车用内燃机曲柄连杆机构动力学分析
曲柄连杆机构运动学
（2）均匀转动的曲拐
（3）平面运动的连杆组
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2. 连杆的质量换算
二质量系统
三质量系统
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二质量系统
m1 ml (l l ) / l m2 ml l / l
等效原则： •质量相等 •质心重合 •转动惯量相等
12
5
4.1.2 曲柄连杆机构受力分析
一、气体作用力
二、惯性力
三、零件的受力分析
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一、气体作用力
1、气体作用力
pg
Fg
D2
4
( pg p )
'
p′
f g pg p'
7
2、缸内压力
8
二、惯性力
曲柄连杆机构的运动及质量换算
往复惯性力 旋转惯性力
9
1.曲柄连杆机构的运动
3.往复质量和往复惯性力 （1）往复运动质量
mj mp m1
（2）往复惯性力
mj r2 cos cos 2 Fj mj x
a
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4. 旋转质量与惯性力
（1）旋转质量
mr mc m2
mc (1/ r)mi ri
（2）离心力
Fr mr r
' 1
法向力：
F F1 cos
F cos( ) Fn F cos( ) cos
' 1
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4、发动机的转矩
Fr sin( ) T F r t cos
18
5、倾覆力矩
Tk Fc h T
r sin( ) sin
曲柄连杆机构的组成和主要作用
曲柄连杆机构的组成和主要作用曲柄连杆机构的组成和主要作用1. 引言曲柄连杆机构是一种常见且重要的机械传动装置，被广泛应用于各种机械设备中。
它由曲柄、连杆和活塞三部分组成，通过这三个部件的联动与协作，实现了能量转换和运动传递的功能。
本文将从组成和主要作用两方面详细介绍曲柄连杆机构。
2. 组成2.1 曲柄曲柄是曲柄连杆机构的核心组成部分，通常是一个旋转的轴。
它具有一个固定的中心位置，并通过与其他部件的连接来完成动力传递。
曲柄的主要作用是将旋转运动转化为往复直线运动或反之。
它通常呈现出螺旋状或弧形，使得连杆能够随曲柄的旋转而产生往复运动。
2.2 连杆连杆是曲柄连杆机构的连接部件，连接曲柄与活塞。
它通常由一根刚性杆件组成，在曲柄的旋转作用下，连杆产生往复运动。
连杆的长度和形状设计决定了活塞行程的大小和运动轨迹的特性。
连杆还可通过改变其角度来调整活塞的速度和力的传递。
2.3 活塞活塞是曲柄连杆机构的末端部件，负责在连杆的带动下沿直线方向运动。
它通常是一个圆柱形的密封器件，用于在气缸或缸体内形成气密密封。
通过与连杆的连接，活塞能够将曲柄旋转运动的能量转化为直线运动的能量，并将其传递给执行部件，从而实现了更高级别的机械运动。
3. 主要作用3.1 能量转换曲柄连杆机构的主要作用之一是实现能量的转换。
曲柄通过旋转运动将输入的能量转化为连杆的往复运动，再由连杆传递给活塞。
活塞通过直线运动将能量传递给执行部件，如发动机中的气缸，从而推动车辆或驱动其它机械设备。
曲柄连杆机构在能量转换中起到了至关重要的作用。
3.2 运动转换曲柄连杆机构还具有运动转换的作用。
通过曲柄的旋转运动，连杆可将旋转运动转化为直线往复运动，也可以将直线往复运动转化为旋转运动。
这种运动转换的能力使得曲柄连杆机构在各种机械设备中非常有用，例如内燃机、发电机、泵浦等。
它能够将不同形式的运动转化为客户需要的特定运动形式。
4. 个人观点和理解曲柄连杆机构作为一种传统的机械传动装置，在工程领域中已存在了很长时间。
汽车发动机曲柄连杆机构零部件知识解读
汽车发动机曲柄连杆机构零部件知识发动机曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴1、机体组1-1、汽缸体是发动机机体组的重要组成部分，在气缸盖和油底壳之间，严格的来说，该部分要称为气缸体--曲轴箱！因为它上部是一个或若干个汽缸，下半部分是支承曲轴的曲轴箱！这两部分一般都铸造在一起，我们通常简称汽缸体。
因其工作条件高温高压、且活塞在其中往复运动，摩擦很大，所以气缸体必须能耐高温、耐腐蚀、耐磨损。
