当前课程知识点：容积式压缩机原理 > 第6章 往复压缩机作用力分析与计算 > 6.1 曲柄连杆机构的运动规律分析 > 6.1 曲柄连杆机构的运动规律分析
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你好
我们继续进行容积式压缩机原理课程的学习
今天我们讲第六章压缩机作用力分析与计算
第6.1小节
曲柄连杆机构的运动规律分析
在介绍运动部件的运动规律之前
我们首先介绍活塞式压缩机的各个运动部件
活塞式压缩机按活塞的作用方式不同
可以分为单作用压缩机和双作用压缩机
单作用压缩机只有盖侧是压缩容积
单作用压缩机的运动机构主要由曲轴、连杆
以及活塞构成
以及活塞构成
这是单作用压缩机运动机构的简图
双作用压缩机的盖侧和轴侧都是压缩容积
轴侧压缩容积的密封
靠填料来完成
双作用压缩机的运动部件主要由曲轴、连杆、
十字头、活塞杆以及活塞构成
运动规律分析的重要性体现在以下几个方面
压缩机是实现机械能转化为气体内能，以及
摩擦热能的机器
依靠运动部件实现能量的转化
因此明确运动规律是分析热力学过程的前提
然后，各个运动部件在运动的过程中间传递力
因此需要明确各个运动部件运动形式的转化过程
在此基础之上分析力以及力的传递过程
接下来我们看零部件的运动形式
曲轴是做回转运动
它的回转中心是曲轴的中心
活塞、活塞杆、十字头沿气缸的中心线作往复的直线运动
这些部件统称为往复运动部件
连杆是实现了由旋转运动到往复直线运动的转化
因此连杆一部分随曲轴做旋转运动
一部分随活塞做往复直线运动
我们首先分析往复运动部件的运动规律
因为往复运动部件它们具有相同的运动规律
因此我们以活塞作为分析的代表
在分析往复的运动的规律的时候
我们以活塞销的中心作为分析点
分析运动规律
即是在分析位移、速度以及加速度的规律
这是运动部件的简图
图中O是曲轴的旋转中心
B是曲柄销的中心
A即是活塞销的中心
当活塞运动到离曲轴最远的位置
在A撇点的时候
我们称之为活塞的上止点
当它运动到离曲轴最近的位置的时候
也就是运动到B撇点这个位置的时候
我们称之为
这个点是活塞的下止点
在任何一个时刻的位置
如这张图所示
X即是活塞的位移
它的定义是这个时候活塞的位置距离上止点的距离
称为活塞的位移
在这个时候曲轴的旋转角度是θ
θ的定义为
曲柄与气缸的中心线之间的夹角
我们可以看到在上止点的时候
θ是零
β是连杆的摆角
l是连杆的长度
在介绍运动规律之前
我们重申几个重要的定义
上止点
上止点即是活塞离曲轴最远的位置
下止点即是活塞离曲轴最近的位置
曲柄转角θ的定义是曲柄与气缸中心线之间的夹角
它是顺曲轴旋转方向的一个夹角
活塞的位移即是指活塞离上止点的距离
在上止点的时候
活塞的位移是零
根据这张运动简图上所示的运动关系
我们就可以求出位移X与旋转角度θ之间的关系
这是位移随曲柄转角θ的表达式
我们可以看到位移随θ以及2θ变化
随θ变化的这一部分
我们称之为一阶分量
随2θ变化的这一部分我们称之为二阶分量
位移对时间的导数即是速度
速度对时间的导数就是加速度
我们同样可以看到速度和加速度也是随θ
以及2θ变化
随θ变化的这一部分
我们称之为一阶分量
所以2θ变化的这一部分我们称之为二阶分量
我们把位移随θ变化的规律画在图上
就是这张图
如这张图所示
黑色的这一部分是二阶分量
蓝色的这一部分是一阶分量
二阶分量和一阶分量的合成
就是活塞的位移曲线
我们可以看到活塞的位移永远是正值
在下止点的位置
也就是θ等于180度的时候位移达到最大
在上止点的时候位移是零
同样我们可以画出活塞的速度曲线
它也具有二阶分量和一阶分量
二阶分量和一阶分量的合成就是总的活塞的速度曲线
我们可以看到随着曲轴从0度到360度工作的过程中间
速度有正、有负值
然后速度在90度以及270度附近最大
这是加速度的曲线
黑色的部分是二阶分量
蓝色的部分是一阶分量
总的这条红色的曲线
即是活塞的加速度曲线
我们可以看到加速度在止点的位置
也就是在上止点和下止点的时候
两个位置
它们的加速度是最大的
接下来我们看看旋转运动的部件的运动规律
对于做旋转运动的部件
它们具有向心的加速度
ar等于rω的平方以及
