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第二章 曲柄连杆机构 1.曲柄连杆机构的运动分析 曲柄连杆机构的主要零件 机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组 曲柄连杆机构的工作条件：高温，高压，高速和化学腐蚀。 曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机的主要工作机构，而且还是热功转换的主要机构，它承受燃料燃烧时产生的气体力，并将其传给曲轴对外输出做功，同时将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。 上止点 中间 下止点 加速度变化 j=jmax 0 j=-jmax 速度变化 0 v=vmax 0 运动学分析： 一般假设：活塞作往复直线运动 连杆作复杂的平面运动 曲轴作匀速旋转运动（ω定值） 加速度：j=ω2·r(cosα+λcos2α) λ= r /l λ—连杆比； r—曲柄半径； l—连杆长度； α—曲柄转角（与y轴正相夹角） 位移：x＝r（1＋λ（sin2α－cosα）/2） 速度：v= r ω（ sinα＋ λ sin2α/2 ） 右图：活塞位移，速度与加速度随曲轴转角的变化关系 活塞由中间向上行： 增大 上止点 减小 反向增大 下止点 反向减小 j=0 jmax j=0 jmax j=0 作用在活塞上的力：气体力，往复惯性力 j=rω2cosα——一级加速度——一级往复惯性力 j=rω2λcos2α——二级加速度——二级往复惯性力 运动特点 2.曲柄连杆机构的受力分析 作用在曲柄连杆机构上的三个主要力 气体力（主要为燃气压力），往复惯性力和离心惯性力 气体力 ： 气缸内气体作用在活塞顶部的力 。压缩冲程，气体力是活塞的运动阻力；做功冲程则为推动力。 Fp=Ap(p1-p2) Ap—活塞顶在垂直于气缸中心线的平面上的投影面积（m2） Ap=πd2/4 P1—气缸中的气体压力（实测而得） P2—曲轴箱中的气体压力（非曲轴箱扫气则为大气压） 如上图所示 Fp2—垂直于气缸轴线的力，称为侧压力。 (使活塞一侧面压向气缸壁，其在一个工作循环中大小和方向都不断变化，随活塞运动而在左右两侧间跳动) 因为在做功冲程中此力达最大，所以活塞左侧承受的侧压力较大 往复惯性力和离心力 往复惯性力方向与加速度方向相反，前半行程朝上，后半行程向下（活塞向下运动时） 曲轴每转一圈，活塞在气缸上半部时， ； 活塞在气缸下半部时， 。 Fj=-m j·j mj——活塞组及连杆作往复运动部分 大小、方向呈 的质量（一般等于连杆全重的20% ～ 周期性变化 30%） j—活塞加速度 Fj沿气缸中心线作用在活塞销上，并通过连杆和曲轴传到内燃机机体和机架上，从而引起内燃机振动 。 离心惯性力 Fc=-m j· ω 2·r——（大小恒定，方向由大头轴颈圆心指向外 ） Fc始终沿曲柄臂方向并垂直于曲轴轴线向外，此力主要由 承受 。 总结：缸内气体力作用活塞顶，同时也作用在缸盖上，大小相等，方向相反，所以在机体内平衡，不传到机体外。传到机体外部支承上的力有倾倒力矩和Fj、Fc 。 F=合力（是Fp和Fj的合力） → → → → → F = Fp + Fj = Fs + Fn → → → Fs = Ft + Fk (令力，加速度和位移向下为正，反之负；顺时针为正，反之负） → → Fn：侧向力 Ft：切