一般的说，为了满足以上要求可以采取以下几个措施：气缸体材料、加工精度、结构。
在冷却方面，气缸体一般有水冷、风冷。
像我们摩托车上的发动机就是风冷，一般汽车上的都是以水冷为主，但也装有风扇辅助降温1-2、汽缸垫气缸垫位于气缸盖与气缸体之间又称气缸床. 其功用是填补气缸体和气缸盖之间的微观孔隙,保证结合面处有良好的密封性,进而保证燃烧室的密封防止气缸漏气和水套漏水。
常见的金属---石棉气缸垫，这种石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。
这种钢垫厚度为1.2~2mm，有很好的弹性和耐热性，能反复使用，但强度较差，厚度和质量也不均匀。
当发现以下现象时，就要考虑汽缸是否烧损：①汽缸盖与汽缸体接缝处有局部漏气现象，特别是排气管口附近常会出现此情况。
②工作时水箱冒水泡，气泡越多，说明漏气越严重。
不过这一现象当汽缸垫破损不太厉害时，往往不易察觉。
为此可在汽缸体与汽缸盖接缝处的周围抹些机油，然后观察接合处是否也有气泡冒出，如冒气泡就说明汽缸垫漏气。
通常情况下汽缸垫并没有破损，在此时，可以将汽缸垫在火焰上均匀地烤一下，由于加热之后石棉纸膨胀复原，在装回到机器上后就不再漏气了。
这种修理方法可以多次反复使用，从而延长汽缸垫的使用期限。
04 曲柄连杆机构的 受力分析
图4-1 活塞组合 1—活塞 2—活塞销 3—挡圈 4—气环 5—油环 4 曲柄连杆机构的受力分析4.1 曲柄连杆机构的组成摩托车发动机的曲柄连杆机构由活塞、活塞环、活塞销、连杆、大小头轴承、曲轴等组成。
4.1.1 活塞组合活塞组合由活塞、活塞环、活塞销、活塞销挡圈等组成，见图4-1。
它的功能是：1）承受气缸中可燃混合气燃烧产生的压力，并将作用力通过活塞销传给连杆，带动曲轴旋转。
2）活塞顶部与气缸盖组成燃烧室。
3）通过安装在其上的活塞环，保证气缸的密封性。
4.1.1.1 四行程发动机活塞四行程发动机活塞的顶面呈平面形，且对应于进、排气门之处加工有凹坑，以避免在运动中与进、排气门相干涉，在顶面有“IN ”标记表示进气侧，保证活塞安装时的方向。
在活塞槽部通常设有两道气环、一道油环。
在油环槽周围，设置有许多回油小孔，安装油环后，能刮去缸壁上多余的润滑油（见图4-2）。
有些活塞在油环槽下再加工一个较浅的环形槽，其上也加工回油小孔。
四行程发动机活塞所有环槽上都无需有定位销孔，原因是四行程发动机的气缸上无气口，活塞环运动时不会产生干涉现象。
为适应活塞在高温、高压、高速条件下工作，活塞通常多采用质量轻、导热性好的高铝合金来制造。
有些活塞表面还进行镀锡处理，以提高其磨合性。
4.1.1.2 活塞环 四行程活塞裙部较短，并无需做有缺口，因四行程发动机的进、排气道没有气缸盖上。
但有时为避免与曲轴相撞，并为增加裙部弹性及减小活塞质量，在受力不图4-2 四行程汽油机的活塞1—气门坑 2—回油孔 3—裙部缺口大的沿销孔方向两侧，从底部各开一个浅而长的圆弧形缺口。
活塞环的功能是：1）密封气缸与活塞间的间隙，防止漏气。
2）刮去气缸壁上多余的机油。
3）把活塞的热量传递给气缸体散发。
活塞环应具有良好的密封性，在高温、高压、和高速的工况下，具有良好的弹度、弹性和耐磨性；此外，并应有良好的磨合性与加工性。
为适应这些要求，活塞环的材料多选用合金铸铁。
3《汽车构造》电子教案曲柄连杆机构
3《汽车构造》电子教案-曲柄连杆机构教案章节一：曲柄连杆机构概述教学目标：1. 让学生了解曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 让学生掌握曲柄连杆机构的工作原理。
教学内容：1. 曲柄连杆机构的作用：将往复直线运动转化为旋转运动，实现内燃机的做功。
2. 曲柄连杆机构的组成：曲轴、连杆、活塞、气缸、轴承等。
3. 曲柄连杆机构的工作原理：通过活塞在气缸内的往复直线运动，驱动连杆旋转，从而实现曲轴的旋转。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合实物图片和动画演示。
2. 引导学生参与讨论，提问解答。
教学评价：1. 学生能准确描述曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 学生能理解并解释曲柄连杆机构的工作原理。
