分析柴油机的曲柄连杆机构是由气缸、活塞、连杆、曲轴和主轴承构成的。柴油机将活塞的往复直线运动转换为曲轴的回转运动，使气缸内燃料燃烧产生的热能转变为曲轴输出的机械功是通过曲柄连杆机构实现的5。现在实际使用的多的是中心曲柄连杆机构。16V280柴油机使用的就是中心曲柄连杆机

30、构。曲柄连杆机构的三个运动件是活塞、连杆、曲轴，它们分别有三种不同的运动形式：活塞（如图3.1）沿气缸中心线作往复直线运动；连杆（如图3.2）整体的运动较为复杂，连杆小头与活塞一起做往复直线运动，连杆大头和曲柄销一起绕曲轴的回转中心转动，从而使整个连杆产生复杂的平面运动。曲轴（如图3.3）绕曲轴回转中心转动； 图3.1 16V280柴油机活塞 图3.2 16V280柴油机连杆图3.3 16V280柴油机曲轴3.2 16V280柴油机活塞位移计算当曲柄从O位置转过角时，活塞就从上止点移动到A点。如图3.4可知，活塞位移x与曲柄转角成一定比例的函数关系，也就是。由图3.4所示的几何关系，可以知道活

31、塞的位移： 又由直角三角形ACB和OCB可知： 图3.4中心曲柄连杆机构简图即 （3-1）式中各符号表示的内容： ：连杆长度 ； r： r=s/2 曲柄半径 ； ：连杆摆角 ； ：曲柄转角 ；3.3 16V280柴油机活塞运动速度的计算 活塞运动的速度与时间成一定的函数关系，活塞在某一瞬时的速度就是位移x对时间t的一阶导数，也就是： 其中，为曲柄转动的角速度： 将活塞的位移公式（3-1）带入得： 而 该式两边对求导，得： 即是 所以 （3-2）3.4 16V280柴油机活塞运动的加速度计算 活塞运动的加速度是活塞速度对时间t的一阶导数，即： 式3-2对时间t取一阶导数就是活塞加速度的准确公式：

32、 （3.3）式中为连杆比： 3.5 16V280柴油机运动学计算结果连杆摆角：由于 得 活塞平均速度 m/s连杆摆角、活塞位移、速度和加速度计算结果列于附录1表1，变化曲线示于图3.5。 图3.5 活塞位移、速度、加速度变化曲线4 16V280柴油机动力学分析与计算4.1中心曲柄连杆机构中运动零件的质量换算 质量换算的目的是为了计算零件的运动质量，从而为进一步计算它们在运动中所产生的惯性力6。 连杆小头换算质量（已知） 往复运动质量 连杆大头换算质量（已知） 曲柄臂换算质量 曲柄换算质量 回转运动质量 式中各符号表示的内容：活塞组质量 ； ：曲柄臂质心回转中心 ；：曲柄销质量 ；4.2 中心曲

33、柄连杆机构作用力计算气体作用力，作用在活塞上的气体作用力等于活塞上面和下面两面的空间内的气体压力差与活塞顶面积的乘积7，即： 式中各符号表示的内容： ：活塞上的气体作用力 ； ：气缸内的气体压力 ； ：曲轴箱内的气体压力 ； ：活塞直径 ； 因为活塞直径是不变的，活塞上的气体作用力仅仅取决于活塞上、下两面的空间内的气体压力差，一般来说取8。 往复惯性力 连杆大头离心惯性力 回转惯性力 活塞侧压力 曲柄销处切向力 曲柄销处法向力 4.3 曲柄销载荷计算 曲柄销载荷 曲柄销轴承有效投影面积 单位面积轴颈平均比压 单位面积轴颈最大比压 4.4 连杆轴承载荷计算 连杆轴承载荷如图4.1 分力 分力 合

34、力 的计算结果连同气体压力 一起列于附录1表2中,随曲轴转角的变化曲线示于图4.2，曲柄销载荷及连杆轴承载荷变化曲线分别示于图4.3和图4.4。 图4.1连杆轴承载荷图图4.2 随曲轴转角的变化曲线图4.3 曲柄销载荷图图4.4 连杆轴承载荷图4.5 主轴颈载荷计算 按杠杆比将曲柄销载荷分配到主轴颈9：如图4.5。 对右侧主轴颈： 对左侧主轴颈： 图 4.5 曲柄载荷示意图主轴颈载荷计算，如图4.6： 合成结果 式中 q：计算主轴颈相邻曲柄间夹角。 图4.6 主轴颈载荷计算示意图 各位主轴颈载荷计算结果列于附录1表3附录1表5中，各主轴颈载荷变化曲线示于附录1图1附录1图9中。 4.6 总切向

