曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與計(jì)算

第一章緒論1.1內(nèi)燃機(jī)概述汽車自19世紀(jì)誕生至今，已經(jīng)有100多年的歷史了。汽車工業(yè)從無(wú)到有，以驚人的速度在開(kāi)展著，汽車工業(yè)給人類的近代文明帶來(lái)翻天覆地的變化，在人類的文明進(jìn)程中寫(xiě)下了宏偉的篇章。汽車工業(yè)是衡量一個(gè)國(guó)家是否強(qiáng)大的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，而內(nèi)燃機(jī)在汽車工業(yè)中始終占據(jù)核心的地位。內(nèi)燃機(jī)是將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。由于內(nèi)燃機(jī)的熱效率高〔是當(dāng)今熱效率最高的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)〕、功率范圍廣、適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、比質(zhì)量〔單位輸出功率質(zhì)量〕輕、可以滿足不同要求等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、交通運(yùn)輸〔陸地、內(nèi)河、海上和航空〕和國(guó)防建設(shè)事業(yè)當(dāng)中。因此，內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的開(kāi)展對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)都有著十分重要的作用。世界內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)史內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)和創(chuàng)造可以追溯到1860年，來(lái)諾伊爾〔J.J.E.Lenoir1822~1900年〕首先創(chuàng)造了一種叫做大氣壓力式的內(nèi)燃機(jī)，這種內(nèi)燃機(jī)的大致工作過(guò)程是：空氣和煤氣在活塞的上半個(gè)行程被吸入氣缸內(nèi)，然后混合氣體被火花點(diǎn)燃；后半個(gè)行程是膨脹行程，燃燒的煤氣推動(dòng)著活塞下行，然后膨脹做功；活塞上行時(shí)開(kāi)始排氣。這種內(nèi)燃機(jī)和現(xiàn)代主流的四沖程內(nèi)燃機(jī)相比，在燃燒前沒(méi)有壓縮行程，但根本思想已經(jīng)有了雛形。這種內(nèi)燃機(jī)的熱效率低于5%，最大功率只有4.5KW，1860~1865年間，共生產(chǎn)了約5000臺(tái)。1867年奧拓〔NicolausA.Otto，1832~1891年〕和浪琴〔EugenLangen，1833~1895年〕創(chuàng)造了一種更為成功的大氣壓力式內(nèi)燃機(jī)。這種內(nèi)燃機(jī)是利用燃燒所產(chǎn)生的缸內(nèi)壓力，隨著缸內(nèi)壓力的升高，在膨脹行程時(shí)加速一個(gè)自由活塞和齒條機(jī)構(gòu)，他們的動(dòng)量將使得缸內(nèi)產(chǎn)生真空，然后大氣壓力推動(dòng)活塞內(nèi)行。齒條那么通過(guò)滾輪離合器和輸出軸相嚙合，然后輸出功率。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率可以到達(dá)11%，共生產(chǎn)了近5000臺(tái)。由于煤氣機(jī)必須使用氣體燃料，而當(dāng)時(shí)的氣體燃料的來(lái)源非常困難，這從某種意義上講就阻礙了煤氣機(jī)的進(jìn)一步開(kāi)展。1885年德國(guó)人戈特利布·戴姆勒〔Gottlieb·Daimler〕仿照四沖程煤氣機(jī)的工作原理，成功地制造了第一臺(tái)汽油機(jī)，并于1886年搭載這臺(tái)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車問(wèn)世。由于這種內(nèi)燃機(jī)的體積小、重量輕、價(jià)格廉價(jià);起動(dòng)性好,最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速高，工作中的噪聲和振動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，迅速在運(yùn)輸車輛上得到了廣泛的應(yīng)用。緊接著，在1890年英國(guó)的克拉克〔DugaldClerk，1854~1913年〕和羅賓遜〔JamesRobson1833~1913年〕、德國(guó)的卡爾·奔馳〔KarlBenz，1844~1929年〕成功的創(chuàng)造了二沖程內(nèi)燃機(jī)，即在膨脹行程末期和壓縮行程初期進(jìn)行進(jìn)氣和排氣行程。二沖程內(nèi)燃機(jī)和四沖程內(nèi)燃機(jī)相比，二沖程內(nèi)燃機(jī)具有較高的單位容積功率和比擬均勻的扭矩，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用和維修方便；二沖程的燃油及潤(rùn)滑油耗量較高，冷卻比擬困難，耐用性較差。目前二沖程內(nèi)燃機(jī)多用于摩托車、割草機(jī)、大型船舶等，而四沖程內(nèi)燃機(jī)多用于汽車行業(yè)，并且比擬廣泛。1892年德國(guó)工程師魯?shù)婪颉さ先麪枴睷udolfDiesel，1858~1913年〕提出了一種新型的內(nèi)燃機(jī)，即在壓縮終了時(shí)，將液體燃料噴人缸內(nèi)，利用壓縮終了的氣體高溫將燃料點(diǎn)燃。這種內(nèi)燃機(jī)可以采用大的壓縮比和膨脹比，沒(méi)有爆燃，熱效率可以比當(dāng)時(shí)其他的內(nèi)燃機(jī)高出一倍。迪塞爾的設(shè)想在5年后終于變成了現(xiàn)實(shí)，一種嶄新的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)——柴油機(jī)。之后，學(xué)者們?cè)岢隽烁鞣N各樣的回轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，但直到1957年才由汪克爾〔F.Wankel〕成功地實(shí)驗(yàn)了他創(chuàng)造的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)多年的努力和開(kāi)展，在解決了密封和缸體震紋之后，也在一定領(lǐng)域獲得了較好的應(yīng)用?，F(xiàn)代汽車企業(yè)中，馬自達(dá)仍有轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，馬自達(dá)官方說(shuō)是技術(shù)儲(chǔ)藏了,但并不是不再研究了,是因?yàn)榫同F(xiàn)在的科技來(lái)講滿足不了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的用鋼需求。內(nèi)燃機(jī)的燃料燃料在內(nèi)燃機(jī)的開(kāi)展中起著非常重要的作用。內(nèi)燃機(jī)最早使用的燃料是煤氣，1900年之后，原油中的輕溜分油〔汽油〕成為商品，出現(xiàn)了將這種油料汽化并與空氣混合的化油器。在1905年之前，為了防止爆燃〔由于氣體壓力和溫度過(guò)高，在燃燒室內(nèi)離點(diǎn)燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常的燃燒〕，壓縮比用得普遍較低，汽油機(jī)的性能與供給都存在問(wèn)題，高揮發(fā)性的油料使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)容易，在寒冷地區(qū)使用有較好的性能。在1907~1915年，汽油的需求量增加了5倍。第一次世界大戰(zhàn)以后，隨著對(duì)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的進(jìn)一步開(kāi)展，人們對(duì)爆燃問(wèn)題有了進(jìn)一步的理解，通用汽車公司創(chuàng)造了四乙鉛的抗爆作用，1923年美國(guó)便開(kāi)始將它作為汽油的添加劑。尤金·赫德萊〔EugeneHoudry〕創(chuàng)造了催化裂化法，這種方法既提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，同時(shí)又使汽油的抗爆性能更好，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比不斷增加。后來(lái)他提出了增加缸內(nèi)壓力的創(chuàng)造專利，也就是后來(lái)說(shuō)的機(jī)械增壓。1907年美國(guó)賓夕法尼亞的一家工廠試制成功了世界上第一臺(tái)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。第二次世界大戰(zhàn)后，增壓技術(shù)開(kāi)始在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，并且逐步擴(kuò)展到汽油機(jī)中。近30年來(lái)，影響發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的主要因素那么是控制發(fā)動(dòng)機(jī)排放對(duì)環(huán)境的污染。