汽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)—連桿

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院汽車與交通學(xué)院專 業(yè)熱能與動(dòng)力工程學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)題目汽 油 機(jī) 曲柄 連 桿 機(jī)構(gòu) 設(shè) 計(jì) 連 桿實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù) : 1. 設(shè)計(jì)參數(shù)求： Pe=33.5kW/5000rp；D=65mm；8. 8c(參考 ) 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：1）選取基本參數(shù)、熱計(jì)算、繪制示功圖（1）利用 EXCEL或其他程序語(yǔ)言進(jìn)行近似熱計(jì)算，得到理論的示功圖的數(shù)據(jù)。（2）以該數(shù)據(jù)為依據(jù)，在坐標(biāo)紙01 上繪制理論的示功圖，并對(duì)其進(jìn)行修正，得到實(shí)際的示功圖。（3）將圖轉(zhuǎn)換成圖，繪制在坐標(biāo)紙02 上。2）零部件設(shè)計(jì)（1）獨(dú)立設(shè)計(jì)該汽油機(jī)的連桿 ，用 CATIA 軟件繪出三維實(shí)體模型，求出其質(zhì)心

2、位置和當(dāng)量質(zhì)量。（2）將三維圖形轉(zhuǎn)換成二維的工程圖，并正確標(biāo)注尺寸、粗糙度、公差等，并以A1 的圖紙打印。3）動(dòng)力計(jì)算（1）計(jì)算活塞的位移、速度和加速度，并繪制曲線圖附在設(shè)計(jì)說(shuō)明書中。（2）活塞連桿作用力分析，將往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力Pj、側(cè)壓力PN、切向力 T、法向力 K 隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化曲線附在設(shè)計(jì)說(shuō)明書中。（3）計(jì)算曲柄銷載荷和連桿軸承載荷，并將圖形附在設(shè)計(jì)說(shuō)明書中。4 ）設(shè)計(jì)說(shuō)明書。其中包括：（1）成績(jī)?cè)u(píng)定表、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；（2）汽油機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)及其參數(shù)的選定；（2）熱計(jì)算過(guò)程； （3）零部件設(shè)計(jì)過(guò)程；（4 ）動(dòng)力計(jì)算過(guò)程； （5）附錄（程序或用EXCEL的計(jì)算表格）工作計(jì)劃與進(jìn)度安排 : 1

3、. 選取基本參數(shù)、熱計(jì)算、繪制示功圖5 天2. 零部件設(shè)計(jì)6 天3. 3D建模 2 天4. 動(dòng)力計(jì)算2 天5. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書2 天6. 答辯 1 天指導(dǎo)教師：專業(yè)負(fù)責(zé)人：學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：2012 年 12 月 21 日2012 年 12 月 21 日2012 年月日目錄1 汽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)-2 2 汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選用-3 3 近似熱計(jì)算-43.1燃料燃燒熱學(xué)計(jì)算-4 3.2換氣過(guò)程計(jì)算-43.3壓縮過(guò)程計(jì)算-53.4燃燒過(guò)程計(jì)算-63.5膨脹過(guò)程計(jì)算-83.6示功圖繪制-93.7汽油機(jī)性能指標(biāo)計(jì)算-104 連桿三維建模-114.1 連桿基本尺寸-11 4.2 連桿的建模過(guò)程-114.3連桿

4、大頭蓋的建模過(guò)程-145 動(dòng)力計(jì)算-175.1 活塞位移、速度、加速度-175.2活塞連桿作用力分析-185.3曲柄銷載荷和連桿軸承載荷-206 參考文獻(xiàn)-22附錄1 汽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)1、功率 Pe 有效功率是汽油機(jī)基本性能指標(biāo)。Pe 由汽油機(jī)的用途選定，任務(wù)書已經(jīng)指定所需汽油機(jī)有效功率Pe=33.5 kw。2、轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)速的選用既要考慮被汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)械的需要，也要考慮轉(zhuǎn)速對(duì)汽油機(jī)自身工作的影響。任務(wù)書已經(jīng)指定所需汽油機(jī)轉(zhuǎn)速n=5000 r/min。3、沖程數(shù)本設(shè)計(jì)中的車用汽油機(jī)都采用四沖程，即 =4。4、平均有效壓力 pme平均有效壓力 pme表示每一工作循環(huán)中單位氣缸工作容積所做的有

5、效功，是汽油機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)之一，一般車用汽油機(jī)的平均有效壓力為0.9MPa 1.2 MPa ，這里取 pme =0.93 MPa 。5、有效燃油消耗率be 這是汽油機(jī)最重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。四沖程車用汽油機(jī)250g/( kwh)380g/( kwh)。2 汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選用有效功率計(jì)算公式：30enVipPsme（2.1 ）1、氣缸直徑 D 氣缸直徑 D 的選取影響汽油機(jī)的尺寸和重量，還影響汽油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。本設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定了車用汽油機(jī)的氣缸直徑D=65 mm。2、活塞行程 S 增大活塞行程 S 使活塞平均速度30/nsvm提高，機(jī)械負(fù)荷加大， 一般車用汽油機(jī)smvm/1510，同時(shí) S