教案章节二：曲轴的设计与制造教学目标：1. 让学生了解曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握曲轴的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 曲轴的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 曲轴的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 曲轴的结构特点：曲轴轴线、曲拐、曲柄等。
4. 曲轴的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析曲轴的结构特点和强度计算。
教案章节三：连杆的设计与制造教学目标：1. 让学生了解连杆的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握连杆的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 连杆的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 连杆的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 连杆的结构特点：连杆小头、连杆大头、连杆身等。
4. 连杆的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述连杆的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析连杆的结构特点和强度计算。
曲柄连杆机构机械传动效率分析
曲柄连杆机构广泛应用于内燃机等机械传动领 域 ,工程技术人员较为重视的领域是其燃烧热效 [1] 率 ,相关研究成果也比较成熟 , 而对于曲柄连杆 机构的机械传动效率以及提高效率的途径的研究却 [2] 相对欠缺 。从机械传动理论方面来说 , 如果曲柄 连杆机构的传动效率过低 , 将导致传动系统整体传 [3] 动效率的降低 ,因此对曲柄连杆机构的机械传动 效率进行深入的分析 , 同样有着重要的理论及现实 意义 。
机构的瞬间传动效率 η为 θ θ( l sin cos θ ) r - l sin θ + lcos
2 2 2 2 2 2
整理后可得 θ[ f l sin θ + ( f23 r r - l sin θ[ f l sin θ + ( f12 r 12 + f23 r 23 ) ] - lcos 23 + f3 r 3) ] θ l sin co θ s ( θ ) r - l sin θ + lcos
r - l sin θ
2 2 2
3 曲柄连杆机构机械传动效率
活塞在 P 力作用下 ,其做功为输入功 ,其值为 θ lco s θ1 + θ dw = P d x = P l sin d 2 2 2 r - l sin θ 如设时间为 t, 则可将上式改写为
dw dw d t dw = = θ d td θ θ d ′ dt
由图 1 可以看出 ,活塞位移坐标为 x, 上止点与
第 3期
孔江生等 : 曲柄连杆机构机械传动效率分析
349
同理 ,
dw 1 dw 1 dw 4 dw 4 = , …, = 则曲柄连杆 θ θ′ θ θ d dt d ′ dt
η =
dw / d t - ( dw 1 / d t + dw 2 / d t + dw 3 / d t + dw 4 / d t) dw / d t
《汽车构造》第二章曲柄连杆机构
3）按排列形式分
直列式（＜6缸），V型＞8缸），水平对置式 优缺点： 优缺点： 直列式：结构简单、长度、 高度较大（垂直、倾斜、 水平）。 V型：刚度大、缩短发动 机的长度、高度、质量。 水平对置式：高度最小、 使轿车和大客车总布置更 方便。
(c)水平对置式 水平对置式
(a)直列式 直列式
(b)V型 型
2.活塞的变形与防治措施 2.活塞的变形与防治措施
活 塞 受 力 情 况
采用的措施： 采用的措施：
（1）冷态下,将活塞裙部加工成断面为长轴垂直于活塞销的 椭圆。
采用的措施： 采用的措施：
（2）上小下大的阶梯形、近似圆锥形、阶梯型或 桶形（任何情况下都能得到良好润滑，但加工困难）。
采用的措施： 采用的措施：
扭曲环
锥面环
梯形环
桶面环
气环的泵油作用
活塞 汽 汽 活塞
缸
缸
2.油环 2.油环 种类 普通油环
上刮片
组合油环
示 意 图
刮片
油环的刮油作用
2.2.3 活塞销