20世紀(jì)40年代，在美國(guó)洛杉磯出現(xiàn)了由汽車排放物行成的空氣污染事件后，1952年哈琴·施密特〔A.J.HaagenSmit〕說(shuō)明了光化學(xué)煙霧，它是來(lái)自日照下氮氧化合物和碳?xì)浠衔锏幕瘜W(xué)反響，而碳?xì)浠衔?、氮氧化合物以及一氧化碳主要都?lái)自汽車排氣。柴油機(jī)那么是微粒和氮氧化合物的主要來(lái)源。于是美國(guó)在加州建立了世界上首個(gè)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)燃機(jī)和汽車給世界帶來(lái)了現(xiàn)代物質(zhì)文明，在經(jīng)過(guò)了超過(guò)一個(gè)世紀(jì)的開(kāi)展之后，它的開(kāi)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有到達(dá)其頂點(diǎn)，在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性上還可以不斷地改善。新材料的出現(xiàn)給內(nèi)燃機(jī)帶來(lái)的是進(jìn)一步輕質(zhì)量、降低本錢和熱損失。目前內(nèi)燃機(jī)主要使用壓縮天然氣〔CompressedNaturalGas—CNG〕、液化天然氣〔LiquifiedNaturalGas—LNG〕、液化石油氣〔LiquifiedPetrolGas—LPG〕。各種新型模式內(nèi)燃機(jī)都將會(huì)有更好的應(yīng)用和美好的前景。中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)簡(jiǎn)史中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)從1908年廣州均和安機(jī)器廠制造成第一臺(tái)煤氣機(jī)開(kāi)始，1915年廣州協(xié)同和機(jī)器廠制造成第一臺(tái)燒球式柴油機(jī)起至今已經(jīng)有近百余年的歷史，中國(guó)內(nèi)燃機(jī)的開(kāi)展歷史可以概括為內(nèi)燃機(jī)工業(yè)創(chuàng)立階段、內(nèi)燃機(jī)體系建設(shè)階段和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)體系成形和開(kāi)展階段。內(nèi)燃機(jī)工業(yè)創(chuàng)立階段從1908年到1957年。最先在上海由外國(guó)人帶入汽車，并且把內(nèi)燃機(jī)也作為商品開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)口岸，特別是在上海先后有20多個(gè)洋行推銷英、法、德、美等國(guó)的30多種型號(hào)的內(nèi)燃機(jī)。由于內(nèi)燃機(jī)在性能上比蒸汽機(jī)優(yōu)越，有市場(chǎng)需求，因此得到了推廣和應(yīng)用。1949年新中國(guó)成立后，內(nèi)燃機(jī)工業(yè)得到了回復(fù)和開(kāi)展。上海柴油機(jī)廠試制成功110系列柴油機(jī)，天津、長(zhǎng)春等地也相繼有產(chǎn)品成功問(wèn)世，到1957年全國(guó)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)量到達(dá)50萬(wàn)臺(tái)，內(nèi)燃機(jī)工業(yè)已初具規(guī)模。1958~1966年，中國(guó)的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)開(kāi)展迅速，農(nóng)業(yè)機(jī)械部的成立對(duì)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的規(guī)劃和開(kāi)展起了重要的作用。在這段時(shí)期中，上海柴油機(jī)廠試制成功了可與汽車、工程機(jī)械、船舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、大電機(jī)等多種用途配套的135系列柴油機(jī)，它是我國(guó)由仿制到自行設(shè)計(jì)、由小批量轉(zhuǎn)化為大批量生產(chǎn)的第一個(gè)中小功率柴油機(jī)系列。在拖拉機(jī)與農(nóng)用柴油機(jī)方面，1959年建成了洛陽(yáng)第一拖拉機(jī)廠，生產(chǎn)東方紅54型履帶式拖拉機(jī)與4125型柴油機(jī)。該廠從蘇聯(lián)引進(jìn)了柴油機(jī)的先進(jìn)技術(shù)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械部的領(lǐng)導(dǎo)下，有關(guān)工廠還先后研發(fā)了多種型號(hào)〔165、175、195系列〕的小型單杠農(nóng)用柴油機(jī)，推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程。我國(guó)也研發(fā)了如12V180大功率柴油機(jī)及6250Z船舶與發(fā)電用的發(fā)動(dòng)機(jī)。1966年開(kāi)始的文化大革命使內(nèi)燃機(jī)工業(yè)遭到嚴(yán)重的破壞，根本停滯，甚至倒退的地步，從而拉大了我國(guó)與世界內(nèi)燃機(jī)水平的差距。1979年十一屆三中全會(huì)后，撥亂反正，內(nèi)燃機(jī)工業(yè)進(jìn)行了一系列的整頓工作。通過(guò)引入市場(chǎng)機(jī)制，推行全面管理，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和對(duì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造等，我國(guó)的內(nèi)燃機(jī)水平有了明顯的提高。為減少汽車與內(nèi)燃機(jī)對(duì)日益短缺的石油燃料的依賴以及對(duì)環(huán)境的保護(hù)，國(guó)家鼓勵(lì)開(kāi)展代用清潔燃料汽車。中國(guó)參加WTO后，汽車與內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品面臨著更加劇烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，這將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的進(jìn)步。我國(guó)內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)狀是：自己能產(chǎn)，與世界先進(jìn)水平有一定差距，大多為仿制和合資的形式的生產(chǎn)模式。評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)性指標(biāo)：內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足使用和制造方面的一系列要求。其中主要包括動(dòng)力性指標(biāo)〔有效功率、轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩〕、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)〔燃油消耗率、機(jī)油消耗率〕、可靠性、耐久性指標(biāo)、質(zhì)量、外形尺寸指標(biāo)、低公害指標(biāo)〔噪聲、有害氣體排放〕、制造、使用、維護(hù)指標(biāo)。總的來(lái)講就是設(shè)計(jì)一臺(tái)好的內(nèi)燃機(jī)，動(dòng)力性能滿足使用的要求；燃油和機(jī)油的消耗較低；工作平安可靠、平穩(wěn)；工作適應(yīng)性好；維修方便；排污少、噪音?。还に囆院?，制造方便廉價(jià)。事實(shí)上。一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)要滿足上述要求是很困難的，因?yàn)槠渲杏行┮笫窍嗷ッ艿摹＠?，為了設(shè)計(jì)重量輕的內(nèi)燃機(jī)，就必須采用優(yōu)質(zhì)的材料來(lái)保證較高的制造精度和使用壽命，但這樣會(huì)增加制造的本錢。隨著內(nèi)燃機(jī)的具體用途不同，這些重要性也不同。又如，提高內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速可以使功率提高，從而使單位功率體積減小、重量減輕。但是轉(zhuǎn)速的提高會(huì)導(dǎo)致慣性力的增加，從而導(dǎo)致機(jī)械負(fù)荷增加，還使得內(nèi)燃機(jī)的平衡、振動(dòng)問(wèn)題突出，噪聲增加；轉(zhuǎn)速增加還會(huì)導(dǎo)致工作頻率增加，從而導(dǎo)致活塞、氣缸蓋、汽缸套、排氣門等零件的熱負(fù)荷增加。因此，內(nèi)燃機(jī)要根據(jù)不同用途，保證良好動(dòng)力性前提下，折中考慮其他設(shè)計(jì)因素，然后盡量滿足其他要求。內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)中，在保證良好的動(dòng)力性前提下，外形尺寸，整個(gè)動(dòng)力裝置體積和工作可靠性之間的矛盾最為突出。內(nèi)燃機(jī)的外形尺寸小、整個(gè)動(dòng)力裝置的體積小，會(huì)受到工作可靠性的限制。內(nèi)燃機(jī)的緊湊性指標(biāo)通常是指內(nèi)燃機(jī)的重量和外形尺寸指標(biāo)。內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的中心任務(wù)就是在保證足夠動(dòng)力和可靠性的前提下，外形尺寸盡量小，質(zhì)量盡量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。