汽車各個系統(tǒng)理論力學分析

1、汽車大作業(yè)一、靜力學：（一）、汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理1、制動系統(tǒng) 概述： A. 汽車制動系統(tǒng)是指，對汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對其進行一定程度的強制制動的一系列專門裝置。 B. 汽車制動系統(tǒng)一般包括行車制動裝置和停車制動裝置兩套獨立的裝置。其中行車制動裝置是由駕駛員用腳來操縱的，故又稱腳制動裝置。停車制動裝置是由駕駛員用手操縱的，故又稱手制動裝置。 行車制動裝置的功用是使正在行駛中的汽車減速或在最短的距離內(nèi)停車。而停車制動裝置的功用是使已經(jīng)停在各種路面上的汽車保持不動。 C. 按照制動能源情況，制動系還可分為人力制動系、動力制動系、和伺服制動系等3種。人力制動系以駕駛員的體力

2、作為制動能源；動力制動系以發(fā)動機動力所轉(zhuǎn)化的氣壓或液壓作為制動能源；而伺服制動系則是兼用人力和發(fā)動機動力作為制動能源。D. 按照制動能量的傳遞方式，制動系又可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁式等到幾種。E. 制動系統(tǒng)的組成（如下圖）：1.前輪盤式制動器 2.制動總泵 3.真空助力器 4.制動踏板機構(gòu) 5.后輪鼓式制動器 6.制動組合閥 7.制動警示燈 F. 目前，種類汽車所使用的制動器都是摩擦制動器，也就是阻止汽車運動的制動力矩來源于固定元件和旋轉(zhuǎn)工作表面之間的摩擦，即將汽車運動的動能轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的熱能。 形式分類及其原理說明汽車制動（剎車）器主要有鼓式制動器和盤式（碟式）制動器。鼓式剎車是

3、一種傳統(tǒng)的制動方式，其工作原理可以很形象地用一只杯子來形容：剎車鼓（制動鼓）就像杯子，當將五個手指伸入旋轉(zhuǎn)的杯子時，手指就是剎車片（即制動蹄）,只要將五指向外一張，摩擦杯子內(nèi)壁，轉(zhuǎn)動中的杯子就會停止旋轉(zhuǎn)。鼓式制動器的組成，簡單點說，是由制動油泵,活塞，剎車片（制動蹄）和鼓室組成。剎車時由制動分泵的高壓剎車油推動活塞，對兩片半月形的制動蹄片施加作用力,使其壓緊鼓室內(nèi)壁,靠摩擦力阻止剎車鼓轉(zhuǎn)動從而達到制動效果。原理：當我們用腳踩下制動踏板時，人為的能量由液壓機構(gòu)傳遞給制動蹄片，使其向外張開擠壓制動鼓，使制動鼓與制動蹄片之間會發(fā)生強烈的摩擦，從而產(chǎn)生如圖的兩個方向相反的制動器制動力合力，合成一個與車

4、輪旋轉(zhuǎn)方向相反的力偶，從而達到制動的效果。鼓式制動器原理圖如下盤式（碟式）制動器其工作原理可用一只碟子來形容，當用拇指和食指捏住旋轉(zhuǎn)的碟子時，碟子就會停止旋轉(zhuǎn)汽車上的碟式剎車是由剎車油泵，一個與車輪相連的剎車圓盤和圓盤上的剎車卡鉗組成原理：剎車時，高壓剎車油推動制動鉗體內(nèi)的活塞,將制動蹄片壓向剎車盤，使其產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而產(chǎn)生制動效果。盤式制動器可分為定鉗盤式制動器和浮鉗盤式制動器兩種。定鉗盤式制動器示意圖如下：浮鉗盤式制動器示意圖如下：盤式制動原理圖及其受力分析圖如下：上圖說明：通過摩擦墊片與剎車片充分接觸，產(chǎn)生一個與接觸點切線速度方向相反的摩擦力，從而給予剎車盤一個與切線速度相反的加速度

