机构中作用力和反作用力的确定方法

在曲柄-等距固接双连杆机构中，运动副的负荷是燃气作用力、惯性力及惯性力矩的综合作用的结果，计算特别复杂。

为了确定合力的大小与方向、曲柄-等距固接双连杆机构运动副的负载，不仅要知道燃气作用力Pg和机构运动质量的惯性力Pu，而且要知道滑块支撑表面上反作用力Xi=f（α）的大小和方向。

在曲柄-等距固接双连杆机构发动机中，加载在曲轴轴颈及轴承上的合力

活塞连接杆横截面选择的条件是活塞上气体总压力不超过其纵向弯曲的临界力，使活塞连接杆能始终保持笔直。因此，可以假定力P∑直接作用在曲轴曲柄销上。

图90所示为曲柄-等距固接双连杆机构曲轴上的作用力示意。

图90　作用在曲柄-等距固接双连杆机构发动机曲轴1～4号曲柄销上的受力示意

四曲柄销曲柄-等距固接双连杆机构发动机的曲轴可以由2个或3个主轴颈制成。如果采用双主轴颈曲轴，发动机设计更简单、更紧凑，但同时轴承和曲轴的负载也相应增加。三主轴颈曲轴在工作上更可靠，但它使发动机布局更复杂。

作用于曲轴某个曲柄销上、方向与气缸轴线一致的合力用P1P4表示，通称为Pi，引导活塞、方向与气缸轴线垂直的反作用力用X1X4表示，通称为Xi。

合力Pi=Pgi+Pui，由燃气作用力和运动质量的惯性力组成，通常使用示功图与机构运动学计算来确定。

如果要确定反作用力X1，可以假设曲轴是：

（1）分段，无弹性刚体，支在3个支撑物上，在这种情况下计算方法很简单，但结果准确度低；(www.xing528.com)

（2）分段，有弹性；

（3）连续梁，在单个截面上具有不同的弹性，在这种情况下，计算出的反作用力的值更接近现实。

对于三主轴颈曲轴，反作用力Xi可以使用3个条件中的任何一个，而对于双主轴颈曲轴，只可用第3个条件。

如果采用第3个条件确定Xi，那么，对每一个无法确定的超静定性系统及准确度存在额外的未知数。首先，切合实际地评估系统各个单元的弹性（易变形性）；其次，在变形方程中存在没有考虑到的误差的数量（运动副的间隙）。因此，为了获得足够的计算精度，必须知道曲轴实际的弹性特性及其在曲柄-等距固接双连杆机构系统中具有的最大弹性顺应性。

曲柄-等距固接双连杆机构的其他零部件，比如在MБ型发动机中使用的活塞连接杆、导轨、曲柄，或OM-127PH和M-127发动机中央驱动曲柄，具有低的弹性顺应性，作为一项规则，可以假设为绝对刚性来计算。

从分析的角度来看，曲轴的弹性变形计算不够准确，因此，在计算曲柄-等距固接双连杆机构单个刚性曲轴部分的动力学后，需要通过试验最终确定。

计算Xi以评估运动副间隙的影响更困难。显然，与变形相比，运动副间隙越小，它们的影响就越小。

然而，即使有很大的运动副间隙，由于轴承中总是有油膜，所以运动副间隙引起的变形将很小，因此，曲轴的任何轻微变形应该在运动副间隙极限内，由于轴承中的颈部偏心率的变化以及油层中流体动压力的相应变化，反作用力会增加。

如同传统曲柄连杆发动机一样，用于确定作用在机构轴承上力的初始数据是机构的平移运动质量和旋转质量的惯性力与燃气压力。