作用： 作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传递给连杆。 材料与工艺: 材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
1.活塞销的形状 1.活塞销的形状
1.连杆的结构 1.连杆的结构
连杆主要由连杆 小头、连杆杆身、连 杆螺栓、连杆大头、 连杆轴瓦和连杆盖等 组成
2.1 机体组
机体是构成发动机的骨架，是 发动机各机构和各系统的安装基础， 其内、外安装着发动机的所有主要 零件和附件，承受各种载荷。因此， 机体必须要有足够的强度和刚度。 机体组由汽缸体、曲轴箱、 汽缸盖、汽缸垫和油底壳等固定机 件组成。
图2-1 机体组的组成部件 1—汽缸盖； 2—汽缸体； 3—汽缸垫； 4—汽缸体—曲轴箱； 5—油底壳
曲柄连杆机构名词解释_概述及解释说明
曲柄连杆机构名词解释概述及解释说明1. 引言1.1 概述曲柄连杆机构是一种常见的机械传动结构，它由曲柄和连杆组成，通过运动副的连接使得曲柄产生往复旋转运动，并将这种运动转化为连杆的直线往复运动。
该机构在许多领域中得到广泛应用，如汽车发动机、农业机械和工业设备等。
本文将对曲柄连杆机构进行全面的名词解释和详细的说明。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍曲柄连杆机构的相关内容：第2部分：曲柄连杆机构的定义和原理。
我们将介绍曲柄连杆机构的基本概念以及其组成部分，并详细解释其工作原理和运动特点，以便读者能够更好地理解该机构。
第3部分：曲柄连杆机构的分类与应用领域。
在此部分中，我们将对不同类型的曲柄连杆机构进行分类介绍，并通过案例分析展示其在汽车发动机等领域中的具体应用。
第4部分：曲柄连杆机构设计与优化方法研究进展。
我们将介绍曲柄连杆机构的设计流程和基本原则，并列举当前常用的设计软件和工具。
此外，我们还将探讨曲柄连杆机构优化方法的研究现状和未来发展趋势。
第5部分：结论。
在这一部分，我们将对全文进行小结，并指出本研究存在的不足之处以及进一步研究的方向。
同时，我们还将展望曲柄连杆机构在未来的应用前景。
1.3 目的本文旨在对曲柄连杆机构进行深入解析，帮助读者全面了解其定义、原理、分类和应用领域，并介绍相关的设计与优化方法。
通过掌握这些知识，读者能够更好地理解曲柄连杆机构在实际应用中的意义和作用，并为相关领域中的工程设计和科学研究提供参考依据。
2. 曲柄连杆机构的定义和原理：曲柄连杆机构是一种常见的机械传动装置，由曲柄、连杆和活塞组成。
它通过转动曲柄轴使连杆运动，从而实现能量的转换和传递。
2.1 曲柄连杆机构的概念和基本组成部分：曲柄连杆机构主要由三个基本部分组成：曲柄、连杆和活塞。
- 曲柄：曲柄一般为一个旋转轴，又称为枢轴或者主轴。
它被固定在机器的机壳上，并具有一个离心浇铸或锻造得到的非对称几何形状。
- 连杆：连杆是连接曲柄与活塞的元件，其长度可以控制活塞的运动幅度。
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参考文献
1 刘惟信主编. 汽车设计. 北京 :清华大学出版社 ,2001
2 戴冠军主编. 图解汽车底盘维修大全. 浙江科学技术出版社 ,2000
(收期日期 :2003 - 12 - 15)
(编辑 郭聚臣)
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3 结论
利用多体动力学分析软件建立了 D6114B 内燃 机曲柄连杆机构柔性多体动力学模型 ,并进行了动
图 9 内燃机气缸体的载荷
力学特性仿真 。通过仿真 ,得到了曲轴主轴颈 、连杆 轴颈的最大载荷位置 ,对合理设置润滑油槽或油孔 具有重要的指导意义 。仿真得到的内燃机气缸体的 动载荷变化特性 ,为优化内燃机悬置在 x , y , z 方向 的动刚度以及各个悬置的布置位置 ,降低内燃机振 动向汽车车架或车身传递 ,提供了设计依据 。
模型由气缸体 B0 、曲轴 B1 、飞轮 B2 、连杆 ( B3～ B8) 、活塞 ( B9～ B14) 等构件组成 。其中 , 曲轴 B1 作 为柔性构件 。曲轴 B1 除第 4 主轴颈与气缸体 B0 以 转 动铰链 H4连接外 , 其它主轴颈都以圆柱铰链 ( H1
图 1 D6114B 内燃机曲柄连杆机构动力学分析模型
夏长高等 :车用内燃机曲柄连杆机构动力学分析