內(nèi)燃機(jī)的可靠性是指在規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，以規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，具有持續(xù)工作、不會(huì)因?yàn)楣收隙绊憙?nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。在我國(guó)，可靠性指標(biāo)通常是以在保證期〔有的稱為保險(xiǎn)期〕內(nèi)不停車故障次數(shù)、停車故障次數(shù)以及更換主要和次要零件的數(shù)目來(lái)表示。內(nèi)燃機(jī)是由大量的零部件有機(jī)的結(jié)合在一起，來(lái)完成規(guī)定功能的一個(gè)整體。因此，內(nèi)燃機(jī)的可靠性取決于各個(gè)零部件的可靠度，且大多數(shù)零部件為串聯(lián)的，用乘法原那么計(jì)算可靠性。1.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，以向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要零件可以分為三個(gè)組：機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組，目前車用內(nèi)燃機(jī)主流還是往復(fù)式活塞。在這種內(nèi)燃機(jī)中，曲柄連桿機(jī)構(gòu)是由內(nèi)燃機(jī)的傳動(dòng)裝置和動(dòng)力機(jī)構(gòu)。1.2.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)與設(shè)計(jì)難點(diǎn)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)中的主要受力部件，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境非常惡劣，曲柄連桿機(jī)構(gòu)面臨的是高溫、高壓、高速、和化學(xué)腐蝕。曲柄每轉(zhuǎn)一周〔二沖程內(nèi)燃機(jī)〕或者兩周〔四沖程內(nèi)燃機(jī)〕為一個(gè)變化周期。實(shí)際上，內(nèi)燃機(jī)的工況是不斷變化的，特別是作為車用動(dòng)力時(shí)。因此，作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力是隨著工況的不斷變化而變化的。內(nèi)燃機(jī)的工況一般由轉(zhuǎn)速和功率來(lái)衡量。內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了解決工作過(guò)程中慣性力的平衡以及改良結(jié)構(gòu)來(lái)減少活塞對(duì)汽缸壁的側(cè)壓力，并且降低內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的振動(dòng)，但內(nèi)燃機(jī)工作環(huán)境的瞬變使得這些都非常困難。在工作過(guò)程中，活塞頂部受力變化十分復(fù)雜，上下運(yùn)動(dòng)時(shí)活塞對(duì)汽缸壁產(chǎn)生很大的側(cè)壓力，這樣就降低了內(nèi)燃機(jī)的工作效率，活塞環(huán)也容易磨損；連桿做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)并且質(zhì)量較大，平面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力也不能無(wú)視，連桿長(zhǎng)度的微小變化也對(duì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響；曲軸飛輪的模態(tài)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的布置方式和工作場(chǎng)合的約束因素較多，設(shè)計(jì)難點(diǎn)較大。傳統(tǒng)的方法是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算并與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種方法得到的結(jié)構(gòu)存在著很大的誤差，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，浪費(fèi)人力和物力。現(xiàn)在設(shè)計(jì)都是借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短開(kāi)發(fā)周期。但仍有一些難題無(wú)法解決，如機(jī)構(gòu)連接處動(dòng)摩擦和零件變形等，有待進(jìn)一步完善。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)中采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的形式很多，在往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中，按運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)可大致分為三種曲柄連桿機(jī)構(gòu)：中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)、偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)。中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中應(yīng)用最廣泛。中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的氣缸軸線通過(guò)曲軸中心線。這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性完全由連桿比λ=r/l確定，其中r為曲柄半徑，l為連桿長(zhǎng)度。一般的單列式內(nèi)燃機(jī)，采用并列連桿與叉形連桿的V形內(nèi)燃機(jī)，以及對(duì)置式活塞內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)都屬于這一類。通常通過(guò)研究它的曲柄、活塞、和連桿的運(yùn)動(dòng)來(lái)研究整個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)。其中最重要的指標(biāo)是活塞的運(yùn)動(dòng)最大速度和平均速度，因?yàn)樗鼈兪怯绊懟钊蜌飧啄p的重要指標(biāo)。偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是氣缸中心線垂直于曲軸的回轉(zhuǎn)中心線，但不通過(guò)曲軸的回轉(zhuǎn)中心，氣缸中心線距離曲軸的回轉(zhuǎn)軸線具有一定的偏移量e，偏心率ε=e/r，一般在0.05~0.2的范圍內(nèi)。這種曲柄連桿機(jī)構(gòu)可以減小膨脹行程中活塞與汽缸壁間的最大側(cè)壓力，使活塞在膨脹行程與壓縮行程時(shí)作用在汽缸壁兩側(cè)的側(cè)壓力大小比擬均勻。關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：內(nèi)燃機(jī)的一列氣缸用主連桿，其他各列氣缸作為副連桿，這些連桿的下端不是直接連接在曲柄銷上的，而是通過(guò)副連桿銷裝在主連桿大頭上，行程“關(guān)節(jié)”運(yùn)動(dòng),也成主副式曲柄連桿機(jī)構(gòu)。在關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，主活塞、主連桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與一般曲柄連桿機(jī)構(gòu)相同，而副活塞、副連桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與前者有差異，它們的運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，這里就不再討論了。關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用于V型、W型、X型、星型等多列式發(fā)動(dòng)機(jī)。它可以把幾個(gè)氣缸布置在同一平面內(nèi)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度得以縮短，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。1.2.3曲柄連桿機(jī)構(gòu)及曲軸設(shè)計(jì)的開(kāi)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)外主流的曲柄連桿機(jī)構(gòu)三大組成局部始終沒(méi)有變化。現(xiàn)在還是主要應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)仍是由兩大機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)或者六大系統(tǒng)〔汽油機(jī)多一個(gè)點(diǎn)火系統(tǒng)，柴油機(jī)為壓燃，一般沒(méi)點(diǎn)火系統(tǒng)〕組成。