发动机动力学课件
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29
30
31
传动方式图例
32
每缸4气门排列方式
每缸4气门驱动方式
33
常用气门顶置配气机构的类型 •气门顶置，下置凸轮轴（OHV） •气门顶置，上置凸轮轴（OHC） •气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC） •气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）
34
4 曲轴飞轮组（曲轴、飞轮、减振器）
44
45
正置式（中心式）曲柄机构
• 特征参数曲柄连杆比λ • 中心曲柄连杆的几何特性完全
由特性参数曲柄连杆比λ＝ r / l 确定，其中 r 为曲柄半径， 即曲轴主轴颈轴线到连杆轴颈 或曲柄销轴线的距离， l 为连 杆长度，即连杆大小头孔轴线 的距离。 • 汽车发动机曲柄连杆比λ＝ 0.26-0.31
一、曲轴飞轮组的组成
皮带轮
扭转减振器
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
35
桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组
36
气缸排列型式
37
气缸排列型式（续）
38
常见气缸的排列形式 （1） 直列式：多用于六缸以下的发动机。 （2）V型式：它缩短了发动机的长度和高 度，多用于八缸以上的发动机。 （3）对置式：是V型的特殊形式。
51
活塞销的正偏置和曲轴的正偏置
• 一般用于柴油机。
•
柴PP的NN油磨m较a机损x大，的，，改做将为善功活降活冲塞低塞程销最和孔P大m缸（主ax套较或推主大者力推，气力故缸面
中心线）布置向次推力面一侧
（叫作正偏置）。
• 压缩冲程时，次推力面的侧向推 力将有所增大，但其绝对值本身 较小，增大一点无所谓。达到均 匀气缸两侧磨损的效果。
• 4、汽车发动机的噪声排放指标日益严格， 结合动力学计算的减振降噪技术日益重要
4
往复活塞式内燃机的特征
•往复活塞式内燃机的特征之一是运转的不均匀性。 单缸机总转矩图
5
本课程研究内容
发动机（这里主要指内燃机）动力学，主要研究内燃机在稳定 工况下，其曲柄连杆机构的运动规律和受力情况，以及这些 力对内燃机平衡性和振动的影响。
0
11
12
零部件强度校核
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
教学安排
• 学时安排：
1. 课堂教学22学时 2. 上机计算10学时
• 成绩评定：
1. 笔试成绩70%，平时成绩30%
• 教材：
• 内燃机动力学 张保成等 著 国防工业出版社
• 参考书目：
1. 内燃机动力学
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 48
偏置式曲柄连杆机构
• 曲轴正偏置
• 如图所示，其特点是气缸中心线 垂直于曲轴的回转轴线，但不通 过曲轴的回转中心，气缸中心线 与曲轴的回转轴线有一偏移量。 （向回转方向的偏移为正偏置）
• 这种曲柄连杆机构可以减少膨胀 行程中活塞与气缸壁间的最大侧 压力，使活塞在膨胀行程与压缩 行程时，作用在气缸壁两侧的侧 压力大小比较均匀。
郑启ຫໍສະໝຸດ Baidu主编
2. 车辆发动机动力学 汪长明主编
23
主要内容
1. 发动机的动力学分型 2. 曲柄连杆运动学 3. 曲柄连杆机构动力学 4. 输出扭矩及曲轴回转不均匀度 5. 轴颈和轴承负荷 6. 发动机的平衡、振动及减振
24
绪论 发动机的动力学分型
• 0.1正置式曲柄连杆机构 • 0.2 偏置式曲柄连杆机构 • 0.3主副连杆式曲柄两杆机构
25
内燃机整体结构介绍
内燃机：将燃料燃烧时产生的热能转变 为活塞往复运动的机械能，再转变为曲 轴旋转运动而对外输出动力。
26
内燃机结构： 1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气 缸垫---不动件
27
2、活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆------运动件
28
3、配气机构组： 由气门组件、配气凸轮、传动机构-----运动件
6
内燃机三大经典计算：
1. 工作工程计算
2. 动力学计算
3. 零部件强度校核计算
下止点
上止点
下止点
进气行程
压缩行程
燃烧膨胀行程
排气行程
上止点
气 缸 压 力
0
180
360
540
720
曲轴转角 / (º)CA
p—φ 压力示功图 p—φ diagram
7
p－V压力示功图
8
9
10
曲柄连杆机构动力学计算
• 不能用于正反转发动机。
52
活塞销负偏置 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一 面（图示左侧）偏移1mm～2mm。 2、作用：使活塞从压缩行程到作功行程柔和 地从气缸的一边过渡到另一边，减轻活塞换 向时对气缸壁的敲击。
曲轴正偏置曲柄连杆机4构9
活塞销正偏置
曲轴正偏置 活塞销负偏置
50
偏置式曲柄连杆机构的特征参数
• 曲柄连杆比：
• 偏心率： r / l
