八缸发动机OM-127PH的机构运动学详解

图87所示为OM-127PH发动机的曲柄-等距固接双连杆机构运动学示意。

图87　OM-127PH发动机的曲柄-等距固接双连杆机构运动学示意

在该发动机中，曲轴第三和第四曲柄销的布置方式分别与第一和第二曲柄销的布置方式完全相同，所以第五～第八活塞的位移、速度和加速度与第一～第四活塞具有相同数值。

配重D和E通过弹性件连接到曲轴的点C。

考虑到配重质心的运动，配重距离曲轴轴线C-C的距离d=r+e。

在第一章中已经确定了这样一个点，其轨迹是半轴为r+d和r-d的椭圆。在这种情况下，配重D的质心将作椭圆运动，椭圆的长轴沿着x-x轴的指向；配重E的质心椭圆的长轴沿着y-y轴的指向。

在坐标系yOx中，Oy和Ox沿着第一和第二气缸的轴线，平衡重E的质心坐标为：

yE=（r+d）cosα=（2r+e）cosα

xE=（r-d）sinα=-esinα

坐标xE的负值表示位移矢量与曲柄OC旋转的对应位置在x轴投影方向相反。

配重D的坐标为：

yD=（r-d）cosα=-ecosα

xD=（r+d）sinα=（2r+e）sinα

通过对表达式关于时间的微分，获得用于确定配重质心投影于坐标轴的速度和加速度的表达式。对于配重E的质心：

vEy=-（2r+e）ωsinα

vEx=-eωcosα

jEy=-（2r+e）ω2cosα(www.xing528.com)

jEx=eω2sinα

对于配重D的质心：

vDy=eωsinα

vDx=（2r+e）ωcosα

jDy=-eω2cosα

jDx=-（2r+e）ω2sina

从得到的表达式可以得出，每个配重质心的运动速度和加速度曲线与自己的位移椭圆相同。

配重质心的速度和加速度的绝对值从下列方程中获得：

为了便于研究曲柄-等距固接双连杆机构的动力学，提出把曲轴及配重的运动当成两个均匀旋转运动质量的总和：与点C一起相对于点O匀速转动。

曲轴绕点C的旋转角速度也是恒定的ωc=-ω。因此，在相对运动中，曲轴任意点的线速度和加速度都是恒定的。配重质心E的速度uE=（r+e）ω，并垂直于半径CE（图88）；加速度jEC=（r+e）ω2，方向沿着该半径指向点C。

配重质心E的绝对速度和绝对加速度通过相对速度和加速度的几何关系获得：

获得的表达式与式（13）和式（14）计算的相同。

图88　配重质量中心运动轨迹、速度和加速度矢量分析

（a）轨迹；（b）速度矢量；（c）加速度矢量