曲柄連桿機(jī)構(gòu)從數(shù)量方面開(kāi)展，如雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)以至于以后的多連桿機(jī)構(gòu)。目前，車用發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸材質(zhì)有球墨鑄鐵和鋼兩大類。新的開(kāi)展趨勢(shì)中，曲軸在材料方面的也有所改良，比方有選用碳材質(zhì)，高速、高效加工在曲軸制造業(yè)已有相當(dāng)大的程度應(yīng)用，并將成為主導(dǎo)方向，相信曲軸制造技術(shù)在將來(lái)會(huì)有更新、更快的開(kāi)展。還有從數(shù)量發(fā)面開(kāi)展，如果雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)以至于以后的多連桿機(jī)構(gòu)。連桿連桿的功用是連接活塞和曲軸，把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將活塞承受的力傳給曲軸。連桿主要承受活塞銷傳來(lái)的氣體作用力和活塞組的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。此外，由于連桿變速擺動(dòng)而產(chǎn)生的慣性力矩，還使連桿承受一定的彎矩。這些力和力矩的大小和方向都是周期性變化的，因此連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲的交變載荷。為了確保工作平安性和可靠性，連桿需要滿足一下要求：1〕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，可靠耐用；2〕在保證足夠的剛度和強(qiáng)度的前提下，盡可能減輕質(zhì)量，以降低慣性力；3〕盡量縮短長(zhǎng)度，以降低內(nèi)燃機(jī)的總體尺寸和總重量；4〕連桿螺栓疲勞強(qiáng)度高，連接可靠；5〕制造工藝性好，本錢低。由于連桿連接活塞和曲軸的運(yùn)轉(zhuǎn)中，既是傳動(dòng)件，又是運(yùn)動(dòng)件，因此不能但靠加大連桿的尺寸來(lái)提高它的承載能力。必須從力學(xué)分析和計(jì)算、材料的選用、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱處理以及外表強(qiáng)化等多方面采取措施來(lái)綜合解決問(wèn)題，找到設(shè)計(jì)中的最優(yōu)方案。1.3國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)外對(duì)內(nèi)燃機(jī)工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析方法已經(jīng)很多，并且到達(dá)了一個(gè)比擬完善和成熟的地步。其中，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析是研究?jī)蓚€(gè)或者兩個(gè)以上物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即速度、位移和加速度隨時(shí)間或者曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系；動(dòng)力學(xué)那么是研究產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力。內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析主要包括慣性力、氣體力、曲軸扭矩和軸承力等的分析。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)工作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法主要有圖解法、解析法和復(fù)數(shù)向量法。1〕解析法解析法是對(duì)逐個(gè)構(gòu)件分析，然后列出平衡方程，通過(guò)各個(gè)構(gòu)件之間的關(guān)系，聯(lián)立線性方程組來(lái)求解運(yùn)動(dòng)副約束反力和平衡力矩。解析法包括單位向量法、直角坐標(biāo)法等。2〕圖解法形象直觀的表達(dá)機(jī)構(gòu)各個(gè)組成局部的速度、位移、加速度、所受力的大小以及各個(gè)力的變化趨勢(shì)。圖解法作為解析法的輔助手段，可以用于對(duì)計(jì)算結(jié)果正誤的判斷和對(duì)解值的初選，缺點(diǎn)是精度不夠高。不經(jīng)過(guò)任何計(jì)算，對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接圖解速度和加速度的方法最早由克萊因提出，但是這種方法十分復(fù)雜。3〕復(fù)數(shù)向量法復(fù)數(shù)向量法是把各個(gè)連桿構(gòu)件作為向量，然后在復(fù)平面上的連桿過(guò)程用復(fù)數(shù)的形式加以表達(dá)，機(jī)構(gòu)參數(shù)和時(shí)間參數(shù)的解析式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)后，可以得到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能。該方法是工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的較好方法。通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的分析，我們可以清楚的了解內(nèi)燃機(jī)的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能、運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。從而可以更好地對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行性能分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。由于過(guò)去手段的原因，大局部復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)盡管能給出解析表達(dá)式，卻難以計(jì)算出供工程設(shè)計(jì)使用的結(jié)果，不得不用圖解法求數(shù)據(jù)。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)的開(kāi)展，可以利用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)表達(dá)式來(lái)精確地求解各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)過(guò)程，從而形成了機(jī)械性能分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)代理論和方法。1.4研究課題主要內(nèi)容1.4.1課題的目的和意義對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究，從而提高設(shè)計(jì)效率，縮短開(kāi)發(fā)周期，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。特別是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，利用參數(shù)改變來(lái)實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)性能的改善，使機(jī)構(gòu)慣性力平衡到達(dá)最優(yōu)方案，從而提高效率、降低本錢。本文主要工作內(nèi)容利用所給的四缸機(jī)根本結(jié)構(gòu)參數(shù)及圖紙，分析改變行程后內(nèi)燃機(jī)相關(guān)參數(shù)的改變和對(duì)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中曲柄連桿機(jī)構(gòu)受理分析的計(jì)算，其主要的工作內(nèi)容有：1〕對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)力的分析，對(duì)同工況下，不同曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)的慣性力、作用在軸承上的法向和切向力進(jìn)行精確計(jì)算；2〕完成曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)和連桿應(yīng)力的強(qiáng)度校核；3〕完成曲軸零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及三圍實(shí)體造型；4〕分析比擬改變行程前后內(nèi)燃機(jī)的性能。第二章曲柄連桿機(jī)構(gòu)理論分析分析內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力情況，就必須對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程和原理進(jìn)行系統(tǒng)的理論分析。意義在于分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)中各種受力情況后，得出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的各種關(guān)系式，并根據(jù)這些力分析對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零件進(jìn)行剛度、強(qiáng)度、磨損等方面的分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)。