5、，達到減速剎車的作用。 兩種制動器的區(qū)別：項目優(yōu)缺點應(yīng)用鼓式制動器優(yōu)點鼓式制動的主要優(yōu)點是剎車蹄片磨損較少，成本較低，降低維修的費用，且絕對動力遠遠高于盤式制動；有自動剎緊的功能，使剎車系統(tǒng)可以使用較低的油壓，或是使用直徑比剎車碟小很多的剎車鼓。一般應(yīng)用在大型工程車等需要大的制動力車輛上缺點連續(xù)剎車易使剎車片因高溫而產(chǎn)生制動功能熱衰退現(xiàn)象。剎車系統(tǒng)反應(yīng)較慢，剎車的踩踏力道較不易控制，不利于做高頻率的剎車動作盤式制動器的優(yōu)點優(yōu)點盤式制動的主要優(yōu)點是在高速剎車時能迅速制動，散熱效果優(yōu)于鼓式剎車，制動效能的恒定性好，且制動反應(yīng)快，便于安裝像ABS類的高級電子設(shè)備。在連續(xù)踩踏剎車時比較不會造成剎車衰退

6、而使剎車失靈的現(xiàn)象。較為常見，日常生活中的車較多都是盤式剎車缺點盤式剎車的剎車片與剎車盤之間的摩擦面積較鼓式剎車的小，使得絕對制動力小；剎車片磨損較大，致更換、維修頻率可能較高。結(jié)論鼓式制動常用于后輪驅(qū)動；盤式制動常用于前輪驅(qū)動。2、真空助力制動系統(tǒng)原理真空制動助力系統(tǒng)也稱作真空伺服制動系統(tǒng)，伺服制動系是在人力液壓制動的基礎(chǔ)上加設(shè)一套由其他能源提供制動力的助力裝置，使人力與動力可兼用，即兼用人力和發(fā)動機動力作為制動能源的制動系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，因而在動力伺服系統(tǒng)失效時，仍可全由人力驅(qū)動液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動力。主要結(jié)構(gòu)及理論力學分析 如圖1所示為某轎車的

7、真空助力式（直動式）伺服制動系回路圖，它采用了左前輪制動油缸與右后輪制動油缸為一液壓回路、右前輪制動油缸與左后輪制動油缸為另一液壓回路的布置，即為對角線布置的雙回路液壓制動系統(tǒng)。真空助力器氣室與控制閥組合的真空助力器在工作時產(chǎn)生推力，也同踏板力一樣直接作用在制動主缸的活塞推桿上。 其中核心部件真空助力器的工作過程是：在非工作的狀態(tài)下，控制閥推桿回位彈簧將控制閥推桿推到右邊的鎖片鎖定位置，真空單向閥口處于開啟狀態(tài)，控制閥彈簧使控制閥皮碗與空氣閥座緊密接觸，從而關(guān)閉了空氣閥口。此時真空助力器的真空氣室和應(yīng)用氣室分別通過活塞體的真空氣室通道與應(yīng)用氣室通道經(jīng)控制閥腔處相通，并與外界大氣相隔絕。發(fā)動機起

8、動后，發(fā)動機的進氣歧管處的真空度上升，隨之，真空助力器的真空氣室、應(yīng)用氣室的真空度均上升，并處于隨時工作的準備狀態(tài)。當進行制動時，踩下制動踏板，踏板力經(jīng)杠桿放大后作用在控制閥推桿上。首先，控制閥推桿回位彈簧被壓縮，控制閥推桿連同空氣閥柱往前移。當控制閥推桿前移到控制閥皮碗與真空單向閥座相接觸的位置時，真空單向閥口關(guān)閉。此時，助力器的真空氣室、應(yīng)用氣室被隔開。此時，空氣閥柱端部剛好與反作用盤的表面相接觸。隨著控制閥推桿的繼續(xù)前移，空氣閥口將開啟。外界空氣經(jīng)過濾氣后通過打開的空氣閥口及通往應(yīng)用氣室的通道，進入到助力器的應(yīng)用氣室（右氣室），伺服力產(chǎn)生。由于反作用盤的材質(zhì)（橡膠件）有受力表面各處的單位