6、 也是汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)指標(biāo)S/D的決定因素，車用汽油機(jī)的 S/D=0.71.2 ，校核所設(shè)計(jì)的汽油機(jī)的vm和 S/D的值。即30/nsvm30/5000065.0=10.83 m/s 符合要求S/D=65/65=1 符合要求3、氣缸數(shù) i 及氣缸排列方式由于設(shè)計(jì)任務(wù)書已指明D 的值， S 確定后，滿足功率要求可通過(guò)改變氣缸數(shù) i 實(shí)現(xiàn)，所以采用 4 缸直列排布。4、連桿長(zhǎng)度 L 與曲柄連桿比=r/L 連桿長(zhǎng)度加大，會(huì)使汽油機(jī)總高度增加；雖然連桿擺角減小，側(cè)壓力減小，但效果不明顯； 而且連桿重量加大， 往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力加大。 因而盡量采用短連桿，目前一般值在 1/4 1/3.2之間，取=1/3.

7、5。則 2r=65 ，r/L=1/3.5 即 L=113.75 mm，r=32.5 mm 5、氣缸中心距 l0及其與氣缸直徑之比l0/D l0/D 影響汽油機(jī)的長(zhǎng)度尺寸和重量指標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)力求縮小 l0/D 的值。l0/D值的影響因素可從曲軸中心線方向的尺寸分配和氣缸上部的尺寸分配兩方面分析，一般其值為 1.25 1.35 ，取 l0/D=1.3，則 l0 =1.3 65=84.5 mm 6、壓縮比c選用壓縮比c也就是選用燃燒室容積。 選用壓縮比時(shí)要考慮汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能、工作可靠性、爆燃等。任務(wù)書給定車用汽油機(jī)的c=8.8 根據(jù)有效功率計(jì)算可得Vs=0.216 L 則 1+Vs/Vc=8.8 得

8、 Vc=0.028 L 3 近似熱計(jì)算3.1 燃料燃燒熱化學(xué)計(jì)算1 理論空氣量 L0 3241221. 010OHcgggL（3.1 ）32000.04145.012855.021.01=0.512 ( 千摩爾 / 千克汽油 ) 燃料采用輕汽油855.0cg，145.0Hg，000.0og汽油低熱值Hu=44100千焦/ 千克燃料2 新鮮空氣量 M1 ramLM1011141512.09 .0=0.47 （千摩爾 / 千克) 其中a過(guò)量空氣系數(shù)，96.085.0a，取a=0.9 ；114rm3 燃燒產(chǎn)物 M2 324g12oHgMM32000.040.14547.0=0.506 ( 千摩爾 /

9、 千克) 4 理論分子變更系數(shù)0120MM47.0506.0=1.077 5 實(shí)際分子變更系數(shù)1rr10106.0106.0077.1=1.073 其中，r殘余廢氣系數(shù)，r = 0.04 0.10 ，取r =0.06 3.2 換氣過(guò)程計(jì)算1 排氣壓力（氣缸內(nèi)廢氣壓力）Pr 0)15.105. 1(pPr取 Pr =1.1 0 =0.11 MPa 2 氣缸內(nèi)排氣溫度（殘余廢氣溫度）Tr Tr = 900 1200 （K）取 Tr =1000 K 3 進(jìn)氣終點(diǎn)壓力 Pa0)9.075.0(pPa取 Pa =0.85 0 =0.085 Mpa 4 進(jìn)氣終點(diǎn)溫度 Ta 400370aT（K）取 Ta

10、=380 K5 充量系數(shù)（充氣效率）craacccTTPP1110006.0118 .018.88.8=0.85 其中9.075. 000aaTTPP之間，取8 .000aaTTPP，可求得 To =357.65K 9.07 .0c，經(jīng)驗(yàn)證符合要求。3.3 壓縮過(guò)程計(jì)算1 平均多變壓縮指數(shù)n1n1=1.32 1.38 取 n1 =1.35 2 壓縮過(guò)程中任意曲軸轉(zhuǎn)角cx時(shí)的壓力cxP(畫示功圖時(shí)用 ) 1)(ncxcaacxVVPP（MPa ）（3.2 ）其中： Vca進(jìn)氣終點(diǎn)氣缸容積。ccccscaSDVV14128.818. 8065.0065.042=0.2433 L Vcx對(duì)應(yīng)于cx時(shí)

11、的氣缸容積。ccxcxcxVrDV)sin2cos1 (422（3.3 ）式中： r曲柄半徑， r=S/2 ；曲柄連桿比， =r/L 。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄表A1 3 壓縮終點(diǎn)充量的狀態(tài)參數(shù)壓力：1ncacbPP35. 18.8085.0=1.6 MPa 溫度：11ncacbTT135.18.8380=813.49 K 3.4 燃燒過(guò)程計(jì)算1 熱量利用系數(shù)Z熱量利用系數(shù)Z表示燃燒熱量被工質(zhì)吸收多少的程度。由于不完全燃燒、 傳熱損失、高溫分解、 節(jié)流損失等因素， 燃料燃燒所發(fā)出的熱量中只有一部分被工質(zhì)吸收。燃燒終點(diǎn)的熱量利用系數(shù)Z在此范圍內(nèi)選?。篫=0.80 0.95 ，取Z=0.9 2 燃燒最高溫度