2.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析意義和目的在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，活塞作往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng)，曲軸作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于連桿本身的運(yùn)動(dòng)比擬復(fù)雜，一般簡(jiǎn)化為分別集中于連桿小頭和連桿大頭的兩個(gè)集中質(zhì)量，認(rèn)為他們分別作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣就不需要對(duì)連桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行單獨(dú)的研究?；钊谧魍鶑?fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度和加速度都是變化的。它的速度和加速度的數(shù)值及變化規(guī)律就對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)以及內(nèi)燃機(jī)整個(gè)機(jī)體的工作具有很大的影響，因此研究分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的主要任務(wù)是分析研究活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)具體分析在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)中根本上采用三種曲柄連桿機(jī)構(gòu)：中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)。其中中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣泛。本次設(shè)計(jì)選擇中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)。2.2.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將活塞上的力轉(zhuǎn)化為曲軸上的扭矩。曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析師內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的根底，它是分析內(nèi)燃機(jī)中曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各種受力情況，并從中找到影響內(nèi)燃機(jī)性能的因素，其中包括輸出扭矩、轉(zhuǎn)矩等，從而改善內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能。動(dòng)力學(xué)分析還是為內(nèi)燃機(jī)的主要零部件的剛度、強(qiáng)度、磨損和各種載荷效勞并提供重要參數(shù)。工作運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)中作用著氣體對(duì)活塞的壓力、往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的自重和慣性力、外部負(fù)荷對(duì)內(nèi)燃機(jī)的反作用力、運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦等。在分析時(shí)一般都忽略摩擦，分析運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)，其中有兩個(gè)假設(shè)：1〕曲軸作勻速運(yùn)動(dòng)；2〕角速度ω為常數(shù)。中心曲軸連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖λ=r/l,其中r為曲柄半徑，l為連桿長(zhǎng)度〔連桿大小頭孔中心距離〕，λ為連桿比。活塞的位移表示為X，具體計(jì)算如下：活塞的運(yùn)動(dòng)可以用三角函數(shù)組成的復(fù)諧函數(shù)表示，即活塞的運(yùn)動(dòng)時(shí)復(fù)諧運(yùn)動(dòng)。2.2.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的力分為：缸內(nèi)氣壓力、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力、摩擦阻力和作用在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的負(fù)載阻力。實(shí)際上一般作受力分析都把摩擦力忽略不計(jì)，因?yàn)樗臄?shù)值比擬小，且變化規(guī)律很難掌握，而負(fù)載阻力與主動(dòng)力出于平衡狀態(tài)，無(wú)需計(jì)算。因此，主要研究?jī)?nèi)燃機(jī)的氣壓力和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力的變化規(guī)律對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件的作用，尤其是對(duì)曲軸和軸承的作用。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析是內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根底，它是分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的作用情況，并能從分析力的過(guò)程中找出影響內(nèi)燃機(jī)曲軸的輸出扭矩、曲軸旋轉(zhuǎn)的均勻程度和不動(dòng)力平和的根本原因，從而找到提高內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能水平的措施。曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的分析還為內(nèi)燃機(jī)主要零部件的剛度、強(qiáng)度、磨損、振動(dòng)和軸承負(fù)荷等計(jì)算提供必要的數(shù)據(jù)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的受力分析如圖曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的傳遞和相互關(guān)系作用力分為：1〕壓力Fg；2〕慣性力往(復(fù)慣性力Fj、旋轉(zhuǎn)慣性力Fr〕；3〕合成力；a曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的傳遞和相互關(guān)系：上式說(shuō)明，永遠(yuǎn)存在一個(gè)與輸出扭矩方向相反、大小相等的翻到力矩。b氣壓力的作用效果氣壓力Fg和在機(jī)體內(nèi)部平衡掉，對(duì)外沒(méi)有自由力，只有扭矩輸出和翻倒力矩。c往復(fù)慣性力1〕機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量換算換算原那么：保持當(dāng)量系統(tǒng)與原機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等效曲柄連桿機(jī)構(gòu)的所有零件，按照運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為三組?；钊Mm’,包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和卡環(huán)。②曲軸組mkmk2a.

連桿軸頸及與連桿軸頸向重合的曲柄局部mk1b.

曲柄上連桿軸頸與主軸頸中間的局部mk2③連桿組根據(jù)質(zhì)量守恒和質(zhì)心守恒原理所以關(guān)鍵是求出重心位置，現(xiàn)在利用制圖軟件即可求出。2〕往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力的性質(zhì)：〔1〕Fj與a的變化規(guī)律相同，兩者相差一個(gè)常數(shù)mj，方向相反。〔2〕可以用旋轉(zhuǎn)矢量法確定FjⅠ和FjⅡ的大小、方向，用來(lái)判斷往復(fù)慣性力作用性質(zhì)。〔3〕FjⅠ和FjⅡ始終沿著氣缸軸線作用。往復(fù)慣性力總是存在。所以由Fj產(chǎn)生的單缸扭矩、翻倒力矩和自由力總是存在。但是曲軸一轉(zhuǎn)內(nèi)，翻轉(zhuǎn)力矩之和、自由力矩之和為零。旋轉(zhuǎn)慣性力Frd曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的計(jì)算〔動(dòng)力計(jì)算〕合成力F=Fj+Fg氣壓力F一般來(lái)自性能試驗(yàn)得到的示功圖。示功圖上的是氣缸壓力，要想得到氣缸壓力F還需將測(cè)得的缸壓圖乘以活塞頂投影面積。對(duì)于新設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，需要通過(guò)工作過(guò)程模擬計(jì)算得到缸內(nèi)壓力和氣壓力。側(cè)向力FN＝F·tgβ側(cè)向力主要用來(lái)計(jì)算活塞與缸套的磨損。