35、力计算 对于一台柴油机进行总切向力计算时，可以假定，各个缸的切向力都是相同的，只是由于各缸的发火时间不同，各个切向力之间存在一定的相位差10。所以只要将各个缸的切向力按照发火顺序错开一个发火间隔角，通过迭加，就可以得到总切向力11。 对于16V280柴油机而言，它的单列发火顺序为15738426且为错开发火。单列发火间隔角，也就是单列相邻发火气缸的切向力的相位角差为。又有V型夹角。将同一排各个缸的切向力的数值按照相位角差相加，便可得到总切向力12。总切向力计算结果见附录1表6。总切向力变化曲线示于图4.7。图4.7 总切向力变化曲线5 计算结果统计5.1 运动计算参数统计连杆摆角最大值 14.

36、2230 度；活塞速度最大值 15.3576 m/s ；活塞平均速度 9.5000 m/s活塞加速度最大值 1946.6234 m/s/s；5.2 曲柄销载荷参数统计实际载荷最大值 778.7861 KN，出现在大约370.0000 度曲轴转角处；单位活塞面积下载荷最大值 12648.0926 Kpa； 单位面积轴颈平均比压 Kpa 实际载荷平均值 187.7328 KN；单位活塞面积下载荷平均值 3048.9270 Kpa； 单位面积轴颈最大比压 Kpa 载荷不均匀系数 4.1484从R4可知，该曲柄销载荷的冲击性较大。5.3 主轴颈载荷参数统计表5.1 主轴颈载荷参数统计轴颈序号实际载荷最

37、大值(KN)实际载荷平均值(KN)单位活塞面积载荷最大值(Kpa)单位活塞面积载荷平均值(Kpa)最大轴颈载荷发生时曲轴转角载荷不均匀系数1778.79186.4412648.093027.93704.182966.02249.4515688.884051.255453.873703.7436.4611428.647088.511051.614966.03249.4515689.074051.31953.875750.38540.8512186.758783.844251.396966.02249.4515688.884051.254553.877703.63436.5211427.54708

38、9.44651.618966.03249.4515689.074051.311853.879778.79186.4412648.093027.9104.18 主轴颈载荷不均匀系数大于3，因此载荷冲击性较大；主轴颈最大载荷出现在第四位和第七位主轴颈处，为966.03KN，同时第二位和第六位主轴颈处载荷也较大。5.4 总切向力计算统计 总切向力合成 平均切向力 平均扭矩 指示功率 有效功率（取机械效率） 5.5 平衡分析 曲柄呈十字排列的16V柴油机曲轴的一级曲柄图和二级曲柄图对称布置，曲柄排列镜面对称，因此其离心惯性力、一阶往复惯性力及二阶往复惯性力自相平衡，所有惯性力矩自相平衡。所以平衡性良好

39、。6 V型柴油机（并列连杆）运动学与动力学应用程序6.1 C+程序语言简介 C+语言是现在应用最为多的一种面向对象的计算机程序设计高级语言。C+是由贝尔实验室的Bjarne Stroustrup 博士和他的同事在1993年对C语言进行扩充和改进之后被正式命名的13。 6.1.1 C+语言的特点 C+语言是面向对象的高级程序设计方法。对于一些中大型的软件开发项目来说特别的实用。从对软件的开发周期、开发费用、可扩充性、可靠性和维护费用等方面，C+有非常大的优势。C+语言是C语言的继承，也可以说C语言是C+语言的一个子集。C+语言与C语言在基本语法特点上保持一致，它们没有本质上的区别。这就让C+十分

40、容易的、不加修改的编译C语言程序。 编辑思想上的差别才是C语言与C+语言最为主要的区别，也就是由之前的面向过程变换为面向对象。同时在C+语言里面加入了类与对象的机制，以至于引出了诸多的概念，如类的定义、多态性、派生于继承等。C+语言的一大特点是数据封装和隐藏，它们都与类的定义联系紧密。 6.1.2 C+程序的开发过程 一般的，要用高级程序语言解决具体的问题是，都要经过很多的步骤，具体说来有具体问题的分析、算法的确定、编程、编辑、编译和运行等。 程序设计就是用计算机语言解决问题的方法和步骤的过程。首先在分析已知的问题的基础上，确定所要使用的算法和数据结构，然后用计算机高级程序语言实现。编辑的程序

41、要以文件存储在硬件上，这个过程就是编辑。编辑所产生的程序文件就是源程序文件，即源文件，对应的程序就是源程序。源程序不能直接在电脑上运行。这是由于电脑不能识别源程序，电脑只能识别一些二进制的数据。要让电脑识别这些源程序，就必须使用编译来做这种转换。实现转换的的编译程序，就是C+语言编译程序。这个过程就是编译阶段。 假如源程序中有语法错误，在编译过程中系统就要提示在哪一行有什么错误。编译转换成的文件就是目标程序。接着经过一系列的链接之后，就是一个完整的可执行文件了。 开发一个C+的应用程序，要有编写源程序、编译、链接、转换为可执行文件、运行程序这些步骤14。C+程序的开发过程如图6.1。图6.1