12、ZT1）工質(zhì)的平均等容摩爾熱容mvC )(和平均等壓摩爾熱容mpC )(間有如下關(guān)系：314.8)()(mvmpCCkJ/(kmolK) （3.4 ）工質(zhì)的平均等壓摩爾熱容mpC )(按下列方法計(jì)算：查圖法：由下圖按過(guò)量空氣系數(shù)查出。圖 3.1 燃燒產(chǎn)物和平均等壓摩爾比熱與溫度的關(guān)系不同a時(shí)， 石油燃料完全燃燒產(chǎn)物和空氣 （a） 的平均等壓摩爾比熱mpC )(與溫度的關(guān)系mvC )(在 Tcb=813.49K a時(shí)利用插值法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算步驟如下：選用 673K 和 873K 進(jìn)行計(jì)算873-673=200 30.43-29.797=0.633 0.633/200=3.16510-3 813.

13、49-673=140.49 mpC )(=3.165 10-3 140.49+29.797=20.242 313.8)()(mpmvCC=20.242-8.313=21.929 mvC )(在 Tcb=813.49K 9.0a時(shí)利用插值法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算步驟如下：同理按上步插值法可以求出mpC )(=33.045 313.8)()(mpmvCC=24.732 rmvrmvmvcbCCC1)()()(=06.01732.346.0929.21=22.087 （KJ/Kmol*K）2）燃燒方程ZmvzcbmvcbrzTCTCMHH)()1()(11?（3.5 ）H=61100 （1-a）ZmvzTC

14、)(073.149.813087.2247. 0)6.01()9.01(6110044100(9.080705.143=ZmvzTC)(誤差不超過(guò)5%，則76669.88684740.4=ZmvzTC )(3）燃燒最高溫度ZT的計(jì)算利用燃燒方程式，ZT采用試湊法求解，即先假設(shè)一個(gè)ZT，由過(guò)量空氣系數(shù)求出 )(mvZC， 然后代入燃燒方程， 反復(fù)試算，直到方程兩邊的值相差在5% 以內(nèi)。計(jì)算步驟如下：先假設(shè)2000K利用插值法算出每一溫度的mvzC )(值，再由上式算出 Tz 與mvzC )(乘積表 3.1 插值法數(shù)據(jù)Tz（ K）mvzC )(TzmvzC )(2000 29.397 58.794

15、 2073 29.457 61064.361 2100 29.467 61880.7 2173 29.662 64455.526 2273 29.864 67880.872 2473 30.274 74867.602 2500 30.329 75822.5 2600 30.534 79389.31 2673 30.684 82018.331 有表格可以看出， 2600K 時(shí)最接近 80705.143，則 Tz=2600 3 壓力升高比cbZTT149.8132600073.13.429 一般汽油機(jī)0. 40. 2，所以符合要求。4 燃燒最高壓力zpcbzPp6. 1429. 3=5.491 M

16、Pa 一般汽油機(jī)zp38.5MPa ，所以符合要求。3.5 膨脹過(guò)程計(jì)算1 平均多變膨脹指數(shù)28.123.12n取 n2 =1.25 2 膨脹過(guò)程中任意曲軸轉(zhuǎn)角bx時(shí)的氣體壓力bxP（供畫示功圖時(shí)用）nVVpPbxZzbx2)(（3.6 ）計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄表A2 3 膨脹過(guò)程終點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)壓力：22/)(ncznbZzbpVVpP=25.18.8491.50.362 MPa 溫度：1122/)(ncznbZZbTVVTT=)125.1 (8.826001059.57 K 3.6 示功圖繪制1 理論示功圖繪制根據(jù)各過(guò)程計(jì)算結(jié)果可以繪制出汽油機(jī)實(shí)際循環(huán)的理論示功圖，其中，燃燒過(guò)程按等容過(guò)程繪制。理論示

17、功圖的理論循環(huán)指示功1L按下式計(jì)算：sncncccbVnnpL)11(11)11 (111112112（3.7 ）216.0)8.811(135.11)8.811(125.1429.318.86.1135. 1125. 1=0.219 按示功圖上縱橫坐標(biāo)比例：壓力值/ 格，容積值 / 格，可以算出1L對(duì)應(yīng)的方格數(shù)oS=178 。2 實(shí)際示功圖繪制理論示功圖沒(méi)有考慮下列因素的影響，因而必須進(jìn)行修正得到實(shí)際的示功圖：1）沒(méi)有考慮進(jìn)排氣過(guò)程。雖然泵氣損失并入機(jī)械損失，不計(jì)入指示功，但為了示功圖完整，根據(jù)進(jìn)氣終點(diǎn)壓力aP和排氣壓力rP近似畫出進(jìn)排氣過(guò)程線。2）點(diǎn)火提前的影響：壓力急劇升高應(yīng)該從上止點(diǎn)前

