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曲轴旋转力分析

【摘要】:首先对展开式所需的三角函数关系式进行分析:如图10-4所示,曲轴销旋转力的关系式为此切线力Ft与曲轴半径r的乘积Ftr为相对于曲轴角θ的旋转力。这是因为燃烧气体力Fg在做功过程中推动曲轴旋转,反过来在压缩过程中施加压缩力,另外惯性力Fi在曲轴每旋转1周期间瞬间旋转角速度不一致。图10-10所示为6气缸发动机的转矩曲线和单气缸发动机的转矩曲线。转矩的变化通过配备旋转运动质量较大的飞轮可以进一步平稳化。

活塞上的作用力F以连杆的反力Fc进行计算,连杆的反力分为曲轴销的切线Ft与向着轴中心方向的半径方向力Fr

首先对展开式所需的三角函数关系式进行分析:

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如图10-4所示,曲轴销旋转力的关系式为

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此切线力Ft与曲轴半径r的乘积Ftr为相对于曲轴角θ的旋转力。相对于中心O的旋转力矩,即旋转力矩T(N·m)可以用下式进行计算:

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图10-10所示为气体力Fg惯性力Fi和其合力F的转矩T的变化。可以看出转矩(旋转力)正负变化量很大并反复。这是因为燃烧气体力Fg在做功过程中推动曲轴旋转,反过来在压缩过程中施加压缩力,另外惯性力Fi在曲轴每旋转1周期间瞬间旋转角速度不一致。

n个多气缸发动机中,每个气缸以点火间隔(720/n)°为相位差产生驱动转矩,以获得在整体上较为平稳的转矩特性。图10-10所示为6气缸发动机的转矩曲线和单气缸发动机的转矩曲线。6气缸发动机的曲率较大时,转矩变化较大,实际上整体上较平稳,特别是负(-)转矩较小。旋转速度越大其转矩变动较大是因为其惯性力影响较大所致。

往复式内燃机在本质上即使为多气缸发动机也不能消除转矩的变化。转矩的变化通过配备旋转运动质量较大的飞轮可以进一步平稳化。