曲及剪应力。此外，在环槽及裙部还有较大的磨损。为适应机械负荷，设计活塞时要求各处有合适的壁厚和合理的形状，即在保证足够的强度刚度前提下，结构要尽量简单轻巧，截面变化处的过渡要圆滑，以减少应力集中。二活塞的热负荷活塞。则最大拉伸应力为杆身的压缩与纵向弯曲应力杆身承受的压缩力最大值发生在做功行程中最大燃气作用力时，并可认为是在上止点，最大压缩力为连杆承受最大压缩力时，杆身中间断面产生纵向弯曲。此时连杆在摆动平面内的弯曲，可认为连杆两端为铰支，长度为在垂直摆动平面内的弯曲可认为杆身两端为固定支点，长度为，因此在摆动平面内的合成应力为式中系数，对于常用钢材，，取计算断面对垂直于摆动平面的轴线的惯性矩，。图作用在机构上的力和力矩连杆作用力的方向规定如下使连杆受压时为正号，使连杆受拉时为负号缸壁的侧向力的符号规定为当侧向力所形成的反扭矩与曲轴旋转方向相反时，侧向力为正值，反之为负三活塞上的总作用力分解与传递如图所示，首先，将分解成两个分力沿连杆轴线作用的力，和把活塞压向气缸壁的侧向力，其中沿连杆的作用力为而侧向力为算得往复直线运动部分的质量。二作用在活塞上的总作用力由前述可知，在活塞销中心处，同时作用着气体作用力和往复惯性力，由于作用力的方向都沿着中心线，故只需代数相加，即可求得合力做往复直线运动的。它们的质量可以看作是集中在活塞销中心上，并以表示，为汽缸直径。质量与换算到连杆小头中心的质量之和，称为往复运动质量，即。由上述换算方法计形，分别计算出各段连杆重量和它的重心位置，再按照索多边形作图法，求出整个连杆的重心位置以及折算到连杆大小头中心的重量和，如图所示图往复直线运动部分的质量活塞包括活塞上的零件是沿气缸中心。其中，连杆长度，为连杆重心至小头中心的距离。由条件可得下列换算公式用平衡力系求合力的索多边形法求出重心位置。将连杆分成若干简单的几何图代换后的质量系统与原来的质量系统在力学上等效，必须满足下列三个条件连杆总质量不变，即。连杆重心的位置不变，即。连杆相对重心的转动惯量不变，即零件的质量用两个换算质量和来代换，并假设是集中作用在连杆小头中心处，并只做往复运动的质量是集中作用在连杆大头中心处，并只沿着圆周做旋转运动的质量，如图所示图连杆质量的换算简图为了保证此时压力角，取。表气压力计算结果四个冲程进气终点压缩终点膨胀终点排气终点连杆质量的换算连杆是做复杂平面运动的零件。为了方便计算，将整个连杆包括有关附属终点压力排气终点压力注平均压缩指数取压缩比，平均膨胀指数取最大爆发压力取零件的运动质量，以便进步计算它们在运动中所产生的惯性力。表缸内绝对压力计算结果四个冲程终点压力计算公式计算结果进气终点压力压缩终点压力膨胀质量的分布。加速度从运动学中已经知道，现在需要知道质量分布。实际机构质量分布很复杂，必须加以简化。为此进行质量换算。机构运动件的质量换算质量换算的原则是保持系统的动力学等效性。质量换算的目的是计算，，对于缸内绝对压力，在发动机的四个冲程中，计算结果如表所示，由式计算气压力如表所示。机构的惯性力惯性力是由于运动不均匀而产生的，为了确定机构的惯性力，必须先知道其加速度和力缸内绝对压力大气压力活塞直径，。由于活塞直径是定的，活塞上的气体作用力取决于活塞上下两面的空间内气体压力差，对于四冲程发动机来说，般取的相关数据参照风冷柴油机，如附表所示。气缸内工质的作用力作用在活塞上的气体作用力等于活塞上下两面的空间内气体压力差与活塞顶面积的乘积，即式中活塞上的气体作用杆机构的力分为缸内气压力运动质量的惯性力摩擦阻力。由于摩擦力的数值较小且变化规律很难掌握，受力分析时把摩擦阻力忽略不计，因此主要研究气压力和运动质量惯性力变化规律对机构构件的作用。计算过程中所需因此，活塞加速度也可以视为两个简谐运动加速度之和，即由与两部分组成。活塞连杆机构中的作用力作用于活塞连杆因此，活塞加速度也可以视为两个简谐运动加速度之和，即由与两部分组成。活塞连杆机构中的作用力作用于活塞连杆机构的力分为缸内气压力运动质量的惯性力摩擦阻力。由于摩擦力的数值较小且变化规律很难掌握，受力分析时把摩擦阻力忽略不计，因此主要研究气压力和运动质量惯性力变化规律对机构构件的作用。计算过程中所需的相关数据参照风冷柴油机，如附表所示。气缸内工质的作用力作用在活塞上的气体作用力等于活塞上下两面的空间内气体压力差与活塞顶面积的乘积，即式中活塞上的气体作用力缸内绝对压力大气压力活塞直径，。