31
图 7 第 4 主轴承的载荷
图 8 第 1 缸连杆轴承的载荷
汽车的行驶舒适性 。 图 9 所示为 D6114B 内燃机气缸体的动载荷随
曲轴转角的变化关系 。可以看出 :气缸体沿 x , y , z 的方向动载荷随曲轴转角呈周期性变化 , 在 x , y 方 向变化频率大致相同 , z 方向变化频率较高 。为了 降低内燃机气缸体的动载荷向汽车车架或车身传 递 ,应根据图 9 合理选择内燃机悬置在 x , y , z 方向 的动刚度以及各个悬置的布置位置 。
气缸体是曲柄连杆机构的主要支承件 ,在内燃 机的工作过程中 ,曲柄连杆机构的不平衡惯性力将 会传到气缸体上 ,引起内燃机振动 。这种振动会通 过内燃机悬置传到汽车车架或车身上 ,从而影响到
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模态阶数 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
频率/ Hz 1 015. 3 1 264. 3 1 340. 6 1 369. 2 1 413. 9 1 460. 5 1 664. 0 1 745. 0 1 862. 5 2 394. 9
利用 ADAMS/ Flex 模块 ,将曲柄有限元分析得到 的模态结果读入 ADAMS 中 ,通过模态的线性叠加将 曲柄的变形融入到内燃机曲柄连杆机构动力学分析
仿真中 。
2 动力学仿真分析
采用上述所建立的曲柄连杆机构多体动力学分 析模型 ,对各缸活塞施加图 3 所示的压力 ,对应的曲 轴转速为 2 200 r/ min ,在 ADAMS/ Engine 模块中 ,进 行曲柄连杆机构动力学仿真计算 ,可得到各个活塞 对气缸的侧推力 ,连杆等的惯性力 ,曲轴主轴颈 、连 杆轴颈等的载荷 。
夏长高等 :车用内燃机曲柄连杆机构动力学分析
29
车用内燃机曲柄连杆机构动力学分析
212013 江苏大学汽车与交通工程学院 夏长高 王凌云
摘要 利用柔性多体动力学方法建立了基于 ADAMS 软件平台的内燃机曲柄连杆机构动力学仿真分析模型 。 并根据所建立的模型 ,对车用 D6114B 内燃机曲柄连杆机构的运动学 、动力学特性进行了仿真 。通过仿真计算 ,得到 考虑曲轴柔性时的曲轴主轴颈 、连杆轴颈载荷 ,活塞 、连杆等的惯性力以及内燃机的输出特性 ,为内燃机曲柄连杆机 构的设计与改进提供了重要依据 。
(编辑 云 清)
(上接第 11 页)
图 2 实际测量主销后角的示意图
4 结论
农用运 输 车 辆 主 销 后 倾 角 的 影 响 因 素 是 很 多 的 ,其变化规律十分复杂 。所以在整车布置时一定
要全面考虑 ,在不同的载荷下都要校核它的值 ,以满 足设计需要 。主销后倾角是与车型相关的 ,而不是 前桥的一个参数 。主销后倾角是在整车装配中来保 证的 ,而不是在前桥加工中保证的 。前桥的两主销 轴线所在的平面与钢板弹簧座所在的平面是互相垂 直的 ,并在此基础上 ,提出一个简易的主销后倾角测 量方法 。这种方法不需要复杂的精密仪器 ,只用一 把直尺和一段平直的角钢就足够了 ,这在生产中具 有很实际的意义 。
1 动力学模型的建立
D6114B 内燃机曲柄连杆机构由曲轴 、主轴承 、 连杆轴承 、连杆 、活塞 、活塞销 、飞轮等组成 。由气缸 内气体爆发压力通过活塞 、连杆驱动曲轴 。基于 ADAMS/ Engine 模块 ,可建立图 1 所示的 D6114B 内 燃机曲柄连杆机构动力学分析模型 ,系统的拓扑构 型如图 2 示 。
活塞对气缸的侧推力是气缸在连杆对气缸中心 线倾斜时受到活塞的侧向推压 ,其大小对气缸壁的 磨损有很大影响 。图 4 所示为第 1 缸的侧推力随着 曲轴转角的变化关系曲线 。可以看出 ,随着活塞的 往复运动 ,侧推力的大小在 - 7 804～6 960 N 之间呈 周期性变化 (其它各缸的侧推力变化与 1 缸相似) , 使得气缸体产生振动 。为了减小倾覆力矩产生的振 动 ,可通过对侧推力进行频谱分析 ,来优化内燃机悬
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拖拉机与农用运输车 第 5 期 2004 年 10 月
Pro/ E 软件建立其三维实体数模 ,将数模输出到 AN2 SYS 有限元分析软件中 ,进行几何模型的离散化 、材 料特性定义等有限元模型处理和计算分析 。在进行 有限元模型模态分析后 ,借助于 ANSYS 软件提供的 ADAMS 数据接口 ,生成 ADAMS/ Flex 可接受的中性 文件 (MNF 文件) 。