9、壓強相等的物理屬性要求，使得伺服力隨著控制閥推桿輸入力的逐漸增加而成固定比例（伺服力比）增長。由于伺服力資源的有限性，當達到最大伺服力時，即應(yīng)用氣室的真空度為零時（即一個標準大氣壓），伺服力將成為一個常量，不再發(fā)生變化。此時，助力器的輸入力與輸出力將等量增長；取消制動時，隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移，真空單向閥口開啟后，助力器的真空氣室、應(yīng)用氣室相通，伺服力減小，活塞體后移。就這樣隨著輸入力的逐漸減小，伺服力也將成固定比例（伺服力比）的減少，直至制動被完全解除。（二）、受力分析：制動蹄復(fù)位彈簧的受力分析圖如下：對其受力分析，由于整體受力平衡，得： FT2-FT1=0 (11) 假設(shè)輪子的旋

10、轉(zhuǎn)方向為逆時針，汽車在制動的瞬間時，對摩擦片表面所受的壓力進行分析，受力分析圖如下： 設(shè)弧CD的中心為E，制動鼓對摩擦片的壓力在弧CD上是連續(xù)分布，且所有壓力的方向都是指向弧CD的圓心，在弧CE分布著fb1、fb2、fb3到f0共n個力，在弧DE分布著fa1、fa2、fb3到f0共n個力，其中n趨于正無窮大。由壓力的對稱分布可得： 在弧CE上肯定能找到有且只有一個力與弧ED上一個力的大小相等，因此假設(shè)fb1=fa1,fb2=fa2,fb3=fa3,fb4=fa4到fan-1=fbn-1(這里等號是說大小相等)。 設(shè)fbn-1在X軸和Y軸上的分量分別為fbn-1x和fan-1y, fn-1在X軸

11、和Y軸上的分量分別為fan-1x和fan-1y。 以E點為簡化中心，根據(jù)力的平移定理，將力系向E點簡化在y軸方向上：(-fb1y-fb2y-fb3y-fb4yfbn-1y)+ (fa1y+fa2y+fa3y+fa4y+fan-1y)=0在X軸方向上：(-fb1x-fb2x-fb3x-fb4xfbn-1x)+ (-fa1x-fa2x-fa3x-fa4x-fan-1x)-f0=2(-fa1x-fa2x-fa3x-fa4x-fan-1x)-f0 設(shè)fbn-1x和fan-1x到E點的距離為Ln-1; fbn-1y和fan-1y到E點的距離ln-1主距：(fb1xL1+fb2xL2+fb3xL3+fb4

12、xL4+fbn-1xLn-1)+ (-fa1xL1-fa2xL2-fa3xL3-fa4Xl4-fan-1xLn-1)+(fb1yl1+fb2yl2+fb3yl3+fb4yl4+fbn-1yln-1)+ (-fa1yl1-fa2yl2-fa3yl3-fa4yl4-fan-1yln-1)=0 由此可知，弧DC上的壓力系向E點簡化，得到合力為:2(-fa1x-fa2x-fa3x-fa4x-fan-1x)-f0令Fn=2(-fa1x-fa2x-fa3x-fa4x-fan-1x)-f0（負號為X軸的負方向） 假設(shè)輪子的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針，汽車在制動的瞬間時，對右制動蹄和摩擦片整體進行分析，受力分析圖如下：

13、 由于整體受力平衡，則取B點為距心,得： -F1d4+FT2d3+Fn2d1+Fu1d2=0（1） F1-FT2-Fn2+FX1=0（2） Fy1+Fu1=0（3） 設(shè)摩擦片與制動鼓之間的摩擦系數(shù)為u，得：Fu1=Fn2u (4) 由（1）（4），得：Fu1=(F1d4-FT2d3)/(d2+d1/u) (5)汽車在制動的瞬間時，對左制動蹄和摩擦片整體進行受力分析，受力分析圖如下： 由于整體受力平衡，則取A點為距心,得： F2d4-FT1d3-Fn1d1+Fu2d2=0（6） -Fx2+FT1+Fn1+FX1=0（7） Fy2-Fu2=0（8） 設(shè)摩擦片與制動鼓之間的摩擦系數(shù)為u，得：Fu2=