线速度Vr等于rω
对于连杆的运动
我们把连杆的运动拆解为两部分
一部分做往复运动
一部分做旋转运动
不是按照它的摆动来分析的
这是连杆的摆角位移、速度、以及加速度的计算方法
本小节的内容就介绍完毕
以下我们对本节的内容做一个小结
首先我们介绍了往复压缩机的运动机构
它的运动机构主要由做往复运动的十字头
活塞杆以及活塞构成
它的旋转运动机构主要是曲轴
以及实现从旋转运动到往复运动之间转化的
一个部件
就是连杆构成
对于往复运动的部件
我们要记住往复运动的它的速度、位移以及
加速度的计算方法
对于旋转运动
我们要记住它的速度以及加速度的表达式
对于连杆的运动
我们把它拆解为了两部分
一部分是往复运动
一部分是旋转运动
本节的内容就介绍到这里
谢谢
-1.1 压缩机的功能
--1.1 课件
-1.2 压缩机的用途
--1.2课件
-1.3 压缩机的种类
--1.3 课件
-1.4 压缩机的其它分类方法
--1.4 课件
-1.5 压缩机的特点
--1.5 课件
-1.6 容积式压缩机型号编制方法
--1.6 课件
-第1章作业
-2.1 压缩机级的循环概念
--2.1课件
-2.2 压缩机级的理论循环
--2.2课件
-2.3 级的理论循环进气量和指示功
--2.3课件
-第2章作业
-3.1 压缩机级的实际循环
--3.1课件
-3.2 影响实际循环的主要因素
--3.2.2 影响实际循环的主要因素（压力损失、气流脉动）
--3.2课件
-3.3 实际循环进气量及进气系数
--3.3课件
-3.4 级的实际循环指示功
--3.4课件
-3.5 多级压缩
--3.5课件
-第3章作业
-4.1 容积流量
--4.1 容积流量
--4.1课件
-4.2 排气压力
--4.2 排气压力
--4.2课件
-4.3 排气温度
--4.3 排气温度
--4.3课件
-4.4 压缩机的性能指标
--4.4课件
-第4章作业
-5.1 容积流量调节
--5.1课件
-第5章作业
-6.1 曲柄连杆机构的运动规律分析
--6.1课件
-6.2 往复压缩机列的作用力
--6.2课件
-6.3 作用力的计算方法
--6.3课件
-6.4 总切向力及飞轮矩的确定
--6.4课件
-第6章作业
-7.1 单列压缩机惯性力的平衡
--7.1课件
-7.2 多列压缩机惯性力及力矩的平衡
--7.2课件
-第7章作业
-8.1 回转压缩机的特点
--8.1课件
-8.2 回转压缩机的理想工作过程
--8.2课件
-8.3 回转压缩机的实际工作过程
--8.3课件
-第8章作业
-9.1 啮合原理数学基础
--9.1课件
-9.2 平面啮合问题
--9.2课件
-9.3 空间啮合问题
--9.3课件
-第9章作业
-10.1 双螺杆压缩机工作原理
--10.1课件
-10.2 双螺杆压缩机特点与种类
--10.2课件
-10.3 双螺杆压缩机性能参数
--10.3课件
-10.4 双螺杆压缩机转子型线
--10.4课件
-10.5 双螺杆压缩机容积流量计算
--10.5课件
-10.6 双螺杆压缩机吸气孔口设计
--10.6课件
-10.7 双螺杆压缩机排气孔口设计
--10.7 课件
-第10章作业
-11.1 涡旋压缩机基本工作原理
--11.1课件
-11.2 涡旋压缩机的特点和应用
--11.2课件
-11.3 涡圈型线与几何参数
--11.3课件
-11.4 涡旋压缩机的容积流量计算
--11.4课件
-11.5 内容积比和排气角
--11.5课件
-11.6 型线修正
--11.6课件
-第11章作业
-12.1 单螺杆压缩机的工作原理
--12.1课件
-12.2 单螺杆压缩机的特点
--12.2课件
-12.3 单螺杆压缩机的典型应用
--12.3课件
-12.4 单螺杆压缩机主要几何参数
--12.4课件
-12.5 单螺杆压缩机容积流量计算
--12.5课件
-12.6 单螺杆压缩机进排气孔口设计
--12.6课件
-第12章作业
-13.1 滚动活塞压缩机原理简介
--13.1课件
-13.2 结构参数与容积变化规律
--13.2课件
-13.3 特征角及容积效率
--13.3课件
-第13章作业
