由图2-5可得,活塞的平均速度和最大速度分别为

                  m/s               (2-15)

        m/s      (2-16)

由图2-6可得,当α=0时,活塞取得最大加速度:

       m/s2     (2-17)

2。2 连杆的受力分析

在发动机工作中,连杆受交变载荷,在连杆结构截面上必定存在拉应力、压应力和弯曲应力。这些应力是连杆发生破坏的主要原因,因此有必要对连杆进行静强度分析。

工作中的连杆主要受拉和受压。对于四冲程发动机,连杆最大拉伸工况出现进气冲程开始时,此时活塞运动至上止点附近,连杆所受载荷为活塞组和连杆小端部分连杆质量的往复惯性力;连杆的最大压缩工况出现在膨胀冲程开始时,此时活塞再次运动至上止点附近,连杆所受载荷为作用于活塞上的燃气爆发推力减去前述的惯性力。

因此,在连杆的静强度分析中,通常要考虑燃气的爆发压力、连杆的质量换算、活塞组件和连杆组件的往复惯性力和离心惯性力。

2。2。1气体压力的计算

在发动机做功行程中,活塞受到的燃气压力为:

                                                     (2-18)

其中:Pj为气缸内气体的绝对压力,单位为MPa;

P0为连杆位置气体的绝对压力,单位为MPa;

D为气缸直径,单位为mm。

对于一般发动机,P0通常取0。1MPa,Pj随时间呈周期性变化。

本文发动机最大爆发压力Pjmax=8。22MPa,所以最大燃气爆发压力产生的气体推力为:

         N     (2-19)

方向沿着活塞缸轴线向下。

2。2。2连杆的质量换算

为了便于计算,我们用两个假想的集中于连杆大小端中心的质量m1、m2代替连杆组实际的质量m3。质量m1只做往复直线运动,质量m2只做绕中心O的旋转运动,如图2-7。

图2-7 连杆的质量换算

其中m1,m2,m3满足下列条件:

(a)总质量相比于原来连杆质量保持大小不变,即:

                                                         (2-20)

(b)重心相比于原来连杆重心保持位置不变,即:

                                                       (2-21)

结合式(2-20)与(2-21)可得小端与大端换算质量分别为:

                                                           (2-22)

                                                           (2-23)

其中,l1为质心到小端中心的长度,l2为质心到大端中心的长度。

运用三维建模软件Pro/E对连杆进行建模,并进行质量计算可得:

g    mm    mm

由此可计算小端和大端的换算质量为:

                   g                    (2-24)

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