·扭转振动计算分析，确定是否需要改变减震器结构。 第五节发动机设计的发展 一、目前广泛采用 1.新结构：新型燃烧室、多气门、可变配气相位、可变进气管长度、可 变增压器。 2.新技术：增压、汽油喷射、柴油机高压喷射系统、预喷射技术、电控 多点喷射、缸内直喷汽油(GD)、均质混合压燃技术 3.新工艺：以铸代锻、压力铸造、表面处理技术 新材料：活塞环（塑料）入、活塞（复合材料）、缸套、轴瓦、油底壳、进 气管、齿轮.，主要目的是减轻质量、减少磨损、隔振、隔音。 二、现代设计方法 1,计算机辅助设计 2.模拟计算与仿真设计：三维曲面设计、气体液体流动分析、 燃烧模拟、振动分析、噪声仿真 3,优化设计：结构形状优化（以质量最轻或应力最小或变形最小或阻力 最小等等为优化目标)，多采用线性规划法、复合 形法、惩罚函数 法等等 4.工程数据库 5.可靠性设计方法
• 扭转振动计算分析，确定是否需要改变减震器结构。 第五节 发动机设计的发展 一、目前广泛采用 1．新结构：新型燃烧室、多气门、可变配气相位、可变进气管长度、可 变增压器。 2．新技术：增压、汽油喷射、柴油机高压喷射系统、预喷射技术、电控 多点喷射、缸内直喷汽油（GDI）、均质混合压燃技术 3．新工艺：以铸代锻、压力铸造、表面处理技术. 新材料：活塞环（塑料）、活塞（复合材料）、缸套、轴瓦、油底壳、进 气管、齿轮.，主要目的是减轻质量、减少磨损、隔振、隔音。 二、 现代设计方法 1．计算机辅助设计 2．模拟计算与仿真设计：三维曲面设计、气体液体流动分析、 燃烧模拟、振动分析、噪声仿真. 3．优化设计：结构形状优化（以质量最轻或应力最小或变形最小或阻力 最小等等为优化目标），多采用线性规划法、复合 形法、惩罚函数 法等等 4．工程数据库 5．可靠性设计方法
第二章曲柄连杆机构受力分析 第一节曲柄连杆机构的运动学（活塞的运动学） 一、简述 机构的作用：活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动 活塞上的力转化为曲轴上的扭矩 两个假设： 1.曲轴作匀速运转；2角速度o为常数。 二、 中心曲柄连杆机构的运动规律 活塞的位移表示为 x=AA=A'O-AO =(r+1)-(IcosB+rcosa) 在△AOB中，利用正弦定理，有 L「 sina sinB smB=s血a=na-连杆比 cosB=(1-sin2B)片=(1-sn2a)为 .x=(r+D-[-sin'a+reosa] 又0-sn2a=-sn2a-gsna 2 a. 1
第二章 曲柄连杆机构受力分析 第一节 曲柄连杆机构的运动学(活塞的运动学) 一、 简述 机构的作用： 活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动 活塞上的力转化为曲轴上的扭矩 两个假设： 1.曲轴作匀速运转; 2.角速度ω为常数。 二、 中心曲柄连杆机构的运动规律 活塞的位移表示为 (r l) (l cos r cos) x A A A O AO = + − + = = − －连杆比 ＝ 在 中，利用正弦定理，有 sin sin L r sin sin r sin L AOB = = 2 1 2 2 2 1 2 cos = (1− sin ) = (1− sin ) ( ) [ (1 sin ) cos ] 2 1 2 2 x = r + l − l − + r 2 2 2 2 2 4 4 6 6 1 2 2 sin 2 1 1 sin 16 1 sin 8 1 sin 2 1 (1 sin ) 1 − 又 − = − − −
1 .X=r[(1-cosx)+ 2Asin'a] =0-cosa)+223-2eos2a1 50c0s2+4(1-cos2a=X,+Xu 对x求一阶导和二阶导，得 y=ro(sin sin 2a) =vI+V a=ro-(cosa+Acos2a) =a +an 活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示，既活塞的运动是 复谐运动。 四、活塞运动规律的分析与用途 ·1.简谐运动的规律 ·一阶谐量与曲轴速度同步 二阶谐量比曲轴速 度快一倍 x,=r(1-cosa） ①活塞位移用于 ·示功图转换 气门干涉校验 动力计算 ②活塞速度用于