图 2 曲柄连杆机构动力学分析系统的拓扑构型
～ H3 , H5～ H7) 与气缸体 B0 连接 , 各个连杆 ( B3～ B8) 大头分别以转动铰链 ( H9 ～ H14) 与曲轴 B1 连 接 ,小头以转动铰链 ( H15～ H20) 与活塞 ( B9～ B14) 连接 ,活塞 ( B9 ～ B14) 又通过圆柱铰链 ( H21 ～ H26) 分别与气缸体 B0 连接 ,飞轮 B2 与曲轴 B1 固接 H8 。
模型中各构件的几何位置参数 、质量参数通过 CAD 实体模型直接传入到 ADAMS 中 ,由 ADAMS 自 动计算 。活塞 ( B9～ B14) 上作用的各气缸气体压力 特性由试验测得数据输入 (图 3 所示) 。
对于柔性构件 ,将其变形视为模态的线性叠加 , 构件的模态振型可通过有限元分析或试验模态分析 得到 。对于图 1 中的曲轴 ,根据该构件图纸 ,应用
参考文献 1 陆佑方. 柔性多体系统动力学. 北京 :高等教育出版社 ,1996 2 ADAMS Theory Seminar. Mechanical Dynamics ,Inc. ,2001 3 郑启福. 内燃机动力学. 北京 :国防工业出版社 ,1991
(收稿日期 :2004 - 05 - 12)
图 5 第 1 主轴承的载荷
图 6 第 2 主轴承的载荷
图 8 为该内燃机第 1 缸的连杆轴承受力 ,其它 各缸连杆轴承受力情况与 1 缸相似 ,仅相差一定的 相位角 。可以看出 :当第 1 缸曲柄销位于膨胀冲程 刚过上止点处 ,此时曲柄销受连杆轴承的力最大 。 曲柄销与连秆轴承的接触点处即为最大受力处 ,应 避免在此位置附近布置油槽或油孔 。
Abstract Using flexible multibody system dynamic method ,this article founds the rigid2flexible coupling multibody dynamic analysis model of the crank and connecting rod mechanism based on ADAMS software platform ,and processes the kinematic and dynamic simulations taking the crank and connecting rod mechanism of D6114B engine as its object of study. Through the simulation this article obtains the dynamic characteristic data such as the loads of main bearings and connecting rod bearings ,the inertia forces of pistons and connecting rods ,and the output torque and power of the engine. It gives the foundation for the design of the crank and connecting rod mechanism of automotive engine.
关键词 :内燃机 曲柄连杆机构 多体动力学 特性仿真
曲柄连杆机构是内燃机的主要总成之一 ,其动 力学特性对内燃机的工作可靠性 、振动 、噪声等有较 大的影响 。由于曲柄连杆机构的整个传动链是由一 系列几何形状和刚度 、质量各不相同的零部件所组 成 ,而且曲轴通过多个轴承与气缸体连接 ,采用传统 的曲柄连杆机构双质量模型和截断简支梁法难以准 确地确定曲轴各轴颈的载荷 、活塞对气缸的侧推力 以及内燃机的输出特性 。为此 ,本文根据现代柔性 多体动 力 学 理 论[1] , 借 助 于 多 体 动 力 学 分 析 软 件 ADAMS[2] ,以 D6114B 内燃机曲柄连杆机构为研究对 象 ,建立动力学仿真分析模型 ,其中 ,曲轴 、连杆作为 柔性体考虑 ,应用有限元分析软件对其进行模态分 析 ,利用 ADAMS/ Flex 模块 ,将柔性体模态变形融入 到多体系统的动力学仿真中 。因此 ,采用本文所建 立的多体模型可较准确地分析曲柄连杆机构各零件 的动力学特性 。