連桿力連桿力是計(jì)算連桿強(qiáng)度的主要載荷。切向力切向力主要用來(lái)計(jì)算單缸轉(zhuǎn)矩、軸承載荷，以及作為曲軸強(qiáng)度計(jì)算的邊界條件。徑向力徑向力用來(lái)計(jì)算軸頸的負(fù)荷，同時(shí)也是計(jì)算曲軸強(qiáng)度的重要邊界條件。單缸扭矩翻倒力矩第三章機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)具體計(jì)算3.1運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算3.1.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的類型在往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中，根本都采用三張曲柄連桿類型，前文中已經(jīng)提到〔中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)〕本文討論的是中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)。3.1.2連桿比連桿比〔曲柄連桿比〕=曲柄半徑/連桿長(zhǎng)度；λ=r/l曲柄半徑r為曲軸的主軸頸到連桿軸頸的距離；連桿長(zhǎng)度l為連桿大頭小頭孔軸線的距離；連桿比的大小關(guān)系到曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力計(jì)算，缸內(nèi)整體布局，防止干預(yù)等情況。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿比一般在1/4~1/3之間。本文討論的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)參數(shù)：曲柄半徑r=50mm，連桿長(zhǎng)度l=150mm。連桿比λ=r/l=50mm/150mm=1/33.1.3活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律活塞的位移：其中：λ=1/3，r為曲柄半徑，r=100/2=50mm，α為曲柄轉(zhuǎn)角經(jīng)計(jì)算后的X-α圖如下活塞的速度：ω=nπ/30，r=0.050m，轉(zhuǎn)速n在實(shí)驗(yàn)中有12組數(shù)據(jù)，在這里討論n=5000r/min時(shí)的活塞速度和加速度活塞運(yùn)動(dòng)的速度經(jīng)計(jì)算后，如圖活塞加速度同樣，轉(zhuǎn)速n=5000r/min活塞運(yùn)動(dòng)加速度經(jīng)計(jì)算后，如圖3.1.4連桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律連桿是做復(fù)合平面運(yùn)動(dòng)，即其運(yùn)動(dòng)是由隨活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及繞活塞銷的擺動(dòng)合成。連桿相對(duì)于氣缸中心的擺角為β=arcsin〔λsin〕。連桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律如以下圖3.2動(dòng)力學(xué)計(jì)算3.2.1氣缸壓力曲線發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓力是動(dòng)力指標(biāo)的一個(gè)重要參數(shù)，氣缸內(nèi)的工質(zhì)壓力是內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功的主動(dòng)力，可以根據(jù)氣缸壓力和活塞面積求得氣體作用力Fg。不同轉(zhuǎn)速下的缸壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后作圖如下3.2.2質(zhì)量的轉(zhuǎn)換沿著氣缸軸線作直線運(yùn)動(dòng)的活塞零件可以按照質(zhì)量不變的原那么簡(jiǎn)單相加，并集中在活塞銷中心在的活塞零件圖中，活塞組件包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和卡環(huán)。它們的質(zhì)量m，=316g，連桿可分為兩局部，一局部隨活塞組作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的當(dāng)量質(zhì)量m1，另一局部為隨著曲軸組作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的當(dāng)量質(zhì)量m2，它們的質(zhì)量m‘‘=328g。往復(fù)質(zhì)量：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量：經(jīng)計(jì)算的mj=515g3.2.3作用在活塞上的力作用在活塞銷中心的力，是氣壓力Fg和往復(fù)慣性力Fj的合成。前面氣缸壓力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，P為活塞頂上的氣壓，P0是背壓，約為大氣壓力，取0.1MPa。其中活塞直徑D=88mm，為了方便和運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合比擬，這里討論的轉(zhuǎn)速n均取5000r/min，其他轉(zhuǎn)速的相關(guān)計(jì)算和作圖可同理參考此轉(zhuǎn)速的計(jì)算。慣性力：Fj在機(jī)構(gòu)中的傳遞情況與Fg很相似，F(xiàn)j也使機(jī)構(gòu)受負(fù)荷，也產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和傾覆力矩，由于Fj對(duì)汽缸蓋沒(méi)有作用，所以它不能在機(jī)內(nèi)自行抵消，是向外表現(xiàn)的力，需要由軸承承受。那么由于活塞和連桿小頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而引起的往復(fù)慣性力Fj的大?。篎j和曲軸轉(zhuǎn)角α滿足以下關(guān)系式，即經(jīng)過(guò)計(jì)算，慣性力的如以下圖合力F=Fg+Fj，在前面Fg和Fj已經(jīng)求出來(lái)了，下面把他們?cè)贓xcle表中合成，并作圖作用在活塞銷中心的力，是Fj和Fp合力。即F=Fj+Fp。把該力分解到連桿方向P2和垂直于氣缸中心線方向P1。連桿方向的力P1沿連桿傳遞到連桿大頭，該力以同樣的方向和大小作用在曲柄銷上。把P1分解到曲柄銷半徑方向和垂直于曲柄銷半徑方向。其中各力在大小上滿足以下關(guān)系式：側(cè)壓力=Ptanβ連桿力P2=P/cosβ切向力=P2sin(α+β)=P徑向力=P2cos(α+β)=P經(jīng)計(jì)算，各個(gè)受力分析圖如下第四章曲軸的設(shè)計(jì)4.1曲軸的工作條件和設(shè)計(jì)要求曲軸是在不斷變化的周期性的氣體壓力、往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣性力，以及它們的力矩〔扭轉(zhuǎn)和彎曲〕共同作用下工作的，曲軸既承受扭轉(zhuǎn)又承受彎曲，產(chǎn)生復(fù)雜的疲勞應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)于各種曲軸，彎曲載荷具有決定性意義，而扭轉(zhuǎn)載荷占次要地位，曲軸的破壞統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，80％左右是由彎曲疲勞產(chǎn)生的。因此，曲軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究的重點(diǎn)是彎曲疲勞強(qiáng)度。設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，應(yīng)保證它有盡可能高的彎曲強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度。要使它具有足夠的疲勞強(qiáng)度，特別要注意強(qiáng)化應(yīng)力集中部位，設(shè)法緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象，也就是采用局部強(qiáng)化的方法來(lái)解決曲軸強(qiáng)度缺乏的矛盾。曲軸軸頸與曲柄的圓角過(guò)渡區(qū)、潤(rùn)滑油孔附近及加工粗糙的部位，應(yīng)力集中非常突出。曲軸各軸頸在很高的比壓下，以很大的相對(duì)速度在軸承中發(fā)生滑動(dòng)摩擦。這些軸承在實(shí)際變工況運(yùn)轉(zhuǎn)條件下并不總能保證液體摩擦，尤其當(dāng)潤(rùn)滑不潔凈時(shí)，軸頸外表遭到強(qiáng)烈的磨料磨損，使得曲軸的實(shí)際使用壽命大大降低。所以設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，要使其各摩擦外表耐磨，各軸頸應(yīng)具有足夠的承壓面積同時(shí)給予盡可能好的工作條件。4.1.1曲軸的工作條件1〕收到周期變化的力和力矩的共同作用，曲軸既有彎曲，又有扭轉(zhuǎn)，承受交變的疲勞在和，特別是彎曲載荷，80%的曲軸破壞是彎曲疲勞造成的。2〕曲軸的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，應(yīng)力集中情況比擬嚴(yán)重，特別是在曲柄與軸頸過(guò)渡的圓角局部更為突出。3〕曲軸軸頸比壓大，摩擦磨損比擬嚴(yán)重。