推荐V发动机曲柄连杆机构运动分析.doc

目 录 1 引言 1 1.1 本课题研究的目的和意义 1 1.2 国内外的研究现状 2 1.3 本设计所做的工作 3 2 内燃机的工作原理 5 2.1 概述 5 2.1.1 发动机简介 5 2.1.2 内燃机的分类 5 2.2 发动机的工作原理 5 2.2.1 四冲程内燃机的工作循环 5 2.2.2 四冲程式柴油机工作过程分析 6 2.3 多缸内燃机工作顺序 7 2.3.1 多缸内燃机工作顺序 7 2.3.2 某8V发动机工作顺序分析 8 3 对曲柄连杆机构进行运动学分析 10 3.1 活塞、连杆运动规律的概述 10 3.2 活塞的位移、速度和加速度 11 3.2.1 活塞的位移 11 3.2.2 活塞的速度 11 3.2.3 活塞的加速度 12 3.3 连杆的角位移、角速度和角加速度 13 3.3.1 连杆摆动的角位移 13 3.3.2 连杆摆动的角速度 14 3.3.3 连杆摆动的角加速度 14 4 对曲柄连杆机构进行动力学分析 16 4.1 曲柄连杆机构运动零件的质量换算 16 4.1.1 沿气缸中心线作往复运动的零件——活塞组 16 4.1.2 旋转运动的零件——曲柄组 16 4.1.3 平面运动的零件——连杆组 17 4.2 气体作用力 18 4.3 曲柄连杆机构中的惯性力 19 4.3.1 往复惯性力 19 4.3.2 离心惯性力 19 4.4 曲柄连杆机构作用力分析 20 4.4.1 缸内气体压力和往复惯性力的合成 20 4.4.2 曲柄连杆机构各元件受力分析 20 5V150发动 24 5.1 单缸机受力分析 24 5.2 V型单排发动机受力分析 25 5.2.1 合成一级往复惯性力 25 5.2.2 合成二级往复惯性力 26 5.3 8V150发动机进行整体受力分析 27 5.3.1 V型8缸机一级往复惯性力及其力矩 27 5.3.2 V型8缸机二级往复惯性力及其力矩 28 5.3.3 旋转惯性力及其惯性力矩 29 5.3.4 发动机总扭矩 29 6结论 30 参考文献 31 32 1 引言 1.1 本课题研究的目的和意义 当今社会，车辆已成为人们交通运输的主要工具。车辆工业是经济发达国家最重要的支柱产业之一。世界经济大国都是车辆大国。在一定意义上车辆工业发展水平也是衡量一个国家工业化水平、经济实力和科技创新能力的重要标志。尽管发达国家经济发展的重点已经转移到服务业、电子信息产业的高新技术产业，但由于车辆工业的重要战略地位，发达国家仍予以高度重视。动力性、安全性、舒适性，是对现代车辆的普遍要求。而发动机是车辆的心脏，不仅在车辆行业，而且在国民经济各部门中，都已成为使用最广泛的动力机械之一。 随着发动机朝高速、轻型、大功率方向发展，由此而产生的振动问题也日益严重。而发动机产生振动的原因，主要是由于发动机在工作时内部产生诸多不平衡力或力矩。这些力或力矩都是发动机曲轴转角的周期性函数。而且在一个周期内，这些力或力矩或大小在变，或方向在变，或大小、方向都在变。它们通过曲轴轴承和机体传给支架，使发动机整体产生振动。而发动机的振动，会给发动机以至整车带来许多不良影响。例如：发动机的振动会使联接机件的接头松动，从而使发动机的机件损坏，甚至出现意外事故。而发动机的平衡分析及平衡机构的改进设计可以使发动机的振动减至最低，从而避免意外事故的发生。而且，通过发动机的平衡分析以及平衡机构的改进设计，减小发动机的振动，还可以进一步提高车辆的舒适性。而要对发动机进行平衡分析及平衡机构的改进设计，我们首先必须对它进行运动学和动力学分析，找出引起发动机振动的不平衡的力和力矩。 V型发动机的长度和高度尺寸较小，在车辆上布置起来比较方便，尤其是现代车辆比较重视空气动力学，要求车辆的迎风面越小越好。另外，如果将发动机的长度缩短，便能为驾乘舱留出更大的空间，从而提高车辆的舒适性。V型8缸发动机在保证小尺寸的前提下，以其大的输出功率成为许多高级车的标准配置。而对发动机进行平衡分析，是进一步改善其工作平稳性，提高车辆舒适性的另外一种途径。60°V8发动机指两列气缸以60°夹角排列的V型8缸发动机。由于V8发动机采用90°V型夹角时可做到各缸均匀发火，所以V8发动机一般都采用90°V型夹角，但有时为了系统化、通用化等指标的实现或车体对发动机的宽度有特殊限制和要求时，其他夹角形式也往往被采用，60°夹角就是一个典型特例。此时，若采用平面四曲拐的镜面对称曲轴和并列连杆结构，设计其发火顺序为：L1→R4→L3→R2→L4→R1→L2→R3，则该机的发火间隔角为60°--120°相间发火。 我们通过对发动机曲柄连杆机构运动学及动力学分析以便于后续的对平衡机