由于活塞直径是定的，活塞上的气体作用力取决于活塞上下两面的空间内气体压力差，对于四冲程发动机来说，般取，，对于缸内绝对压力，在发动机的四个冲程中，计算结果如表所示，由式计算气压力如表所示。机构的惯性力惯性力是由于运动不均匀而产生的，为了确定机构的惯性力，必须先知道其加速度和质量的分布。加速度从运动学中已经知道，现在需要知道质量分布。实际机构质量分布很复杂，必须加以简化。为此进行质量换算。机构运动件的质量换算质量换算的原则是保持系统的动力学等效性。质量换算的目的是计算零件的运动质量，以便进步计算它们在运动中所产生的惯性力。表缸内绝对压力计算结果四个冲程终点压力计算公式计算结果进气终点压力压缩终点压力膨胀终点压力排气终点压力注平均压缩指数取压缩比，平均膨胀指数取最大爆发压力取此时压力角，取。表气压力计算结果四个冲程进气终点压缩终点膨胀终点排气终点连杆质量的换算连杆是做复杂平面运动的零件。为了方便计算，将整个连杆包括有关附属零件的质量用两个换算质量和来代换，并假设是集中作用在连杆小头中心处，并只做往复运动的质量是集中作用在连杆大头中心处，并只沿着圆周做旋转运动的质量，如图所示图连杆质量的换算简图为了保证代换后的质量系统与原来的质量系统在力学上等效，必须满足下列三个条件连杆总质量不变，即。连杆重心的位置不变，即。连杆相对重心的转动惯量不变，即。其中，连杆长度，为连杆重心至小头中心的距离。由条件可得下列换算公式用平衡力系求合力的索多边形法求出重心位置。将连杆分成若干简单的几何图形，分别计算出各段连杆重量和它的重心位置，再按照索多边形作图法，求出整个连杆的重心位置以及折算到连杆大小头中心的重量和，如图所示图往复直线运动部分的质量活塞包括活塞上的零件是沿气缸中心做往复直线运动的。它们的质量可以看作是集中在活塞销中心上，并以表示，为汽缸直径。质量与换算到连杆小头中心的质量之和，称为往复运动质量，即。由上述换算方法计算得往复直线运动部分的质量。二作用在活塞上的总作用力由前述可知，在活塞销中心处，同时作用着气体作用力和往复惯性力，由于作用力的方向都沿着中心线，故只需代数相加，即可求得合力三活塞上的总作用力分解与传递如图所示，首先，将分解成两个分力沿连杆轴线作用的力，和把活塞压向气缸壁的侧向力，其中沿连杆的作用力为而侧向力为图作用在机构上的力和力矩连杆作用力的方向规定如下使连杆受压时为正号，使连杆受拉时为负号缸壁的侧向力的符号规定为当侧向力所形成的反扭矩与曲轴旋转方向相反时，侧向力为正值，反之为负值。当时，根据正弦定理，可得求得将分别代入式式，即得连杆力，侧向力。本章小结本章首先分析了活塞连杆机构的运动情况，重点分析了活塞的运动，在此基础上分析了每个工作过程的气体压力变化情况，进步推导出各过程气体力的理论计算公式，进行了机构中运动质量的换算。车辆与动力工程学院毕业设计说明书第章活塞组的设计活塞的设计活塞组包括活塞活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件，它们是发动机中工作条件最严酷的组件。发动机的工作可靠性与使用耐久性，在很大程度上与活塞组的工作情况有关。活塞的工作条件和设计要求活塞的机械负荷在发动机工作中，活塞承受的机械载荷包括周期变化的气体压力往复惯性力以及由此产生的侧向作用力。在机械载荷的作用下，活塞各部位了各种不同的应力活塞顶部动态弯曲应力活塞销座承受拉压及弯曲应力环岸承受弯曲及剪应力。此外，在环槽及裙部还有较大的磨损。为适应机械负荷，设计活塞时要求各处有合适的壁厚和合理的形状，即在保证足够的强度刚度前提下，结构要尽量简单轻巧，截面变化处的过渡要圆滑，以减少应力集中。二活塞的热负荷活塞。则最大拉伸应力为杆身的压缩与纵向弯曲应力杆身承受的压缩力最大值发生在做功行程中最大燃气作用力时，并可认为是在上止点，最大压缩力为连杆承受最大压缩力时，杆身中间断面产生纵向弯曲。此时连杆在摆动平面内的弯曲，可认为连杆两端为铰支，长度为在垂直摆动平面内的弯曲可认为杆身两端为固定支点，长度为，因此在摆动平面内的合成应力为式中系数，对于常用钢材，，取计算断面对垂直于摆动平面的轴线的惯性矩，。将式改为式中连杆系数，则摆动平面内的合成应力为同理，在垂直于摆动平面内的合成应力为车辆与动力工程学院毕业设计说明书将式改成式中连杆系数，。则在垂直于摆动平面内的合成应力为和的许用值为，所以校核合格。连杆杆身的安全系数连杆杆身所受的是非对称的交变循环载荷，把或看作循环中的最大应力，看作是循环中的最小应力，即可求得杆身的疲劳安