14、Fn1u (9)由（6）（9），得：Fu2=(F2d4-FT1d3)/(d1/u-d2) (10)討論左右摩擦片所受的摩擦力的大小情況：由于FT1和FT1以及FT2和FT2兩對都是作用力與反作用力，則FT1=FT1 FT2=FT2由（11）得：FT1=FT2則FT1=FT2(大小相等方向相反) 同理得：F1=F2由（5）和（10），可知：Fu1=(F1d4-FT2d3)/(d2+d1/u) Fu2=(F2d4-FT1d3)/(d1/u-d2)又因為d1/u+d2d1/u-d1, FT1=FT2, F1=F2則Fu2Fu1 由此可知，左制動蹄的摩擦片所受的摩擦力大于右制動蹄的摩擦片所受的摩擦力。

15、因此也稱左制動蹄為助勢蹄或轉(zhuǎn)緊蹄，右制動蹄也相應(yīng)稱為減勢蹄或轉(zhuǎn)松蹄，而這個制動器就叫非平衡式制動器。同時也因此產(chǎn)生了問題： 其一是在兩蹄摩擦片工作面積相等的情況下，由于領(lǐng)蹄與從蹄所受法向反力不等，領(lǐng)蹄摩擦片上的單位壓力較大，因而磨損較嚴重，兩蹄壽命不等。為使兩蹄摩擦片磨損均勻，壽命接近一致，可使前制動蹄片長于后制動蹄摩擦片。此時，應(yīng)注意兩蹄安裝時不能互換位置。其二是由于制動蹄對制動鼓施加的法向力不相平衡，則兩蹄法向力之和只能由車輪輪轂軸承的反力來平衡，這就對輪轂軸承造成了附加徑向載荷，使其壽命縮短。下面分析一下單向雙領(lǐng)蹄式制動器：單向雙領(lǐng)蹄式制動器中的左制動蹄受力分析如下圖： 汽車在制動的瞬間

16、時，對左制動蹄和摩擦片整體進行受力分析，受力分析圖如下： 由于整體受力平衡，則取A點為距心,得： F2d4 -Fn1d1+Fu2d2=0（12） -Fx2+Fn1-F2=0(13) Fy2-Fu2=0（14）設(shè)摩擦片與制動鼓之間的摩擦系數(shù)為u，得：Fu2=Fn1u (15)由（12）（15）得：Fu2=(F2d4)/(d1/u-d2) (16)單向雙領(lǐng)蹄式制動器中的右制動蹄受力分析如下圖： F1d4 Fn2（d4-d1）+Fu1d2=0 （17） Fx1-Fn2+F1=0 （18） -Fy1+Fu1=0 （19） 設(shè)摩擦片與制動鼓之間的摩擦系數(shù)為u，得：Fu1= Fn1u (20)由（17）（

17、20）得：Fu1= (F1d4)/(d4-d1)/u-d2) （21）由于d4=2d1 結(jié)合（21）和（16）得：Fu1= (F1d4)/（d4/2u-d2）Fu2=(F2d4)/(d4/2u-d2)因此Fu1=Fu2 所以兩蹄施加給制動鼓的兩個法向力互相平衡，這種制動器稱為平衡式制動器制動鼓受力分析 假設(shè)車輪轉(zhuǎn)動方向逆時針（如圖左大箭頭），則在忽略重力影響下，制動鼓受到左右兩邊摩擦片的壓力和與其運動方向相反的滑動摩擦力，且摩擦系數(shù)為u，制動鼓內(nèi)半徑為R。 如圖，現(xiàn)將左右兩邊的壓力分別以fNb和fNa普遍命名，左右兩邊受到的摩擦力分別以fSb和fSa普遍命名，并以水平軸線處受到的壓力、摩擦力編