k(或者 ) e / r
• 6120Q柴油机e=+1.0mm • BJ492QA汽油机e=-1.5mm • EQ6100Q汽油机e=-1.6mm • CA6102Q汽油机e=-1.0mm
46
正置式（中心式）曲柄机构
• 内燃机设计中三大参数：
• S/D=0.8-1.3（行程/缸径） • λ＝ r / l=0.26-0.31（曲柄连
杆比） • L0/D=1.14-1.50（缸心距/缸
径） • 三大参数的选取
47
常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 43
正置式（中心式）曲柄机构
• 曲柄连杆机构由活塞和活塞销 A 、连杆AB、曲柄或曲轴 BO 以及气缸 C 、主轴承 O 构成。
• 它在内燃机中的作用是把活塞 的往复运动转化为曲轴的旋转 运动。
• 其特点是活塞销运动轨迹与曲 轴轴线相交，这种机构最为简 单，加工容易。
39
结构简单、加工 容易，但发动机 长度和高度较大。
缩短了机体的长度和高度， 增加了刚度，减轻了发动 机的重量；形状复杂，加 工困难。六缸以上发动机 使用
40
高度小，总体布置 方便。轿车中应用 不多
对置气缸式发动机 41
曲柄连杆的基本型式
42
常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
发动机动力学
西华大学 交通与汽车工程学院
主讲：童 勇
1
引论
• 1、汽车发动机的噪声源有哪些？
一是内燃机整体在支承上的振动引起的噪声 二是进、排气系统的气体动力噪声 三是内燃机本身的机械噪声
2
• 2、 “电动蛙式夯土机”的工作原理是什么？ 为什么内燃机要加装平衡重?
电动蛙式夯土机
快速冲击夯 3
• 3、195单缸柴油机的飞轮和495柴油机的飞 轮相比哪个更大？为什么？
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传动方式图例
32
每缸4气门排列方式
每缸4气门驱动方式
33
常用气门顶置配气机构的类型 •气门顶置，下置凸轮轴（OHV） •气门顶置，上置凸轮轴（OHC） •气门顶置，双摇臂，上置凸轮轴（OHV/OHC） •气门顶置，上置双凸轮轴（OHV/DOHC）
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4 曲轴飞轮组（曲轴、飞轮、减振器）
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正置式（中心式）曲柄机构
• 特征参数曲柄连杆比λ • 中心曲柄连杆的几何特性完全
由特性参数曲柄连杆比λ＝ r / l 确定，其中 r 为曲柄半径， 即曲轴主轴颈轴线到连杆轴颈 或曲柄销轴线的距离， l 为连 杆长度，即连杆大小头孔轴线 的距离。 • 汽车发动机曲柄连杆比λ＝ 0.26-0.31
一、曲轴飞轮组的组成
皮带轮
扭转减振器
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
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桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组
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气缸排列型式
37
气缸排列型式（续）
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常见气缸的排列形式 （1） 直列式：多用于六缸以下的发动机。 （2）V型式：它缩短了发动机的长度和高 度，多用于八缸以上的发动机。 （3）对置式：是V型的特殊形式。
51
活塞销的正偏置和曲轴的正偏置
• 一般用于柴油机。
•
柴PP的NN油磨m较a机损x大，的，，改做将为善功活降活冲塞低塞程销最和孔P大m缸（主ax套较或推主大者力推，气力故缸面
中心线）布置向次推力面一侧
（叫作正偏置）。
• 压缩冲程时，次推力面的侧向推 力将有所增大，但其绝对值本身 较小，增大一点无所谓。达到均 匀气缸两侧磨损的效果。
• 4、汽车发动机的噪声排放指标日益严格， 结合动力学计算的减振降噪技术日益重要
4
往复活塞式内燃机的特征
•往复活塞式内燃机的特征之一是运转的不均匀性。 单缸机总转矩图
5
本课程研究内容
发动机（这里主要指内燃机）动力学，主要研究内燃机在稳定 工况下，其曲柄连杆机构的运动规律和受力情况，以及这些 力对内燃机平衡性和振动的影响。
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零部件强度校核
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教学安排
• 学时安排：
1. 课堂教学22学时 2. 上机计算10学时
• 成绩评定：
1. 笔试成绩70%，平时成绩30%
• 教材：
• 内燃机动力学 张保成等 著 国防工业出版社
• 参考书目：
1. 内燃机动力学
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 48
偏置式曲柄连杆机构