4.1.2曲軸的設(shè)計(jì)要求1〕有足夠的剛度和強(qiáng)度，特別是曲軸的彎曲強(qiáng)度，2〕有足夠的承壓面積，軸頸外表耐磨損，3〕盡量減少應(yīng)力集中，4〕剛度要好，變形小，否那么會(huì)使其他零件的工作條件惡化。4.2曲軸的結(jié)構(gòu)形式曲軸的結(jié)構(gòu)與制造方法有直接的關(guān)系，在進(jìn)行曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)考慮。曲軸分整體式和組合式兩大類。4.2.1整體式曲軸整體式曲軸的主體結(jié)構(gòu)是整體的，它的毛坯由整根鋼材鍛造或用鑄造的方法澆鑄出來(lái)。整體式曲軸的特點(diǎn)是工作可靠、強(qiáng)度剛度較高、重量輕、加工外表少，是中小型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸廣為應(yīng)用的結(jié)構(gòu)模式。整體式曲軸一般與滑動(dòng)軸承相配合。但是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的整體式曲軸往往與滾動(dòng)軸承配合，以此提高機(jī)械效率和降低對(duì)軸承的潤(rùn)滑。4.2.2組合式曲軸組合式曲軸是把曲軸分成很多方便制造的單元體，然后將各個(gè)部件裝配而成，按照單元體的不同，又可分為全組合式曲軸和半組合式曲軸。同種情況下，大功率柴油機(jī)和小型的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)采用組合式的曲軸，因?yàn)榇蠊β什裼蜋C(jī)的曲軸粗而長(zhǎng)，采用整體式結(jié)構(gòu)加工困難，有的甚至無(wú)法加工，小型單缸發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，連桿軸承一般采用滾針軸承，這時(shí)把連桿大頭做成整體式，其曲拐必須采用可以分開(kāi)的組合式結(jié)構(gòu)才能進(jìn)行裝配。在中高速內(nèi)燃機(jī)上，這種組合式曲軸用得不多。隨著復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄造和鍛造技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)幾乎全部都用整體式曲軸。從支承方式看，曲軸有全支承結(jié)構(gòu)和浮動(dòng)支承結(jié)構(gòu)，為了提高曲軸的彎曲強(qiáng)度和剛度，現(xiàn)代多缸內(nèi)燃機(jī)的曲軸都采用全支承結(jié)構(gòu)。4.3曲軸的材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝正確合理的條件下，主要是材料的強(qiáng)度來(lái)決定曲軸的體積、重量和壽命。因此，必須根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途和強(qiáng)化程度，正確的選取曲軸材料。在保證曲軸有足夠的強(qiáng)度的前提下，盡可能的采用一般的材料來(lái)降低制造本錢。以鑄代鍛，以鐵代鋼。曲軸材料一般使用45，40Cr，35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼。軸頸外表經(jīng)高頻淬火或氮化處理，最后進(jìn)行精加工。目前球磨鑄鐵由于性能優(yōu)良，加工方便，價(jià)格廉價(jià)廣泛地用于曲軸材料。4.4曲軸的主要尺寸確實(shí)定和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)4.4.1主要尺寸綜合以上考慮，確定主要尺寸如下：主軸頸直徑D1=(0.60~0.70)D=54mm主軸頸長(zhǎng)度L1=(0.25~0.45)D=23mm連桿軸徑D2=(0.50~0.65)D=48mm連桿軸徑長(zhǎng)度L2=(0.25~0.45)D=20mm曲柄臂厚度h=〔0.15~0.25〕D=20mm曲柄臂寬度b=〔0.8~1.2〕D=70mm根據(jù)主軸頸長(zhǎng)度和曲柄銷長(zhǎng)度以及曲柄臂的厚度，確定缸心距為L(zhǎng)=2h+L1+L2=83mm4.4.2細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)4.4.2.1曲軸兩端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)曲軸前端一般都裝有扭轉(zhuǎn)減震器以及發(fā)動(dòng)機(jī)的各種輔助裝置。如機(jī)油泵，冷卻水泵等，它們是由安裝在前端的齒輪或皮帶輪驅(qū)動(dòng)的，配氣正時(shí)齒輪一般也安裝在曲軸前端。曲軸的末端裝有飛輪，飛輪是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的圓盤，功用是將在作功行程中傳輸給曲軸的一局部功儲(chǔ)存起來(lái)，用以克服其他行程中的阻力，此外，飛輪在結(jié)構(gòu)上往往用作汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中摩擦離合器的驅(qū)動(dòng)件。因此末端要做的粗一些。4.4.2.2油道的布置油孔的布置應(yīng)該由曲軸強(qiáng)度和軸承負(fù)荷局部和加工工藝綜合確定。在確定主軸頸上油道入口和曲柄銷上油道出口的位置時(shí)，紀(jì)要考慮到有利于供油又要考慮到油孔對(duì)軸頸強(qiáng)度的影響。一般油孔只要安排在曲拐平面旋轉(zhuǎn)前45°～90°的低負(fù)荷區(qū)都是合理的，油道不能離軸頸過(guò)渡圓角太近。油孔直徑一般不大于0.1d，但最小不得小于5mm?？卓诓粦?yīng)有尖角銳邊，而應(yīng)有不小于0.04d的圓角以減緩應(yīng)力集中。4.4.2.3曲軸的止推為了防止曲軸產(chǎn)生軸向位移，在曲軸機(jī)體之間需要設(shè)置一個(gè)止推軸承，承受斜齒輪的軸向分力和踩離合器產(chǎn)生的軸向推力。一般將止推軸承設(shè)置在中央軸承的兩側(cè)或后主軸承的兩側(cè)。止推軸承間隙多為0.05-0.2mm。曲軸一般采用軸向定位，發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸如果不軸向定位，就會(huì)有軸向竄動(dòng)，軸向竄動(dòng)會(huì)讓曲軸承受軸向壓力，還帶動(dòng)連桿瓦，活塞，活塞銷偏磨，還會(huì)在踩離合器的時(shí)候，由于軸向竄動(dòng)而改變離合器自由行程，車輛起步會(huì)發(fā)抖。所以曲軸的軸向必須定位。曲軸的軸向定位一般都是采用止推片定位，它由四個(gè)半圓形墊片組成，，安裝在曲軸的最后一道軸頸上，軸瓦的兩邊，就是在發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體后部。4.4.2.4曲軸設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)確定無(wú)論是多拐曲軸還是單拐曲軸，在進(jìn)行圖樣設(shè)計(jì)時(shí)都需要確定曲軸的兩個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：軸向方向基準(zhǔn)和徑向方向基準(zhǔn)。曲軸的軸向基準(zhǔn)一般定位在曲軸的軸肩處，以此位置為零基準(zhǔn)向軸兩端延伸，設(shè)計(jì)其他部位的軸向尺寸。曲軸的徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般取第一主軸頸或者最后一個(gè)主軸頸，其他各部位的尺寸標(biāo)注幾何公差都以此為基準(zhǔn)。4.5曲軸三維設(shè)計(jì)UG的簡(jiǎn)介目前市場(chǎng)上三維實(shí)體造型軟件有pro/E，SolidWorks,Catia，Edgecam，Mastercam，Cimatron，Delcam〔Powermill〕，PTC〔Pro/NC〕，HyperMILL等。本實(shí)例采用美國(guó)西門子公司旗下的UG作曲軸的三維實(shí)體造型。UG是Unigraphics的縮寫(xiě)，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的開(kāi)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。4.5.2曲軸的生成根據(jù)的參數(shù)和UG具體的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)曲軸的三維造型。在使用UG的過(guò)程中，主要有繪制草圖，拉伸，掃掠，挖孔，倒角，鏡像等操作和實(shí)體間的布爾求差求和運(yùn)算等。大致思路和方法如下：1〕繪制根本草圖，然后根據(jù)厚度拉伸2〕在面上創(chuàng)立凸臺(tái)等，然后拉伸，具體細(xì)節(jié)可以以后修剪3〕挖空4〕造型鏡像并最終成像4.6曲軸強(qiáng)度的校核有關(guān)曲軸的校核，現(xiàn)在有限元計(jì)算研究已經(jīng)比擬成熟了，現(xiàn)在很多現(xiàn)成的有限元工程分析軟件，只要有三維實(shí)體模型，就能很容易得到曲軸的三維有限元模型，極少采用簡(jiǎn)支梁法。原始的都比擬經(jīng)典，本文選取一局部，再次討論材料力學(xué)中的簡(jiǎn)支梁法計(jì)算和校核曲軸的疲勞強(qiáng)度。