18、就開(kāi)始。3）燃燒規(guī)律的影響：燃燒過(guò)程壓力線應(yīng)連續(xù)、圓滑，燃燒最高壓力應(yīng)出現(xiàn)在上止點(diǎn)后 12 15 之間。4）排氣閥提前開(kāi)啟的影響：在下止點(diǎn)前壓力就開(kāi)始下降，即壓力線圓滑過(guò)渡到排氣線。整個(gè)過(guò)程的換氣也應(yīng)修圓。修圓后實(shí)際示功圖的循環(huán)指示功比理論示功圖小。計(jì)算因修圓而減少的方格數(shù)1S=5，即可求出示功圖的豐滿系數(shù)f。010SSSf%2.971785178一般99.092.0f，經(jīng)檢查示功圖的豐滿系數(shù)在該范圍之內(nèi),符合要求。3 p示功圖的繪制由Vp示功圖轉(zhuǎn)換成 p示功圖。1）計(jì)算法轉(zhuǎn)換：對(duì)于任意曲軸轉(zhuǎn)角，有氣缸容積 VcVrDVsin2)cos1(422（3.8 ）2）作圖法轉(zhuǎn)換：按下圖所示方法進(jìn)行轉(zhuǎn)

19、換。圖中：偏移量4212DrV465.0325. 05.312120.0154 L 3.7 汽油機(jī)性能指標(biāo)計(jì)算1 平均指示壓力mipsifmiVLp216.0219.0972.0=0.986 MPa 2 指示功iP、指示熱效率i和指示耗油率ib30niVpPsmii43050004216.0986.0=35.5 kW cumiaiPHpTL000314.885.01.044100986.065.357512.09.0314.8=0.322 汽油機(jī)指示熱效率40.030.0i，即符合要求。uiiHb310360044100322.01036003=226.13 g/(kwh) 3 機(jī)械效率m四沖

20、程汽油機(jī)的90.080.0m之間，取m=0.90 。4 有效功率eP、有效熱效率e、平均有效壓力mep及有效油耗率ebmiePP9.05.35=31.95 KW mmimepp9. 0986. 0=0.887 MPa mie9 .0322. 0=0.29 miebb9 .032.253=281.69 g/(kwh) 四沖程汽油機(jī)eb250380g/(kwh)，3.02 .0e，即符合要求。計(jì)算出的eP和mep與任務(wù)書給定的eP和計(jì)算開(kāi)始時(shí)假定的mep的誤差不超過(guò) 5% ，所以也符合要求。4 連桿三維建模4.1 連桿基本尺寸1 連桿小頭孔徑1d和寬度1Bmmd181mm21mmdd2222182

21、111mmdB6.185 .152.14.12.111其中1d為活塞銷直徑；1為連桿小頭襯套厚度。2 連桿大頭孔徑2D和寬度2BmmD5.452mm5 .12mmDD5.485.125.452222mmB202其中2D為曲柄銷的直徑；2為連桿軸瓦的厚度。3 工字形斷面的平均高度H、寬度 B 3 .02.0DH，取mmH13；8.14.1BH，取9Bmm 4.2 連桿的建模過(guò)程1 打開(kāi)建模界面：開(kāi)始機(jī)械設(shè)計(jì)零件設(shè)計(jì)2 選擇 xy 平面進(jìn)入到草圖界面，選擇圓命令，先畫一個(gè)圓心在原點(diǎn)，半徑為 24.25mm的圓，再畫一個(gè)圓心在原點(diǎn)， 半徑為 32mm的圓，選直線命令，畫一條過(guò)原點(diǎn)，長(zhǎng)為80mm的直線

22、，然后刪除多余線，退出草圖，選凸臺(tái)，進(jìn)行鏡像拉伸，長(zhǎng)度為10mm ，如圖 4.1 所示。圖 4.1 連桿大頭3 建立連桿小頭，點(diǎn)擊xy 平面，進(jìn)入草圖，選擇圓命令，畫一個(gè)圓心在（113.75,0 ） ，半徑為 14mm的圓，退出草圖，建立兩個(gè)偏移平面，分別偏移xy 平面正向 9.3mm ，負(fù)方向 9.3mm ，然后選第一個(gè)偏移平面，進(jìn)入草圖，畫一個(gè)圓心為（ 113.75,0 ） ，半徑為 14mm的圓，退出草圖，選第二個(gè)偏移平面，進(jìn)入草圖，畫一個(gè)圓心為（ 113.75,0） ，半徑為 14mm 的圓，建立多截面實(shí)體，依次選中三個(gè)圓，即可得到圓柱實(shí)體，如圖4.2 所示。圖 4.2 連桿小頭4 點(diǎn)

23、擊 xy 平面，進(jìn)入草圖，選擇圓命令，畫圓心為（113.75,0 ） ，半徑為11mm的圓，退出草圖，選擇凹槽命令，凹槽鏡像尺寸為11mm ，如圖 4.3 所示。圖 4.3 連桿小頭5 選擇 xy 平面，進(jìn)入草圖，建立封閉曲線，兩條直線與H 軸夾角為 3，退出草圖，凸臺(tái)鏡像距離4.5mm, 如圖 4.4 所示。圖 4.4 桿身6 點(diǎn)擊剛建立的凸臺(tái)平面，進(jìn)入草圖，建立封閉曲線，兩直線與剛建立凸臺(tái)的邊線平行，退出草圖，選凹槽命令，凹槽深3mm ，關(guān)于 xy 面鏡像凹槽，如圖 4.5 所示。圖 4.5 桿身7 點(diǎn)擊 yz 平面進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊圓命令，畫一個(gè)圓心為（33,0 ） ，半徑為 6圓，關(guān)于 V

