文档介绍：曲柄连杆机构动力学分析与设计系统研究摘要专业机械电子工程导师原思聪教授曲柄连杆机构是内燃机的核心构件,作用在曲柄连杆机构上的力主要是由其运动质量产生的惯性力和作用在活塞上的气体压力,这些力或力矩随着曲柄转角的不同而变化。尤其是作为车用内燃机时,随着运行工况的不断变化,作用在曲柄连杆机构上的力变化尤为复杂。因此,对曲柄连杆机构进行分析研究,并建立设计系统具有重要意义。本文针对内燃机常用的三种曲柄连杆机构,深入分析了随着内燃机运行工况的变化,作用在曲柄连杆机构上的力和力矩的变化情况,建立了三种曲柄连杆机构的运动学和动力学模型,并进行深入分析。此外,利用可视化语言,开发了曲柄连杆机构分析系统。该系统能实现不同工况,不同曲柄转角时曲柄连杆机构运动学和动力学分析,并能将分析结果进行可视化表达。论文的研究对内燃机受力件校核与设计提供了重要依据。关键词:曲柄连杆机构、受力分析、动力学分析、曲柄连杆机构设计系统研究类型:应用研究西安建筑科技大学硕士学位论文硕士生王晓云
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绪论内燃机概述由于内燃机热效率高、适应性好、功率范围广,结构简单、比质量轻、移动方便,已广泛的应用于农业、工业、交通运输业和国防建设事业。因此,内燃机工业的发展,对国民经济和国防建设都具有十分重要的作用【¨。.谌蓟蚴内燃机起源于年英国人纽卡姆发明的蒸汽机。年英国人詹姆斯·瓦特牧剂伺氛羝拐羝肓耸涤媒锥巍5牵捎谡羝存在着热效率低、结构笨重、移动不方便及操作麻烦等缺点,·奥托甇创制了按等容燃烧,用电火花点火的四冲程煤气机,使热效率提高到了%,由于煤气机必须使用气体燃料,而当时气体燃料的来源比较困难,这就阻碍了煤气机的进一步发年德国人戈特利布·戴姆勒仿照四冲程煤气机的工作原理制成了第一台汽油机,并于年使第一台用汽油机驱动的汽车问世。由于汽油机具有轻小价廉、运转平稳及起动、使用简便等优点,便迅速在运输车辆上得到了广泛应用。接着在年英国的克拉克和罗伯逊⒌鹿目ǘけ汲晒Φ胤⒚髁硕宄棠谌蓟6宄棠谌蓟与四冲程内燃机相比,具有较高的单位容积功率和较均匀的扭矩,并且结构简单、使用维修方便;但是它的燃油及润滑油消耗量较高,冷却较困难和耐用性较差。目前二冲程和四冲程内燃机在不同的领域中都得到了广泛的应用。为了研制使用廉价燃料的发动机,并进一步提高发动机的热效率,年德国工程师鲁道夫·狄塞尔紫忍岢隽瞬裼突墓ぷ髟怼2⒂年研制成了世界上第一台柴油机笔蔽C河突。随后,内燃机开始进入快速发展设计性指标:内燃机的设计应该满足使用和制造方面的一系列要求。这些要求是:动力性能应满足使用要求:燃油及机油消耗低;工作应安全可靠,寿命长;外形尺寸要小,重量轻;工作适应性好;起动迅速可靠;使用维修简便;排放污染少,噪音小;工艺性好,制造方便;造价低廉等。事实上,一台内燃机要满足上述要求是很困难的,因为其中有些要求是相互西安建筑科技大学硕士学位论文展。的时代【羽。.兰勰谌蓟闹副辍】
曲柄连杆机构矛盾的。例如,要求内燃机重量轻,就与要求内燃机使用寿命长是矛盾的。因为要内燃机重量轻,必须提高内燃机的工作强度,这样必然加速了零件的磨损。降低了使用寿命。又如,为了设计重量轻的内燃机,就必须采用优质材料既保证高度的制造精确性,这样就增加了制造成本,提高了造价。同时随着内燃机的具体用途的不同,这些要求的重要性也不同。因此,必须根据内燃机的具体用途,在保证设计要求的前提下,尽量满足其它要求。在内燃机的主要设计中,在保证良好动力性前提下,外形尺寸、整个动力装置体积与工作可靠性之间的矛盾是最主要的。要使内燃机外形尺寸小,整个动力装置的体积小,会受到工作可靠性的限制。在这对矛盾中,外形尺寸小与整个动力装置的体积小是矛盾的主要方面。内燃机设计的中心任务,就是在保证足够功率与可靠性的前提下,外形尺寸尽可能小。内燃机的可靠性与耐久性指标保耗谌蓟目煽啃允侵改谌蓟谏杓乒娑的使用条件下,具有持续工作,不因故障而影响内燃机正常工作的能力。在我国,可靠性指标通常是以在保证期械某莆1O掌内不停车故障次数、,因此内燃机的可靠度取决于各零部件的可靠度。可靠性是评价内燃机先进性的一项极为重要的设计指标。可靠性差,不仅造成内燃机出勤率低,使用费用高,还将直接影响使用,因此在考核新产品内燃机时,应特别注意它的可靠性。紧凑性指标:内燃机的紧凑性指标,【浚髦掷嘈湍谌蓟对重量和外形尺寸指标的要求不同:汽车内燃机对重量和外形尺寸的要求都是尽量小,而拖拉机、工