18、碼為fNb0、fNa0、fSb0、fSa0。 以右邊作為說明：向上壓力依次命名為fNa1、fNa2、，、fNan，相應(yīng)處受到的摩擦力依次為fSa1、fSa2、，、fSan；向下壓力的壓力依次命名為fNa-1、fNa-2、，、fNa-n，相應(yīng)處受到的摩擦力依次為fSa-1、fSa-2、，、fSa-n。左邊受力命名同理。以右邊作為分析對象，則其受到的壓力可表示為，摩擦力可表示為，其中k=-n，-3，-2，-1，0,1,2,3，n。 現(xiàn)抽出其中任意一對位置對稱的壓力及相應(yīng)的摩擦力（圖中紅色箭頭）做平面匯交力系（圖中藍色箭頭）分析，如下圖。設(shè)該任意對稱位置壓力Y方向分力到制動鼓中心E點的矢徑大小為L（

19、k），X方向分力到E點的矢徑大小為l（k）。 已知壓力對稱大小相等，所以fNak=fNa-k，k=1,2,3，n，且其與X，Y軸最小夾角相等，所以 由力的平移定理，將平面匯交力系移到點E，得X軸方向：Y軸方向：fNa對E點的矩：fSa對E點的矩： 所以，總體分析，右邊摩擦片對制動鼓的作用有（如下圖）Y軸方向：X軸方向： 順時針方向的矩同理，左邊摩擦片對制動鼓的作用有：X軸方向：Y軸方向： 對點E的矩為：（逆時針方向）總受力圖如下：輪缸活塞受力分析 其中f5為輪缸5內(nèi)部壓力增大時對活塞7的推力，而f10為制動蹄受到活塞對其的推力時的反作用力。二、運動學（一）、發(fā)動機的曲柄連桿機構(gòu)簡介曲柄連桿機構(gòu)

20、是往復(fù)式內(nèi)燃機中的動力傳遞系統(tǒng)。曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動部分。在作功沖程中，它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能活塞往復(fù)運動、由曲軸旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，對外輸出動力；在其它沖程中，則依靠曲柄和飛輪的轉(zhuǎn)動慣性、通過連桿帶動活塞上下運動，為下一次作功創(chuàng)造條件。1、功能作用 曲柄連桿機構(gòu)的作用是提供燃燒場所，把燃料燃燒后產(chǎn)生的氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，不斷輸出動力。（1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩；（2）將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動；（3）把燃燒作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，以向工作機械輸出機械能。2、組成介紹 曲柄連桿機構(gòu)由機體組、活塞連桿組

21、、曲軸飛輪組三部分組成。（1）機體組：氣缸體、氣缸蓋、氣缸墊、曲軸箱、汽缸套及油底殼；（2）活塞連桿組：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿；（3）曲軸飛輪組：曲軸、飛輪；（1）機體組機體是構(gòu)成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。a氣缸體 氣缸體是發(fā)動機各個機構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體，是發(fā)動機中最重要的一個部件。 氣缸體上部拍了出所有氣缸，氣缸周圍的空腔相互連通構(gòu)成水套。下半部分是用來支承曲軸的曲軸箱。缸體的材料一般用灰鑄鐵，為提高氣缸的耐磨性，有時在鑄鐵中加入少量合金元素如鎳、鉬、鉻、磷等。c氣缸蓋 氣缸