24、 軸鏡像，得到另一個(gè)圓，退出草圖，選擇凸臺(tái)命令，凸臺(tái)16mm ，如圖 4.6 所示。圖 4.6 螺栓孔座8 選擇 yz 平面進(jìn)入草圖，選擇圓命令，畫一個(gè)圓心為（33,0 ） ， 半徑 4.5mm的圓，關(guān)于 V 軸鏡像 ,退出草圖，選擇凹槽命令，深度16mm, 如圖 4.7 所示。圖 4.7 螺栓孔9 最終結(jié)果如圖 4.8 所示，并保存。圖 4.8 連桿4.3 連桿大頭蓋的建模過(guò)程1 選擇 xy 平面進(jìn)入到草圖界面，選擇圓命令，先畫一個(gè)圓心在原點(diǎn)，半徑為 24.25mm的圓，再畫一個(gè)圓心在原點(diǎn)， 半徑為 32mm的圓，選直線命令，畫一條過(guò)原點(diǎn)，長(zhǎng)為80mm的直線，然后刪除多余線，退出草圖，選凸臺(tái)

25、，進(jìn)行鏡像拉伸，長(zhǎng)度為10mm ，如圖 4.9 所示。圖 4.9 連桿大頭2 點(diǎn)擊 yz 平面進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊圓命令，畫一個(gè)圓心為（33,0 ） ，半徑為6mm 圓， 關(guān)于 V 軸鏡像，得到另一個(gè)圓。退出草圖，選擇凸臺(tái)命令，凸臺(tái) 16mm ，如圖 4.10 所示。圖 4.10螺栓孔座3 選擇 yz 平面進(jìn)入草圖，選擇圓命令，畫一個(gè)圓心為（33,0 ） ， 半徑 4.5mm的圓，關(guān)于 V 軸鏡像，退出草圖，選擇凹槽命令，深度16mm ，如圖 4.11 所示。. 圖 4.11 螺栓孔4 最終結(jié)果如圖 4.12 所示，并保存。圖 4.12 連桿大頭蓋5 動(dòng)力計(jì)算5.1 活塞位移、速度、加速度對(duì)于活塞位

26、移、 速度和加速度的計(jì)算， 由于周期性， 只計(jì)算 0360 度即可。cos11cos1Rx（5.1 ）cos)sin(Rv（5.2 ）322coscoscos)cos(Ra（5.3 ）其中：30n，lr，2Sr，)sinarcsin(。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄表B1 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出X、V、a 隨的變化曲線00.010.020.030.040.050.060.07050100150200250300350400()X(m)X圖 5.1 活塞位移變化-20-15-10-505101520050100150200250300350400()V(m/s)V圖 5.2 活塞速度變化-8000-6000-4000

27、-200002000400060008000100001200014000050100150200250300350400()a(m2/s)a圖 5.3 活塞加速度變化5.2 活塞連桿作用力分析1 基本作用力氣體力：42dPPPgg（5.4 ）其中 ：P取自然計(jì)算結(jié)果，即修正后的實(shí)際缸內(nèi)壓力值，也就是P圖中的壓力值，每個(gè) 5 度曲軸轉(zhuǎn)角取一個(gè)；gP為曲軸箱內(nèi)的氣體壓力， 近似取 100千帕。運(yùn)動(dòng)零件慣性力活塞組換算質(zhì)量：實(shí)際質(zhì)量pm=0.197kg 連桿組換算質(zhì)量：按兩質(zhì)量系統(tǒng)考慮mc =0.326 kg l=160 mm 小頭換算質(zhì)量：cbcamllm326.016058=0.118 kg

28、大頭換算質(zhì)量：cacbmllm326.0160102=0.208 kg 往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力：ammamPcapjj)(，其中a是活塞運(yùn)動(dòng)的加速度連桿大頭離心慣性力：2RmPcbrc2)6 .523(0325.0208.0=1853 N 2 連桿作用力設(shè)ammPPPPcapgjg)(則有：連桿小頭氣缸中心線方向作用力：amPpg（5.5 ）垂直氣缸中心線方向（側(cè)壓力） ：tgPPN，其中)sinarcsin(連桿大頭曲柄旋轉(zhuǎn)方向（切向力） ：cos)sin(PT（5.6 ）曲柄法向（法向力）：2cos)cos(RmKPPZcbrc（5.7 ）習(xí)慣上令：cos)cos(PK（5.8 ）計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄表

