发动机动力学计算

课程名称：发动机动力学课程代码: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820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18±2°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）,v=f}J早（（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口18^04p=p'-p（bar），p'--一气缸内绝对压力计算时候取p'=p=0.9pgg0gga0p°大气压力取p0=1barB,B,压缩行程a=1803。砌TOC\o"1-5"\h\z〃-〃V)〃一〃-〃(二)〃一〃(bar),V——气缸总容积，ppppp±.I'k'/i44、7/1xgaV0ax+h0a——气缸工作容积，V广密打V——燃烧室容积，V=土——压缩过程中活塞处于任意位置时候的气缸容积exV=FX+V，F活塞顶面积，F——1D2exhehh4X——活塞位移，x——R力(1X——活塞位移，x——R力(1-cosa)+—(1-cos2a)4平均压缩多变指数膨胀平均多变指数，取勺——1.18排气终点压力，取p——I.ip5r"0h——当量余隙高度h=-L-，n七——1.41-1^n——标定转速当a——360°CA时，取p——p+(0.45平均压缩多变指数膨胀平均多变指数，取勺——1.18排气终点压力，取p——I.ip5r"0p——75bar，p——p£叮p——最高爆发压力(一般自己选择)zC，膨胀行程a——380口540°CAp——p(匕)n-p0——p(^^)n-p——p(P^e)n-p(bar)gzVzV0zx+h0最高爆发压力取p——75bar并选定p出现在a——370。以处V——膨胀始点的气缸容积，V=pVP——初期膨胀比取p——1.635，Vb——膨胀过程中活塞处于任意位置的气缸容积"FhD，排气行程a——540口720OCAp——p-1——1.15p-1(bar)p2,往复惯性力p0”J

cos(a+P)cos2an+人—cosPCOS3Pbar-mmPj—fR2hhm}—往复惯性力，m=m'+m1m'—活塞组(含销、环、销挡圈，活塞)的质量，m'=1.336Kgm1——连杆组换算到小头孔中心的代替质量，m1=0.502Kgp1——连杆摆角p=arc(sin(Asina))k-一一曲柄连杆比，入R3,作用在活塞销上总作用力pbarp=p+p4,总作用力p在曲柄连杆机构的分解与传递活塞侧压力p=pp，连杆力p=工nglcosP曲柄切向力t=ps3(+B)曲柄径向力co%K=p胃)各缸切向力之间的关系各缸扭矩曲轴主轴颈，曲柄销所受的切向力及扭矩

t=r(oc)1t=t(180°+a)TOC\op——75bar，p——p£叮cos(a+P)cos2an+人—cosPCOS3PbarbarK=p胃)各缸切向力之间的关系各缸扭矩曲轴主轴颈(承)承受的切向力及扭矩主轴颈号所受切向力(bar)所受扭矩(nm)Z1Z2Z3Z4Z5‘Z1=0t=tt=t+1t=t+1t=t+1M=0MZ'=1件2MZ4/Mz5=『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(nm)q1tt=Tqi2mMM=1q12q2tt=七+2MMMM=M+—^=-q3tt=t+t+了………MM=M+M+项q4tt=t+t+t+-^041232————MM=M+M+M+—^4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。YM=▼M(^^)i=1顼……平均扭矩：m=与厂k—算点数指示功率的计算N=M^n(kW)i9549.3有效功率的计算N=Nn(kW)n--一机械效率取n=0.85绘制单缸扭矩及合成扭矩的曲线图。曲柄销及轴承负荷的计算p=』t2+(k-k)2=』t-Z2(bar)Z=k-krlk,——连杆换算到大头孔中心的质量七产生的离心力7mR®2k=―am=1.359Kghpg的方向角91=arcLg方向角通式：9=(1-Z神0。+Z二9|Z|#|z|口『I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、磨损图主轴颈及主轴承负荷的计算495柴油机平衡块的布置简图置

已知：A,曲柄销质量m=495柴油机平衡块的布置简图置已知：A,曲柄销质量ki单个曲柄上除去主轴颈重叠部分质量为mk2mk2=1.149Kg，其质心至主轴颈中心距离曲轴上单个平衡块的质量颈中心距离r=55.9mm(1)第一主轴颈负荷pP=32.3mmmp=1.616Kg，平衡块质心至主轴”Z1P=32.3mmmp=1.616Kg，平衡块质心至主轴第一主轴颈受力分析连杆大头与曲拐不平衡质量产生的离心惯性力合力为kr,m(m+m)Tk=—R①2=——k1Rs2=k+k(bar)hh整个曲拐的换算质量m=m+m'=m+2Pmkgk2kiRk:mk整个平衡块质量的离心惯性力*Pk二一pr①2(bar)k=k(bar)pFPpip124hk1此pzz1J(k+—i—£)+(L)2-—.(2k+k-k)2+12\p12222''p11r1(2)第二主轴颈负荷pz2pZ2(I-92+(!-孚=!如―顷+(匕―冬(3)第三主轴颈负荷p(4)第四主轴颈负荷pZ4(十*)2+(-1)$(k-k)(6)绘制第一、三主轴颈极坐标负荷图及磨损图。F5匕1i动力学计算结果速度极值及其转角当转角A：81.09度时取最大速度值为：17