曲柄连杆机构
一、功用与组成
曲柄连杆机构的功用是:将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能,再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
曲柄连杆机构由以下三部分组成:
1.机体组主要包括气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫等不动件。
2.活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件。
3.曲轴飞轮组主要包括曲轴,飞轮和扭转减振器、平衡轴等机构。
二、工作条件及受力分析
曲柄连杆机构是在高温、高压、高速以及有化学腐蚀的条件下工作的。在发动机作功时,气缸内的更高温度可达2500k以上,更高压力可达5MPa~9MPa,现代汽车发动机更高转速可达3000r/min~6000r/min,则活塞每秒钟要行经约100~200个行程,可见其线速度是很大的。此外,KTA50-G16康明斯发电机,与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖,活塞等)还将受到化学腐蚀。
由于曲柄连杆机构是在高压下作变速运动,因此它在工作时的受力情况是很复杂的。在此只对受力情况作一简单分析。
曲柄连杆机构受的力主要有气体压力,往复惯性力,旋转运动件的离心力以及相对运动件接触表面的摩擦力。
(一)气体压力
在工作循环中,气缸内气体压力是不断变化的。作功行程压力更高,其瞬间更高压力机可达3MPa~5MPa柴油机可达5MPa~9MPa,这意味着作用在曲柄连杆机构上的瞬间冲击力可达数万牛顿(N)。下面分析各机件作功行程的受力情况。
气体压力对气缸盖和活塞顶作用有大小相等,方向相反的力,分别用集中力P′p,和Pp表示。作用力Pp经活塞传到活塞销上,分解为Np和Sp两个力。Np垂直于气缸壁,它使活塞的一个侧面压向气缸壁,称为侧压力。该力以O为支点形成一个与曲轴转向相反的力矩M′p有使发动机向左翻倒的倾向,故被称为翻倒力矩。力Sp通过活塞销推压连杆,并沿连杆方向传到曲柄销上,使曲柄销处受压。Sp又可分解为沿曲轴方向的法向力Rp和垂直于曲柄方向的切向力Tp。力Rp使曲轴主轴颈处受压并使曲轴弯曲;力Tp除了也具有力Rp的类似作用外,它以曲柄半径为力臂产生的扭矩M还可使曲轴扭转变形,但也正是此扭矩能够对外输出动力,因而它是分解后一有效的力。
依此法分析,气体压力较小的压缩冲程的受力状况。进、排气行程气体压力很小,可以忽略。
综上所述,气体压力使气缸盖承受向上的推力,活塞顶承受向下的椎力、活塞侧面与气缸。








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一、电磁感应
我们知道,一切物体都是由分子组成,分子由原子组成,原子又由原子核和在它周围旋转的电子组成。原子核带的是正电荷,电子带的是负电荷,互相吸引,并且电荷数量是相等的,故原子对外不呈现电性。
取一根直导体,导体在磁场中作“切割”磁感应线的运动时,导体中就会产生感应电动势。这是因为导体在磁场内作“切割”磁感应线运动时,导体的正电荷、自由电子将以同样的速度在磁场内运动,磁场对运动电荷产生作用力,作用力的方向由左手定则判定,因此正电荷由导体b端移向a端,自由电子由导体的a端移向b端。结果b端聚集了电子而带负电,a端少了电子而带正电,使导体两端产生一定的电位差,即导体中产生感应电动势。(这相当于发电机处于匀速运转状态)。当接通外电路时,电路中便会形成感应电流。(这相当于发电机处于运转供电状态)。
感应电动势的方向,可由右手定则来决定:即将右手掌放平,大拇指与四指垂直,以掌心迎向磁感应线,大拇指指向导体运动的方向,则四指的方向便是感应电动势的方向。直导体中感应电动势的大小则与磁感应强度B、导体运动速度v及导体长度L成正比,当导体运动的方向与磁场方向平行时,导体中不产生感应电动势。

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