课程设计说明书
做的指示功Wi，数值由对示功图积分后求得的面积来表示：
Wi??VzVbPb?V1.35b?VX??1.35?dVX??VcvvaPa?Va1.30?Vx??1.30?dVx （1-6）
其中： Pa=0.09MPa; Pb=0.55MPa;Vc= Vz=0.045L; Vb= Va =0.45L 将上述数值代入得：Wi=573J 则汽油机平均有效压力：
pme?Wi*?mVs?0.996MPa
Pe? （1-7）
=81kWpme?Vs?i?n30? （1-8）
与前面计算的结果大致一样，在±2%以内，故上面选取的参数和以后的相关计算在满足制造的同时能够前后一致。
2.3发动机运动学计算
在往复活塞式内燃机中基本上采用三种曲柄连杆机构：中心曲柄连杆机构，偏心曲柄连杆机构和关节曲柄连杆机构。其中中心曲柄连杆机构应用最广泛。本次设计选择中心曲柄连杆机构。
参考发动机设计可知，??1/3～1/5，车用发动机多用小连杆，初选??1/4。则连杆长度L=r/??166mm。
活塞位移：
???X?r??1?cos????1?cos2???4??
（1-9）
?=1/4，r—为曲轴半径， r?83/2?41.5mm
经计算后X-α图如下图4所示：
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活塞位移(m)9080706050403020100-100100200300400角度(。)500600700800图4 X-α图
活塞速度：
???V?r??sin??sin2??2?? （1-10） ??n?30,n?5421r/min,r?0.042m
3020V(m/s)100-10-20-30角度(。)0100200300400500600700800图5 V-α图
活塞加速度：
a???r?cos????cos2??2
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20000 15000 10000 5000 0 0100200-5000 -10000 -15000
活塞加速度(m/s2)300400500600700800角度(。)图6 a-α图
连杆式做复合平面运动，即其运动是由随活塞的往复运动以及绕活塞销的摆动合成。连杆相对于气缸中心的摆角：
??arcsin??sin?? （1-11）
连杆运动规律（。角度。图7 连杆运动规律
2.4发动机动力学计算
首先质量转换，沿气缸轴线作直线运动的活塞组零件，可以按质量不变的原则简单相加，并集中在活塞销中心。
mp??mpi
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粗略计算，将活塞看做薄壁圆：
mp?4D???2??D?L?H2? （1-12）
其中D=83mm，L为活塞厚度L=8mm，活塞材料为共晶铝合金：ρ=2.7g/cm3，H为活塞高度H=（0.8~1.0）D=74.7mm。得mp?215g
匀速旋转的曲拐质量，可以按产生离心力不变的原则换算，并集中在曲柄销的中心。
mc??mriir （1-13）
做平面运动的连杆组，根据动力学等效性的质量，质心和转动惯量守恒三原则进行质量换算。3个条件决定三个未知数，可用位于比较方便的位置上即连杆小头，大头和质心处三个质量来代替连杆。实际结果表明m与m2、m相比很小，为简化受力分析，常用集中在连杆小头和大头的2个质量代替连杆。
m1?mL?L?L2?LmLL2L·31 （1-14）
m2? （1-15）
往复质量：
mj?mp?m1 （1-16）
旋转质量：
mY?mc?m2 （1-17）
mj=215+300=515g
作用在活塞销中心的力，是Fg和Fj的合力，Fg为气体作用力，Fj为往复惯性力。 （1）气体力
Fg??D2?P?P0?4?3.14?83??P?0.1013?24 （1-18）
P—活塞顶上的压力，PO--活塞背压
根据气缸内压力与曲轴转角α的关系，应用EXCEL求解相关数据（数据记录在附录中）作出下图8。
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700006000050000400003000020000100000-100000200400角度(。)600气体力Pg(N)800图8 气体作用力图
（2）惯性力 往复惯性力：
Fj在机构中的传递情况与Fg很相似，Fj也使机构受负荷，也产生转矩和倾覆力矩，由于Fj对汽缸盖没有作用，所以它不能在机内自行抵消，是向外表现的力，需要由轴承承受。则由于活塞和连杆小头的往复运动而引起的往复惯性力Fj 的大小：Fj和曲轴转角α满足下列关系式，即
Fj??mj?a??0.380?r?2?cos???cos?2??? （1-19）
应用EXCEL求解相关数据（数据记录在附录中）作出下图9
60004000往返惯性力Fj20000-20000-4000-6000-8000-10000角度(。)200400600800往返惯性力Fj图9 往复惯性力
（3）旋转惯性力
Fr=mrrω2，当曲轴角速度不变时，Fr大小不变，其方向总是沿着曲轴半径向外。如
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