• 曲轴正偏置
• 如图所示，其特点是气缸中心线 垂直于曲轴的回转轴线，但不通 过曲轴的回转中心，气缸中心线 与曲轴的回转轴线有一偏移量。 （向回转方向的偏移为正偏置）
• 这种曲柄连杆机构可以减少膨胀 行程中活塞与气缸壁间的最大侧 压力，使活塞在膨胀行程与压缩 行程时，作用在气缸壁两侧的侧 压力大小比较均匀。
郑启ຫໍສະໝຸດ Baidu主编
2. 车辆发动机动力学 汪长明主编
23
主要内容
1. 发动机的动力学分型 2. 曲柄连杆运动学 3. 曲柄连杆机构动力学 4. 输出扭矩及曲轴回转不均匀度 5. 轴颈和轴承负荷 6. 发动机的平衡、振动及减振
24
绪论 发动机的动力学分型
• 0.1正置式曲柄连杆机构 • 0.2 偏置式曲柄连杆机构 • 0.3主副连杆式曲柄两杆机构
25
内燃机整体结构介绍
内燃机：将燃料燃烧时产生的热能转变 为活塞往复运动的机械能，再转变为曲 轴旋转运动而对外输出动力。
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内燃机结构： 1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气 缸垫---不动件
27
2、活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆------运动件
28
3、配气机构组： 由气门组件、配气凸轮、传动机构-----运动件
6
内燃机三大经典计算：
1. 工作工程计算
2. 动力学计算
3. 零部件强度校核计算
下止点
上止点
下止点
进气行程
压缩行程
燃烧膨胀行程
排气行程
上止点
气 缸 压 力
0
180
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720
曲轴转角 / (º)CA
p—φ 压力示功图 p—φ diagram
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p－V压力示功图
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曲柄连杆机构动力学计算
• 不能用于正反转发动机。
52
活塞销负偏置 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一 面（图示左侧）偏移1mm～2mm。 2、作用：使活塞从压缩行程到作功行程柔和 地从气缸的一边过渡到另一边，减轻活塞换 向时对气缸壁的敲击。
曲轴正偏置曲柄连杆机4构9
活塞销正偏置
曲轴正偏置 活塞销负偏置
50
偏置式曲柄连杆机构的特征参数
• 曲柄连杆比：
• 偏心率： r / l
k(或者 ) e / r
• 6120Q柴油机e=+1.0mm • BJ492QA汽油机e=-1.5mm • EQ6100Q汽油机e=-1.6mm • CA6102Q汽油机e=-1.0mm
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正置式（中心式）曲柄机构
• 内燃机设计中三大参数：
• S/D=0.8-1.3（行程/缸径） • λ＝ r / l=0.26-0.31（曲柄连
杆比） • L0/D=1.14-1.50（缸心距/缸
径） • 三大参数的选取
47
常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
A）正置式 b）偏置式 c）主副连杆式 43
正置式（中心式）曲柄机构
• 曲柄连杆机构由活塞和活塞销 A 、连杆AB、曲柄或曲轴 BO 以及气缸 C 、主轴承 O 构成。
• 它在内燃机中的作用是把活塞 的往复运动转化为曲轴的旋转 运动。
• 其特点是活塞销运动轨迹与曲 轴轴线相交，这种机构最为简 单，加工容易。
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结构简单、加工 容易，但发动机 长度和高度较大。
缩短了机体的长度和高度， 增加了刚度，减轻了发动 机的重量；形状复杂，加 工困难。六缸以上发动机 使用
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高度小，总体布置 方便。轿车中应用 不多
对置气缸式发动机 41
曲柄连杆的基本型式
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常见曲柄连杆型式
a ）中心曲柄连杆机构 b ）偏心曲柄连杆机构c）关节曲柄连杆机构
发动机动力学
西华大学 交通与汽车工程学院
主讲：童 勇
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引论
• 1、汽车发动机的噪声源有哪些？
一是内燃机整体在支承上的振动引起的噪声 二是进、排气系统的气体动力噪声 三是内燃机本身的机械噪声
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• 2、 “电动蛙式夯土机”的工作原理是什么？ 为什么内燃机要加装平衡重?
电动蛙式夯土机
快速冲击夯 3
• 3、195单缸柴油机的飞轮和495柴油机的飞 轮相比哪个更大？为什么？