发动机动力学计算

课程名称：发动机动力学 课程代码：8200240 发动机动力学计算基本内容 以 495 型柴油机为例：一已知条件缸径D95mm活塞行程S115mm压缩比20连杆长度L210mm燃烧室型式涡流式发火顺序1-3-4-2供油提前角182 CA排气提前角下止点前43 CA计算转速3000 ,2900 ,2800 ,2600r/min二 动力学计算的主要内容一)活塞运动规律的运算活塞位移x,速度v,加速度J的计算，并绘制曲线图x = f Q),v = f Q),J = f Q)二)曲柄连杆机构的动力计算 1,作用在活塞上的气体压力的计算A,进气行程a = 0 : 180CAp = p - p (bar)， p- 气缸内绝对压力计算时候取p = p = 0.9 pg g 0gg a000B，压缩行程a =180: 360OCA气缸总容积，Vs + h(bar) 、丁p = p (才)n1 p 二 p (1) n1 pVg a V0 a x + h 0acxc气缸工作容积，v =122gs燃烧室容积，h4v =二C 1Vcx压缩过程中活塞处于任意位置时候的气缸容积V 二 F gx + V， F cx h ch活塞顶面积，f=4h4活塞位移，x二R九(1- cos acos 2a )4当量余隙高度 h =平均压缩多变指数1标定转速C100n = 1.41 一 n1n 当a = 360OCA时，取 p = p + (0.45 : 0.5)( p 一 p ) 其中g cz c最高爆发压力(一般自己选择)p = 75bar， p = p n zc aPzC膨胀行程 a 二 380 : 540CAp = p (二)n2 p0 = p (孚)n2 p = p (-pghr)n2 p(bar)g z Vz V0 z x + h0bxbxc最高爆发压力 取p = 75bar并选定p出现在a = 370OCA处 zV z取 p= 1.635， Vbx膨胀始点的气缸容积， V =pgV p 初期膨胀比zc膨胀平均多变指数，取n二1.182膨胀过程中活塞处于任意位置的气缸容积V = F gx + V 9 nbx h c 2排气终点压力，取0D,排气行程 a= 540 : 720CAp = p 1 = 1.15 p 1(bar)pg r0r2，往复惯性力 pmmj gj = -j gR 2FFhhcos(a + p)cos pcos2 aCOS3 pbar往复惯性力，m = m+ mj1活塞组（含销、环、销挡圈，活塞）的质量，m =1.336Kg连杆组换算到小头孔中心的代替质量， m =0.502Kg1连杆摆角P = arc(sin(九 sin a)曲柄连杆比，3,作用在活塞销上总作用力pp= p + pbargj4，总作用力 p 在曲柄连杆机构的分解与传递活塞侧压力p = p p，连杆力p =丄n g1 cos pcos p5，曲轴主轴颈，曲柄销所受的切向力及扭矩曲柄切向力 t =cos咒曲柄径向力各缸切向力之间的关系各缸扭矩t = t (a)1t = t (180p+a)21t = t (540+a)31t =t(360p+a)41M =tgRgF1 1 hM = t gR gF2 2 h M = t gR gF33hM = t gR gF44h曲轴主轴颈(承) 承受的切向力及扭矩主轴颈号所受切向力(bar)所受扭矩(n gM)Zt = 0M = 01Z2Z1t = tZ1M = t gRgFZZ2 1Z2 1 h3t = t + tM = t gR gFZZ312Z3Z34t = t +1M = t gR gFZZ4Z33Z4Z45t = t + tZ5Z44M = t gRgFZ5Z5各曲柄所受的切向力和扭矩曲柄销号所受的切向力(bar)所受扭矩(n gM)q1t“ Mt=十M =1q1 2q1 2qtMt = t + fM = M + 2-2q212q212t-Mqt = t + t + 3M 一 M + M +3i3q3122q3122q4tt = t + t + t +4M - M + M + M + 也q41232q41232合成扭矩：积累到最后一个主轴颈的扭矩即是发动机的合成扭矩。(NgM)ZM = f Mi=1k 计算点数丈M平均扭矩：m = 一 mk指示功率的计算n = Mgn (kw)i 9549.3有效功率的计算- -一机械效率取耳 = 0.85e i mmm绘制单缸扭矩及合成扭矩的曲线图。6，曲柄销及轴承负荷的计算(bar)p =、 t2 + (k k )2 = t2 + Z2 q 、rlZ = k krl连杆换算到 大头孔中心的质量 m 产生的离心力2krlkrlm Rw 2C 2Fh的方向角m = 1.359 Kg2t0 = arctg1 2方向角通式：0 二(1- )g90o + gT0屮Z衍绘制曲柄销极坐标符合图、磨损图，绘制连杆轴承极坐标负荷图、磨损图7，主轴颈及主轴承负荷的计算495 柴油机平衡块的布置简图已知：A,曲柄销质量m = 0.7833 kgk1B, 单个曲柄上除去主轴颈重叠部分质量为mk2Z1rm = 1.149Kg，其质心至主轴颈中心距离p= 32.3mmk2C,曲轴上单个平衡块的质量m二1.616Kg，平衡块质心至主轴p颈中心距离p(1)第一主轴颈负荷p连杆大头与曲拐不平衡质量产生的离心惯性力合力为 k(m + m )k = aR 2 = k 2 R 2 = k + k(bar)r FFrl rkhh整个曲拐的换算质量k2k1m kgR k2因此pz11 2=K2 kpi+ k - k )2 +121 r1整个平衡块质量的离心惯性力kpmk = p r w 2 p F h(bar)k = k g925(bar)pip 124(2)第二主轴颈负荷pz2zp=2也+ t3)2 +pz3-4k - (k + k )2rP23（亍z41 ,)2 = y T4)2 + (k3 _ k 4)25）第五主轴颈负荷 pM 2z5V十怎- 5)2 + 2k - k )2 + T2pi6）绘制第一、二、三主轴颈极坐标负荷图及磨损图。图弘谿轴颈濟损绘图结黑芳n岌=J iJiUAjV=? lALFAjK寸 lALFAJ时取虽大速度值*：lT.442m/S加速度极值及苴所在处的角度值当转角対。度时加速度摄犬值再:6297 202m/s*5当转角为1和度时 加速度一扱小值J -3589曲亦/評三当转角为24- 0T度或3站-號度时摄小加速度为：-3610. 465m/s* s厂第1,第五兰轴弄负荷图A ,第二.四主釉承負荷團V11 Por1性力弓囲删吊夫糸田妙V气裕力回