22、蓋的主要作用是封閉氣缸上部，與活塞頂部和氣缸壁一起構(gòu)成燃燒室。 一般水冷式發(fā)動機氣缸蓋內(nèi)鑄有冷卻水套，缸蓋下端面與缸體上端面向所對應(yīng)的水套是相通的，利用水的循環(huán)來冷卻燃燒室壁等高溫部分；風冷式發(fā)動機氣缸蓋上鑄有許多散熱片，靠增大散熱面積來降低燃燒室的溫度。 發(fā)動機的氣缸蓋上應(yīng)有進排氣門座導(dǎo)管孔和進排氣通道等。d氣缸墊 氣缸蓋與氣缸體之間裝有氣缸襯墊，其作用是保證氣缸蓋與氣缸體間的密封，防止燃燒室漏氣、水套漏水。e油底殼 油底殼的主要作用是儲存機油并封閉曲軸箱。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成。（2）活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成，將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S

23、的旋轉(zhuǎn)運動。a活塞 活塞的作用是與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室，并承受氣缸中氣體壓力，通過活塞銷將作用力傳給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。活塞可分為頭部、環(huán)槽部和裙部三部分。 活塞頭部活塞是燃燒室的組成部分，其形狀取決于燃燒室的形式。 活塞環(huán)槽活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)槽內(nèi)。在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向回油孔，當活塞向下運動時,油環(huán)把氣缸壁上多余的機油刮下來經(jīng)回油孔流回油底殼。 活塞裙部活塞裙部起導(dǎo)向作用。b活塞環(huán) 活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)槽內(nèi)，用來密封活塞與氣缸壁之間的間隙，防止竄氣，同時使活塞往復(fù)運動便順捷。c活塞銷 活塞銷的作用是連接活塞和連桿小頭，并將活塞所受的氣體作用力傳給連桿。d連桿 連桿的作用是將活塞

24、承受的力傳給曲軸，并使活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。 連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成，連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、桿身和連桿大頭。 連桿小頭用來安裝活塞銷，以連接活塞。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。（3）曲軸飛輪組曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。飛輪組主要由曲軸和飛輪以及其他不同作用的零件和飛輪以及其他不同作用的零件和附件組成。a曲軸 曲軸的作用是將活塞連桿組傳來的氣體作用力轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)力矩對外輸出，并驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他輔助裝置工作。 曲軸前端主要用來驅(qū)動配氣機構(gòu)、水泵和風扇等附屬機構(gòu)，前端軸上安裝有正時齒輪(或同步帶輪)、風扇與水泵的帶輪、扭轉(zhuǎn)

25、減振器以及起動爪等。 主軸頸和連桿軸頸是發(fā)動機中最關(guān)鍵的滑動配合副，一般均進行表面淬火，軸頸過渡圓角處還須進行滾壓強化等化等工藝，以提高其抗疲勞強度。b飛輪飛輪是一個轉(zhuǎn)動慣量很大的圓盤，外緣上壓有一個齒圈，與起動機的驅(qū)動齒輪嚙合，供起動機發(fā)動機時使用。（二）發(fā)動機的曲柄連桿以及活塞進行運動學的分析：中心曲柄連桿機構(gòu)簡圖如圖1所示，圖1中氣缸中心線通過曲軸中心O，OB為曲柄，AB為連桿，B為曲柄銷中心，A為連桿小頭孔中心或活塞銷中心。 當曲柄按等角速度旋轉(zhuǎn)時，曲柄OB上任意點都以O(shè)點為圓心做等速旋轉(zhuǎn)運動，活塞A點沿氣缸中心線做往復(fù)運動，連桿AB則做復(fù)合的平面運動，其大頭B點與曲柄一端相連，做等速

26、的旋轉(zhuǎn)運動，而連桿小頭與活塞相連，做往復(fù)運動。在實際分析中，為使問題簡單化，一般將連桿簡化為分別集中于連桿大頭和小頭的兩個集中質(zhì)量，認為它們分別做旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動，這樣就不需要對連桿的運動規(guī)律進行單獨研究?；钊鐾鶑?fù)運動時，其速度和加速度是變化的。它的速度和加速度的數(shù)值以及變化規(guī)律對曲柄連桿機構(gòu)以及發(fā)動機整體工作有很大影響，因此，研究曲柄連桿機構(gòu)運動規(guī)律的主要任務(wù)就是研究活塞的運動規(guī)律。（1）活塞的速度方程求解：（圖1）運用瞬心法，由圖2可知，AB連桿的瞬心在O點上，則：設(shè)當t=0時，曲柄OB在AO直線上，也就是=0，可得(1)因為曲柄OB是以恒定的角速度轉(zhuǎn)動的，則B點的速度為：all a-+