4.6.1靜強(qiáng)度的計(jì)算由前面動(dòng)力學(xué)計(jì)算中，靜強(qiáng)度得到的根本數(shù)據(jù)如下：徑向力Pkmax=677NPkmin=0.1N切向力Ptmax=26391NPtmin=0N主軸頸中心到曲柄銷中心的距離L1=〔23+20〕/2+23=44.5mm主軸頸中心到曲柄臂中心的距離L2=〔23+20〕/2=21.5mm主軸頸兩端的徑向反力Pk=-Pk4.6.2連桿軸頸的計(jì)算在曲拐平面內(nèi)的彎曲應(yīng)力在垂直于曲拐平面的彎曲應(yīng)力彎曲總應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力彎扭總應(yīng)力各應(yīng)力小于該材料所許可的最大應(yīng)力[]＝800MPa，所以在允許范圍內(nèi)。4.7提高曲軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)和工藝措施曲軸是內(nèi)燃機(jī)中承受連桿傳來(lái)的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩，對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩的部件。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，為了保證工作可靠性，要求曲軸具有一定的剛度和強(qiáng)度，各個(gè)工作的外表要求耐磨而且潤(rùn)滑性能良好。提高曲軸疲勞強(qiáng)度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命，可靠性有著重要的意義。4.7.1結(jié)構(gòu)措施在載荷不變的條件下，要降低最大彎曲應(yīng)力值，提高曲軸的抗彎強(qiáng)度，就應(yīng)該設(shè)法降低曲軸的應(yīng)力集中效應(yīng)，適當(dāng)減少單拐中間局部的彎曲剛度，使應(yīng)力分布較為均勻，即用結(jié)構(gòu)措施使形狀彎曲的局部的應(yīng)力集中最大限度的降低。1〕加大曲軸軸頸的重疊度A(A增大，曲軸抗彎和抗扭剛度增加)2〕加大軸頸附近的過(guò)渡圓角〔可減小應(yīng)力集中效應(yīng)，提高抗彎疲勞強(qiáng)度〕3〕采用空心曲軸〔可提高曲軸抗彎強(qiáng)度，同時(shí)課減輕曲軸重量和曲軸離心力〕4〕沉割圓角〔可在增加圓角半徑的同時(shí)保證軸頸的有效承載長(zhǎng)度〕5〕開(kāi)卸載槽〔在相同載荷條件下，可使曲柄銷圓角的最大壓力值有所降低〕4.7.2工藝措施工藝措施就是采用局部強(qiáng)化的方法來(lái)充分發(fā)揮材料強(qiáng)度的潛力，解決載荷與抗力這一主要矛盾，以使得曲軸趨向等強(qiáng)度。它提供了在曲軸結(jié)構(gòu)不變的條件下，強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。圓角滾壓強(qiáng)化處理圓角滾壓強(qiáng)化的原理：使外表產(chǎn)生剩余壓力，抵消局部工作拉伸應(yīng)力，提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。另外，進(jìn)行圓角滾壓強(qiáng)化后，還可以降低圓角的外表粗糙度值，消除顯微外表裂紋和針孔、氣孔等缺陷。鋼軸的疲勞強(qiáng)度可提高30%，球墨鑄鐵軸的疲勞強(qiáng)度可提高30%~60%。圓角淬火強(qiáng)化利用熱處理的方法使金屬發(fā)生組織相變，發(fā)生體積膨脹而產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，提高曲軸的疲勞強(qiáng)度30%~50%。同時(shí)可提高硬度及外表耐磨性。噴丸強(qiáng)化處理噴丸強(qiáng)化處理與滾壓強(qiáng)化處理的道理一樣，屬于冷作硬化變形，在金屬外表留下壓應(yīng)力，而且使外表硬度提高，從而提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。氮化處理。氮化處理是指利用輝光離子氮化或氣體軟氮化的方法，使氮?dú)鉂B入曲軸的外表，通過(guò)氮的擴(kuò)散作用，使金屬體積增大，因而產(chǎn)生擠壓應(yīng)力。氮化處理后的曲軸疲勞強(qiáng)度可以提高4.8改變內(nèi)燃機(jī)行程的分析4.8.1活塞行程活塞頂面距離曲軸中心線最遠(yuǎn)的止點(diǎn)稱為上止點(diǎn)；活塞頂面距離曲軸中心線最近時(shí)的止點(diǎn)稱為下止點(diǎn)?；钊\(yùn)動(dòng)的上、下兩個(gè)止點(diǎn)之間的距離S稱為活塞的行程。曲軸與兩岸下端的連接中心至曲軸中心的垂直距離R稱為曲柄半徑。活塞每走一個(gè)行程相應(yīng)于曲軸旋轉(zhuǎn)180°。對(duì)于氣缸中心線與曲軸中心線相交的發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞行程S等于曲柄半徑R。活塞的行程與氣缸內(nèi)的布局有關(guān)，考慮到各個(gè)部件的干預(yù)情況。由缸徑，行程相關(guān)的連桿長(zhǎng)度來(lái)定缸心距等。另外，活塞的行程S乘以氣缸底面積等于氣缸的工作容積，發(fā)動(dòng)機(jī)的排量等于每個(gè)氣缸工作容積的總和。4.8.2壓縮比壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比稱為壓縮比，用ε表示。ε=Va/Vc其中，Va為氣缸總?cè)莘e，Vc為燃燒室容積。壓縮比越大，在壓縮終了時(shí)混合氣體的壓力和溫度越高，燃燒速度增快，因而發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率增大，熱效率提高，經(jīng)濟(jì)性越好。但是壓縮比過(guò)于大師，不僅不能進(jìn)一步改善燃燒情況，反而會(huì)出現(xiàn)爆燃和外表點(diǎn)火等不正常的燃燒。當(dāng)壓縮比增加到一定程度后，提高的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性增加就不再那么明顯和可觀了。另外，增加壓縮比會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，無(wú)論是從制造本錢，還是材料的選取，都將帶來(lái)生產(chǎn)本錢的增加。所以，任何事情都是一個(gè)折中的考慮。現(xiàn)代汽油機(jī)的壓縮比一般在8~11。4.8.3本文分析實(shí)例本文分析實(shí)例為增加行程S后，可以提高平均有效壓力Pme，但是在氣缸直徑不變的情況下，S的增加會(huì)導(dǎo)致行程缸徑比S/D的增加，從而導(dǎo)致活塞的平均速度vm的提高，引起磨損加速、壽命降低等問(wèn)題。一般S的變化主要用于調(diào)節(jié)整機(jī)的排量VhZ=D2SZ*π/4調(diào)節(jié)耐久性減小行程S，降低S/D，可以減小側(cè)向力和vm，減輕磨損調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩值增加行程后，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行必要的改變和必要的計(jì)算，其中包括曲軸的設(shè)計(jì)和校核，氣缸工作容積的計(jì)算，曲柄半徑改變導(dǎo)致的連桿比的變化，確定一系列的連桿值等。本文中的發(fā)動(dòng)機(jī)行程改變從96mm到100mm，由于改變行程比擬小，為了防止過(guò)多的分析和計(jì)算，常采用改變活塞頂岸高度的方法來(lái)調(diào)節(jié)壓縮比。當(dāng)活塞行程增加后，直觀的了解是曲柄半徑增加，氣缸工作容積增加。根據(jù)壓縮比的定義可知，保持壓縮比不變可采取以下方案：減少活塞頂岸高度，以增大燃燒室容積；由于活塞頂部面積比擬大，改變頂岸高度就可以很小，從而增大燃燒室的容積。改變活塞頂部結(jié)構(gòu)造型，來(lái)增大燃燒室容積；改變活塞頂部造型有可能對(duì)燃燒造成不良影響，如氣流等改變活塞銷的位置，增加燃燒室容積。改變活塞銷的位置，會(huì)導(dǎo)致連桿的從新設(shè)計(jì)和計(jì)算，會(huì)顯得比擬復(fù)雜。綜上幾個(gè)方案中，最容易實(shí)現(xiàn)的是改變活塞頂岸高度，增加燃燒室容積。4.8.4增加行程前后發(fā)動(dòng)機(jī)性能的比擬發(fā)動(dòng)機(jī)的性能主要從動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性這幾個(gè)方面來(lái)講的。增加行程S，可以提高平均有效壓力Pme，而平均有效壓力值決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度，反映了發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與制造要到達(dá)的質(zhì)量。增加行程后，由于曲柄半徑r=S/2增加，曲軸軸徑的重疊度減小，剛度減小，應(yīng)力增加，連桿要做的長(zhǎng)一些，這對(duì)強(qiáng)度和剛度都是不利的。單列發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度主要取決于氣缸直徑D，隨著S/D的增加，由于增加了燃燒室的高度，汽油機(jī)的燃燒可能條件變差，使得工作不平穩(wěn)。增加行程后更容易獲得低速度大扭矩輸出。長(zhǎng)行程獲得的扭矩比擬大，而短行程的起步比擬快捷。通俗的講，兩臺(tái)排量相同的發(fā)動(dòng)機(jī)，假設(shè)其中一個(gè)是短行程發(fā)動(dòng)機(jī)，另外一個(gè)是長(zhǎng)行程設(shè)計(jì)。對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞每完成一次做功都需要走過(guò)四個(gè)行程。由于氣缸的長(zhǎng)度較短，所以短行程的發(fā)動(dòng)機(jī)走過(guò)四個(gè)行程所需要