29、B2 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出jP、NP、T、K 隨的變化曲線-6000-4000-2000020004000600080001000012000140000100200300400500600700800()Pj,Pn,T,K(N)PjPnTK圖 5.4 jPNPT K 隨的變化曲線5.3 曲柄銷載荷和連桿軸承載荷1 曲柄銷載荷曲柄銷上作用有切向力T 和法向力 Z ，rcPKZ， 由作圖法畫出曲柄銷載荷圖。-6000-4000-200002000400060008000100001200014000-3000-2000-1000010002000300040005000T(N)K(N)K圖 5.5

30、曲柄銷載荷2 連桿軸承載荷用坐標(biāo)變換法計(jì)算：)cos()sin(ZTZ（5.9 ）)sin()cos(ZTT（5.10）計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄表B3 根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出連桿軸承載荷圖-8000-6000-4000-2000020004000600080001000012000-2500-2000-1500-1000-50005001000150020002500T(N)Z(N)Z圖 5.6 連桿軸承載荷參考文獻(xiàn)1 周龍保 .內(nèi)燃機(jī)學(xué)第 3 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2010. 2 袁兆成 .內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)第1 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. 3 陳家瑞 .汽車構(gòu)造第 3 版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

31、 2009. 4 江洪、李仲興 .CATIA 基礎(chǔ)教程第 1 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005. 5 柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫委員會(huì).柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè) .第 1 版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社， 1984. 附錄表 A1 壓縮過(guò)程壓力曲軸轉(zhuǎn)角弧度Vcx Vca/Vcx Pcx 180 3.141593 2.440E-01 0.997131 8.467E-02 185 3.228859 2.437E-01 0.998333 8.481E-02 190 3.316126 2.428E-01 1.001956 8.522E-02 195 3.403392 2.414E-01 1.008061 8.59

32、3E-02 200 3.490659 2.393E-01 1.016743 8.693E-02 205 3.577925 2.366E-01 1.028146 8.825E-02 210 3.665191 2.334E-01 1.042453 8.991E-02 215 3.752458 2.295E-01 1.059903 9.194E-02 220 3.839724 2.251E-01 1.080786 9.440E-02 225 3.926991 2.201E-01 1.105459 9.732E-02 230 4.014257 2.145E-01 1.13435 1.008E-01 2

33、35 4.101524 2.083E-01 1.167975 1.048E-01 240 4.18879 2.016E-01 1.206947 1.096E-01 245 4.276057 1.943E-01 1.252004 1.151E-01 250 4.363323 1.866E-01 1.304029 1.216E-01 255 4.45059 1.784E-01 1.364081 1.293E-01 260 4.537856 1.697E-01 1.433434 1.382E-01 265 4.625123 1.607E-01 1.513629 1.487E-01 270 4.712

34、389 1.514E-01 1.606534 1.612E-01 275 4.799655 1.419E-01 1.71442 1.760E-01 280 4.886922 1.322E-01 1.840055 1.936E-01 285 4.974188 1.225E-01 1.98682 2.147E-01 290 5.061455 1.127E-01 2.158844 2.402E-01 295 5.148721 1.030E-01 2.361154 2.711E-01 300 5.235988 9.358E-02 2.599831 3.087E-01 305 5.323254 8.44

35、2E-02 2.882127 3.548E-01 310 5.410521 7.564E-02 3.216473 4.115E-01 315 5.497787 6.735E-02 3.612233 4.813E-01 320 5.585054 5.965E-02 4.07891 5.671E-01 325 5.67232 5.261E-02 4.624376 6.718E-01 330 5.759587 4.633E-02 5.251428 7.976E-01 335 5.846853 4.088E-02 5.95198 9.445E-01 340 5.934119 3.632E-02 6.6

36、98825 1.108E+00 345 6.021386 3.271E-02 7.437055 1.276E+00 350 6.108652 3.011E-02 8.081323 1.427E+00 355 6.195919 2.853E-02 8.528377 1.535E+00 360 6.283185 2.800E-02 8.689286 1.574E+00 表 A2 燃燒過(guò)程壓力曲軸轉(zhuǎn)角弧度Vbx Vz/Vbx Pbx 360 6.283185 2.800E-02 8.689286 1.574E+00 365 6.370452 2.853E-02 0.981482 5.364E+00

37、370 6.457718 3.011E-02 0.930033 5.015E+00 375 6.544985 3.271E-02 0.855888 4.520E+00 380 6.632251 3.632E-02 0.770929 3.967E+00 385 6.719518 4.088E-02 0.684979 3.422E+00 390 6.806784 4.633E-02 0.604357 2.926E+00 395 6.894051 5.261E-02 0.532193 2.496E+00 400 6.981317 5.965E-02 0.469418 2.134E+00 405 7.

38、068583 6.735E-02 0.415711 1.833E+00 410 7.15585 7.564E-02 0.370165 1.585E+00 415 7.243116 8.442E-02 0.331687 1.382E+00 420 7.330383 9.358E-02 0.2992 1.215E+00 425 7.417649 1.030E-01 0.271732 1.077E+00 430 7.504916 1.127E-01 0.248449 9.632E-01 435 7.592182 1.225E-01 0.228652 8.682E-01 440 7.679449 1.

