深度解析发动机机械结构原理发动机是我们日常生活中应用最为广泛的一种动力装置,比如汽车、火车、工厂里的机械设备以及航天都有应用。它可以将其他形式的能量转化为机械能,给机械装置提供动力源。发动机的工作过程为进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气。首先进气口打开,可燃混合气进入气缸内部,此时活塞向上运动,可燃混合气被压缩压缩接近终点时点燃可燃混合气;可燃混合气着火燃烧,膨胀推动活塞下行实现对外做功;最后排出燃烧后的废气。即进气、压缩、做功、排气四个过程。在了解发动机的工作原理以后,我们接着来分析一下发动机的组成原理。现在我们的任务是将已知机构分解为主动件、机架和基本杆组;确定机构的级别——机构所包含杆组的最高级别。首先需要将复杂的三维模型简化成平面运动机构简图。最终完成的平面运动机构简图如下图所示。发动机在运动过程中是活塞带动连杆转动,通过连杆和齿轮的连接转动,带动凸轮机构运动,从而达到活塞上下运动的同时控制进气、压缩、做功、排气四个过程。在画平面机构简图的时候固定在同一周上的零件视为同一构件,用黑色的小三角连接在一起,表示同轴转动。接下来计算发动机的自由度,计算自由度的公式为F=。F表示自由度,n表示构件的数目,为机构中低副数目,机构中高副数目。带入公式F=(低副为两个滑动副和三个转动副,高副为凸轮和推杆之间的点接触和齿轮之间的线接触),主动件为活塞。在处理高副的时候一般将高副转换为低副,然后进行分析比较容易。用两个转动副和一个构件来代替一个高副,这两个转动副分别处在高副两轮廓接触点的曲率中心(此时顶杆的曲率中心就在接触点)。在完成高副低代以后,去掉主动件和机架,此时机构只剩下两个二级杆组,所以次机构简图表示的是二级机构。当我们在做新产品的机械设计的时候,应该先设计机械产品的运动结构简图,根据运动简图的原理再来细化设计产品的三维模型。
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