27、-設(shè)連桿AB的角速度為，則可得：化簡可得：(2)活塞的速度為：(3)式子（3）可以進一步簡化：（4）則將（4）代入（3）可得：（5）（2）活塞的加速度的方程求解：將活塞的速度對時間t進行求導(dǎo)便可得到活塞的加速度：（6）將（5）代入（6）可得： 圖（2）因為對速度進行時間t積分很難求出，下面我用另外一種方法求活塞的位移假設(shè)在某一時刻，曲柄轉(zhuǎn)角為a，并按順時針方向旋轉(zhuǎn)，連桿軸線在其運動平面內(nèi)偏離氣缸軸線的角度為b，如圖2.1 所示。 當a=0度時，活塞銷中心A在最上面的位置A，此位置稱為上止點。當a=180度時，A點在最下面的位置A”，此位置稱為下止點。（3）此時活塞的位移x為:（1）（式中：l為

28、連桿比）可進一步簡化，由圖2可以看出：（2）把（2）代入（1），可得：三 動力學部分(1)汽車振動簡介1、 總述把汽車作為一個系統(tǒng)，是一個具有質(zhì)量、彈簧和阻尼的振動系統(tǒng)。由于汽車內(nèi)部各部分的固有頻率不同，汽車在行駛中常因路況不平、車速和運動方向的變化，車輪、發(fā)動機和傳動系統(tǒng)的不平衡，以及齒輪的沖擊等外部和內(nèi)部的激振作用而極易產(chǎn)生整車和局部的強烈振動。汽車的這種振動使其動力性得不到充分的發(fā)揮，經(jīng)濟性變壞。同時還要迎新汽車的通過性、操縱穩(wěn)定性和平順性，使乘員產(chǎn)生不舒服和疲乏的感覺，甚至損壞汽車的零部件和運載貨物，縮短汽車的使用壽命。2、 發(fā)動機和傳動系統(tǒng)的振動：汽車行駛時因道路不平，汽缸內(nèi)的燃氣壓

29、力和運動件的不平衡慣性力周期性變化的結(jié)果，都會是曲軸系統(tǒng)和發(fā)動機整機產(chǎn)生振動。其中，曲軸系統(tǒng)的扭振比較重要，而且與整車傳動系統(tǒng)有關(guān)。發(fā)動機和傳動系統(tǒng)振動主要研究發(fā)動機在車架上是整機振動、以及出曲軸和傳動系統(tǒng)扭振意外的其他振動，入氣門機構(gòu)的振動等。發(fā)動機在車架上的整機振動會引起車身板金件與車架相連的其他零件等產(chǎn)生振動和噪聲，影響汽車的耐久性和舒適性。曲軸受周期性變化的干擾力作用，這種干擾力會使發(fā)動機和傳動系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的扭振。由于扭振引起的這些裝置和附加應(yīng)力大大超過工作應(yīng)力，這會影響發(fā)動機和創(chuàng)動系統(tǒng)的工作質(zhì)量哈壽命，產(chǎn)生噪聲，造成嚴重的破壞。3、 制動系統(tǒng)的振動：在汽車制動時，行駛方向的慣性力和作用在輪胎上的地面制動力所形成的力矩會使前軸負荷增大，后軸負荷減小，從而加強了制動時整車的振動。此外，當汽車制動時，不論是鼓式制動器還是盤式制動器都會產(chǎn)生振動，并引起嚴重的噪聲。這種振動和噪聲，不僅影響乘員的舒適性，還會嚴重污染城市環(huán)境。會加速制動踏板、制動室支架、推桿總成等的疲勞破壞。4、 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動：由于