39、322E-01 0.211761 7.888E-01 445 7.766715 1.419E-01 0.197303 7.221E-01 450 7.853982 1.514E-01 0.184887 6.657E-01 455 7.941248 1.607E-01 0.174195 6.179E-01 460 8.028515 1.697E-01 0.164966 5.773E-01 465 8.115781 1.784E-01 0.156984 5.426E-01 470 8.203047 1.866E-01 0.150073 5.129E-01 475 8.290314 1.943E-0

40、1 0.144086 4.874E-01 480 8.37758 2.016E-01 0.138901 4.656E-01 485 8.464847 2.083E-01 0.134415 4.469E-01 490 8.552113 2.145E-01 0.130546 4.309E-01 495 8.63938 2.201E-01 0.127221 4.172E-01 500 8.726646 2.251E-01 0.124381 4.056E-01 505 8.813913 2.295E-01 0.121978 3.958E-01 510 8.901179 2.334E-01 0.1199

41、7 3.877E-01 515 8.988446 2.366E-01 0.118323 3.811E-01 520 9.075712 2.393E-01 0.117011 3.758E-01 525 9.162979 2.414E-01 0.116012 3.718E-01 530 9.250245 2.428E-01 0.115309 3.690E-01 535 9.337511 2.437E-01 0.114892 3.673E-01 540 9.424778 2.440E-01 0.114754 3.667E-01 表 B1 活塞位移速度加速度角度弧度X V a 0 0 0 0 0 11

42、444.03 5 0.087266 0.024904 0.000159 1.904416 11373.87 10 0.174533 0.049634 0.000634 3.785494 11164.48 15 0.261799 0.074016 0.001419 5.620261 10819.16 20 0.349066 0.097876 0.002504 7.386477 10343.39 25 0.436332 0.121043 0.003877 9.062999 9744.837 30 0.523599 0.143348 0.005521 10.63014 9033.302 35 0.6

43、10865 0.164622 0.007415 12.07002 8220.66 40 0.698132 0.184702 0.009538 13.36691 7320.739 45 0.785398 0.203431 0.011865 14.50754 6349.145 50 0.872665 0.220656 0.014367 15.48135 5322.998 55 0.959931 0.236235 0.017018 16.28076 4260.579 60 1.047198 0.250033 0.019787 16.90131 3180.884 65 1.134464 0.26193

44、 0.022645 17.34171 2103.077 70 1.22173 0.271818 0.025561 17.60384 1045.887 75 1.308997 0.279608 0.028506 17.69264 26.94409 80 1.396263 0.285225 0.031452 17.61584 -937.866 85 1.48353 0.288617 0.034372 17.38363 -1835 90 1.570796 0.289752 0.037242 17.00823 -2653.74 95 1.658063 0.288617 0.040037 16.5033

45、8 -3386.53 100 1.745329 0.285225 0.042739 15.88382 -4029.12 105 1.832596 0.279608 0.045329 15.16472 -4580.51 110 1.919862 0.271818 0.047792 14.36116 -5042.7 115 2.007129 0.26193 0.050115 13.48767 -5420.3 120 2.094395 0.250033 0.052287 12.5578 -5720.03 125 2.181662 0.236235 0.054301 11.58388 -5950.13

46、 130 2.268928 0.220656 0.056149 10.57677 -6119.8 135 2.356194 0.203431 0.057827 9.545727 -6238.65 140 2.443461 0.184702 0.059331 8.498439 -6316.25 145 2.530727 0.164622 0.06066 7.441011 -6361.74 150 2.617994 0.143348 0.061813 6.378084 -6383.53 155 2.70526 0.121043 0.062787 5.312974 -6389.1 160 2.792

47、527 0.097876 0.063584 4.247834 -6384.86 165 2.879793 0.074016 0.064204 3.183844 -6376.09 170 2.96706 0.049634 0.064646 2.1214 -6366.9 175 3.054326 0.024904 0.064912 1.060313 -6360.22 180 3.141593 3.5E-17 0.065 2.08E-15 -6357.8 185 3.228859 -0.0249 0.064912 -1.06031 -6360.22 190 3.316126 -0.04963 0.0

48、64646 -2.1214 -6366.9 195 3.403392 -0.07402 0.064204 -3.18384 -6376.09 200 3.490659 -0.09788 0.063584 -4.24783 -6384.86 205 3.577925 -0.12104 0.062787 -5.31297 -6389.1 210 3.665191 -0.14335 0.061813 -6.37808 -6383.53 215 3.752458 -0.16462 0.06066 -7.44101 -6361.74 220 3.839724 -0.1847 0.059331 -8.49

49、844 -6316.25 225 3.926991 -0.20343 0.057827 -9.54573 -6238.65 230 4.014257 -0.22066 0.056149 -10.5768 -6119.8 235 4.101524 -0.23623 0.054301 -11.5839 -5950.13 240 4.18879 -0.25003 0.052287 -12.5578 -5720.03 245 4.276057 -0.26193 0.050115 -13.4877 -5420.3 250 4.363323 -0.27182 0.047792 -14.3612 -5042