42、C+程序开发过程6.2 Visual Studio 2010集成编译环境简介 C+的开发环境有很多种，一般常见的有Visual C+6.0等。Visual Studio 2010是美国微软公司继Visual 6.0之后又一新的集成开发环境。Visual Studio 2010更加完善的C+标准规范，对新标准C+0x更加的适应15。Visual Studio2010运行如图6.2所示。图6.2 Visual Studio 2010 Visual Studio 2010对软硬件的要求。2.0GHz双核处理器；2GB内存（RAM）；一定要有CD-ROM或者DVD-ROM；显示器分辨率为1024X76

43、8，增强色为16位；使用微软鼠标或者兼容的指针设备。6.3 程序简介 程序实现了V型柴油机（并列连杆）运动学与动力学的计算机计算。程序运行如图6.3所示。 图6.3 V型柴油机（并列连杆）运动学与动力学计算程序 6.3.1 程序使用步骤 新建一个文件夹，将程序放入该文件夹内。在文件夹内建立一个缸内气体压力数据的记事本，输入缸内气体压力数据。然后点击运行程序，输入以上提示的数据。点击开始计算的命令框即可。在该文件夹内将产生名为错开发火切向力计算、动力计算、连续发火切向力计算、运动计算、主轴颈载荷列表、总结的记事本，这就是运动计算和动力计算的结果。 6.3.2 程序代码 程序完整代码见附录2。 程

44、序主要代码如下：/查找的位置struct PGFind : public std:binary_functionbool operator () (const PG_STRUCT &obj1, const PG_STRUCT &obj2) constreturn (int)obj1.m_nX = (int)obj2.m_nX;UINT CCalculatorDlg:SportCal(LPVOID lpParam)CCalculatorDlg* pDlg = (CCalculatorDlg*)lpParam;/取出所有的值double m_nR = pDlg-m_nS/2.0;/曲柄半径doub

45、le m_nRatio = m_nR/pDlg-m_nL;/值double m_nW = pDlg-m_nSpeed*3./30.0;/曲柄角速度SPORT_STRUCT tempRs;/临时结果double m_nL = pDlg-m_nL;/连杆长度double m_nS = pDlg-m_nS;/活塞行程double m_nN = pDlg-m_nSpeed;/转速for (unsigned int i=0;im_nPGParamList.size()-1;i+)tempRs.m_nX = 0;tempRs.m_nP = 0;double fai = pDlg-m_nPGParamLis

46、ti.m_nX*3.1415/180;/转换为弧度tempRs.m_nP = asin(m_nRatio*sin(fai)*180/3.1415;/转换为度tempRs.m_nX = (m_nL+m_nR - m_nL*cos(tempRs.m_nP*3.1415/180) - m_nR*cos(fai)*1000;tempRs.m_nV = m_nR*m_nW*sin(fai+tempRs.m_nP*3.1415/180)/cos(tempRs.m_nP*3.1415/180);tempRs.m_nA = m_nR*m_nW*m_nW*(cos(fai+tempRs.m_nP*3.1415/

47、180)/cos(tempRs.m_nP*3.1415/180) + m_nRatio*cos(fai)*cos(fai)/(cos(tempRs.m_nP*3.1415/180)*cos(tempRs.m_nP*3.1415/180)*cos(tempRs.m_nV*3.1415/180);tempRs.m_nVm = m_nS*m_nN/30.0;pDlg-m_nSprotRsList.push_back(tempRs);/=动力计算=double m_nMj = pDlg-m_nMp+pDlg-m_nMca;/mjdouble m_nPrc = pDlg-m_nMcb*m_nR*m_nW

48、*m_nW/1000;/连杆大头离心惯性力double m_nP = 0;double m_nD = pDlg-m_nD;POWER_STRUCT powerStruct;for (unsigned int i=0;im_nPGParamList.size()-1;i+)powerStruct.m_nPj = - m_nMj*pDlg-m_nSprotRsListi.m_nA/1000;m_nP = powerStruct.m_nPj + (pDlg-m_nPGParamListi.m_nP - 100.0)*PAI*m_nD*m_nD/4;double faiadb = (pDlg-m_nPGParamListi.m_nX+pDlg-m_nSprotRsListi.m_nP)*PAI/180.0;powerStruct.m_nPn = (m_nP)*tan(pDlg-m_nSprotRsListi.m_nP*PAI/180.0); powerStruct.m_nT = m_nP*sin(faia