对 x 求一阶导和二阶导，得 活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示，既活塞的运动是 复谐运动。 四、 活塞运动规律的分析与用途 • 1．简谐运动的规律 • 一阶谐量与曲轴速度同步 二阶谐量比曲轴速 度快一倍 ①活塞位移用于 • 示功图转换 气门干涉校验 动力计算 ②活塞速度用于 r X X r X r = − + − = + = − + − = − + (1 cos 2 )] 4 1 [(1 cos ) cos 2 )] 2 1 2 1 ( 2 1 [(1 cos ) sin ] 2 1 [(1 cos ) 2 = + + = + + a r a a v r v v (cos cos 2 ) sin 2 ) 2 (sin 2 ＝ ＝
·计算平均速度Vm( ),判断强化程度、计算功率 ·计算最大速度Vmax=l.625Vm,评价气缸的磨损程度。 ③活塞加速度用于 ·计算往复惯性力的大小和变化，进行动力计算。 第二节曲柄连杆机构中的作用力 一、曲柄连杆机构中力的传递和相互关系 作用力分为： ①气压力Fg ②惯性力往（复惯性力Fj、旋转惯性力Fr) ③合成力F=Fj+Fr 一、曲柄连杆机构中力的传递和相互关系 F=Fj+Fg F Fx=F·tgB F,= cos B Ft=F sin(a+B) Fy=F;cos(a+B) cos B sin) F cos cos(aB) F 与o同向为正，指向圆心为正。转矩顺时针为正。 单缸扭矩M=Er=Fs(a+A). r cos B
• 计算平均速度 Vm( )，判断强化程度、计算功率 • 计算最大速度 Vmax=1.625Vm,评价气缸的磨损程度。 ③ 活塞加速度用于 • 计算往复惯性力的大小和变化，进行动力计算。 第二节 曲柄连杆机构中的作用力 一、曲柄连杆机构中力的传递和相互关系 作用力分为： ①气压力 Fg ②惯性力往(复惯性力 Fj、旋转惯性力 Fr） ③合成力 F=Fj+Fr 一、曲柄连杆机构中力的传递和相互关系 F = Fj + Fg cos F FN = F tg Fl = cos( ) cos sin( ) cos sin( ) F cos( ) k = + = + = + = + F F Ft Fl Fl t与同向为正， k指向圆心为正。 转矩顺时针为正。 M F r F r t + = = cos sin( ) 单缸扭矩
翻倒力矩M=-F,h=-F-1gB.s180-(a+B》, sin B psin B.sin B)sin) cos B sin B cos B =-M 上式说明，永远存在一个与输出扭矩方向相反、大小相等的翻倒力矩。 二、气压力的作用效果 气压力Fg和F。在机体内部平衡掉，对外没有自由力，只有扭矩输出 和翻倒力矩 三、往复惯性力 1.机构运动件的质量换算 换算原则：保持当量系统与原机构动力学等效。 ·曲柄连杆机构的所有零件，按照运动性质可分为三组。 ·①活塞组m',包括活塞、活塞环、活塞销和卡环。 ·②曲轴组mk a. 连杆轴颈及与连杆轴颈向重合的曲柄部分mk1 ·b.曲柄上连杆轴颈与主轴颈中间的部分mk2 ·其当量质量 ·③连杆组 ·根据质量守恒和质心守恒原理1”=八1十12 所以 ml=m212 1 m1= -m" m,=m
上式说明，永远存在一个与输出扭矩方向相反、大小相等的翻倒力矩。 二、气压力的作用效果 气压力 Fg 和 在机体内部平衡掉，对外没有自由力，只有扭矩输出 和翻倒力矩 三、往复惯性力 1． 机构运动件的质量换算 换算原则：保持当量系统与原机构动力学等效。 • 曲柄连杆机构的所有零件，按照运动性质可分为三组。 • ① 活塞组 m’, 包括活塞、活塞环、活塞销和卡环。 • ② 曲轴组 mk • a. 连杆轴颈及与连杆轴颈向重合的曲柄部分 mk1 • b. 曲柄上连杆轴颈与主轴颈中间的部分 mk2 • 其当量质量 • ③ 连杆组 • 根据质量守恒和质心守恒原理 所以 M F r F M F h F t g r N = − + = − + = − − + = − = cos sin( ) sin sin( ) cos sin sin sin(180 ( )) 翻倒力矩 － Fg 1 1 2 2 1 2 m l m l m m m = = + m l l m m l l m = = 1 2 2 1