50、.7 255 4.45059 -0.27961 0.045329 -15.1647 -4580.51 260 4.537856 -0.28523 0.042739 -15.8838 -4029.12 265 4.625123 -0.28862 0.040037 -16.5034 -3386.53 270 4.712389 -0.28975 0.037242 -17.0082 -2653.74 275 4.799655 -0.28862 0.034372 -17.3836 -1835 280 4.886922 -0.28523 0.031452 -17.6158 -937.866 285 4.9

51、74188 -0.27961 0.028506 -17.6926 26.94409 290 5.061455 -0.27182 0.025561 -17.6038 1045.887 295 5.148721 -0.26193 0.022645 -17.3417 2103.077 300 5.235988 -0.25003 0.019787 -16.9013 3180.884 305 5.323254 -0.23623 0.017018 -16.2808 4260.579 310 5.410521 -0.22066 0.014367 -15.4813 5322.998 315 5.497787

52、-0.20343 0.011865 -14.5075 6349.145 320 5.585054 -0.1847 0.009538 -13.3669 7320.739 325 5.67232 -0.16462 0.007415 -12.07 8220.66 330 5.759587 -0.14335 0.005521 -10.6301 9033.302 335 5.846853 -0.12104 0.003877 -9.063 9744.837 340 5.934119 -0.09788 0.002504 -7.38648 10343.39 345 6.021386 -0.07402 0.00

53、1419 -5.62026 10819.16 350 6.108652 -0.04963 0.000634 -3.78549 11164.48 355 6.195919 -0.0249 0.000159 -1.90442 11373.87 360 6.283185 -7E-17 0 -4.2E-15 11444.03 表 B2 連桿作用力Pg Pj P Prc Pn SIN( + ) T COS( + ) K Z 0 0 37.909 -3605 -3567 1853 0 0 0 1 -3567 -5420 5 0.02 26.533 -3583 -3556 1853 -88.584 0.11

54、19356 -398.2 0.9937155 -3535 -5388 10 0.05 16.583 -3517 -3500 1853 -173.87 0.22229435 -779 0.9749796 -3417 -5270 15 0.07 0 -3408 -3408 1853 -252.71 0.32953899 -1126 0.944142 -3227 -5080 20 0.1 -1.658 -3258 -3260 1853 -320.08 0.43221002 -1416 0.901773 -2954 -4807 25 0.12 -3.317 -3070 -3073 1853 -373.

55、79 0.52896096 -1637 0.8486462 -2627 -4480 30 0.14 -4.975 -2845 -2850 1853 -411.43 0.61858957 -1782 0.7857143 -2263 -4116 35 0.16 -6.633 -2590 -2596 1853 -431.28 0.70006374 -1842 0.7140804 -1879 -3732 40 0.18 -8.292 -2306 -2314 1853 -432.39 0.77254127 -1819 0.6349646 -1495 -3348 45 0.2 -9.95 -2000 -2

56、010 1853 -414.62 0.83538284 -1714 0.5496686 -1128 -2981 50 0.22 -11.61 -1677 -1688 1853 -378.71 0.8881578 -1537 0.4595386 -795 -2648 55 0.24 -13.27 -1342 -1355 1853 -326.27 0.93064283 -1297 0.3659288 -510 -2363 60 0.25 -14.92 -1002 -1017 1853 -259.69 0.96281364 -1011 0.2701664 -284 -2137 65 0.26 -16

57、.58 -662 -679 1853 -182.05 0.9848304 -692.4 0.1735197 -122 -1975 70 0.27 -18.24 -329 -348 1853 -96.909 0.99701791 -359.9 0.0771706 -27.9 -1881 75 0.28 -19.9 -8.49 -28.4 1853 -8.1508 0.99984143 -29.53 -0.017808 0.526 -1852 80 0.29 -21.56 295.4 273.9 1853 80.3042 0.99387985 283.65 -0.110466 -31.5 -188

58、5 85 0.29 -23.22 578 554.8 1853 164.727 0.9797973 567.05 -0.199993 -116 -1969 90 0.29 -24.87 835.9 811.1 1853 241.809 0.95831485 811.05 -0.285714 -242 -2095 95 0.29 -26.53 1067 1040 1853 308.851 0.93018353 1009.3 -0.367095 -398 -2251 100 0.29 -28.19 1269 1241 1853 363.881 0.89615981 1158.9 -0.443731

59、 -574 -2427 105 0.28 -29.85 1443 1413 1853 405.718 0.85698429 1259.9 -0.515343 -758 -2611 110 0.27 -31.51 1588 1557 1853 433.946 0.8133643 1314.6 -0.581755 -940 -2793 115 0.26 -33.17 1707 1674 1853 448.842 0.76596056 1327.7 -0.642888 -1114 -2967 120 0.25 -34.82 1802 1767 1853 451.247 0.71537781 1304

60、.6 -0.698738 -1274 -3127 125 0.24 -36.48 1874 1838 1853 442.414 0.66215923 1251.7 -0.749363 -1417 -3270 130 0.22 -38.14 1928 1890 1853 423.852 0.60678416 1175.1 -0.794867 -1539 -3392 135 0.2 -39.8 1965 1925 1853 397.175 0.54966855 1080.6 -0.835383 -1642 -3495 140 0.18 -41.46 1990 1948 1853 363.978 0