活塞运动规律

第３７卷第１Ｏ期　２　０　１　６年１Ｏ月　兵　工　学　报　ＡＣＴＡ　ＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ　Ｖｏ１．３７　０ｃｔ．　ＮＯ．１Ｏ　２０１６　

对置活塞二冲程汽油机活塞运动规律匹配分析　

马富康　，赵长禄　，赵振峰　，王豪　

（１．中北大学机械与动力工程学院，山西太原０３００５１；２．北京理工大学机械与车辆学院，ｊＥ京１０００８１）　

摘要：对置活塞二）中程汽油机活塞的相对运动规律，影响扫气过程的扫气正时和扫气持续期，　

而活塞相对运动规律主要取决于对置活塞运动相位差和曲柄连杆比。在采用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　

进行对置曲柄连杆机构运动学分析的基础上，通过建立扫气系统的三维流体动力学仿真模型，并利　

用一维工作过程仿真提供的初始条件和边界条件，开展了对置活塞运动相位差和曲柄连杆比对扫　

气过程的影响规律研究，获得了较高的扫气效率和捕获率，实现了对置活塞相对运动规律的优化匹　

配。活塞运动相位差只影响扫气正时而不影响扫气持续期；曲柄连杆比同时影响扫气正时和扫气　

持续期。在内止点附近，不同的活塞运动相位差影响活塞相对运动速度和最小工作容积；不同的曲　

柄连杆比只影响活塞相对运动速度而不改变最小工作容积。　

关键词：兵器科学与技术；对置活塞；曲柄连杆机构；运动规律；相位差；曲柄连杆比　

中图分类号：ＴＫ４１１　．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１０００．１０９３（２０１６）１０—１８７３．０８　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００．１０９３．２０１６．１０．０１４　

Ｍａｔｃｈｉｎｇ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｐｉｓｔｏｎ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｌａｗ　ｏｆ　Ｏｐｐｏｓｅｄ－ｐｉｓｔｏｎ　

Ｔｗｏ－ｓｔｒｏｋｅ　Ｇａｓｏｌｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅ　

ＭＡ　Ｆｕ．ｋａｎｇ　一，ＺＨＡＯ　Ｃｈａｎｇ．１ｕ　，ＺＨＡＯ　Ｚｈｅｎ．ｆｅｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｈａｏ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏａｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００５　１，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　

运动规律——自然篇

(2012-05-19 12:15:08)

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it 分类： 动画技巧

教学内容：自然现象的运动规律

教学目的：使学生了解掌握自然界中风，火，水，云，烟等的运动规律，熟练掌握自然规律在动画中的表现技法，使学生在动画创作中正确把握。

教学重点，难点：风引起的飘动 ，水流的大小，火的循环， 烟的轻重，利用分层绘制雪花，雨的大小，体现不同物体的质感。

课时：32一部完整的动画影片，在剧情中通常会出现与角色的生活环境、气候变化有关的各种自然现象：刮风、下雨、电闪雷鸣以及水、火、烟雾等。这些自然现象也和其他各种物体活动一样，是由我们一张张画出来的，经过逐格拍摄，使之出现在银幕上。它们或者作为背景，用来表现特定的环境气候;或用于拟人，被赋予人的性格和特征。无论在神话题材、科幻题材还是警匪题材都对剧情起着毋庸置疑的衬托作用。这里，我们主要来讲述以上各种自然现象的一些运动规律，以及它们在动画中的表现方法。

风 风是日常生活中常见的一种自然现象，也是动画片中常用的一种自然现象。风是空气流动产生的无形的气流，因此我们看不见风的外形。在动画片中，我们画上一些实际上并不存在的流线，就可以表现速度比较快的风。但是通常境况下，我们还是通过被风吹动的各种物体的运动来表现风。例如：微风吹动人的头发、飘带、衣摆，风刮起树叶、纸片、窗帘等。所以，我们研究风的运动规律和风的表现方法，实际上就是研究被风吹动的各种物体的运动规律和具体的表现方法。

风的表现方法大致可以分为以下三种：

1.运动线表现法凡是被风吹起的比较轻的物体，当它们被风吹离了原来的位置，在空中飘荡。例如风吹落树叶，吹起纸张、羽毛等，可以用物体的运动线（运动轨迹）来表现。在设计这类物体的运动线及运动速度时，要考虑到以下几个因素：

1） 风力的强弱变化。

2） 物体与运动方向之间角度的变化，迎风时上升，反之下降。

活塞的工作原理

活塞是一种常见的工作原理，用于将液体或气体的压力转化为机械力。活塞通常是一个圆柱形的杆，其中一端与一个固定的结构连接，另一端与一个容器或缸体相连接。活塞沿着固定的轴向运动，产生推动力或吸引力。

工作过程中，活塞在一个封闭的空间内来回运动。在活塞内的液体或气体通过缸体的进、出口进入或排出。当压力加到活塞上时，活塞会向外运动，产生推动力。当压力减少时，活塞会向内运动，产生吸引力。

活塞的运动是由外部力或压力的变化引起的。例如，在内燃机中，活塞由燃烧室内产生的压力推动。在液压系统中，活塞由液压油的流动产生的压力推动。

活塞的工作原理基于以下几个关键因素：

1. 压力差：活塞内外的压力差是活塞运动的驱动力。当压力差增大时，活塞的运动速度也会增加。

2. 密封性：活塞与缸体之间的密封性非常重要。良好的密封性可以防止液体或气体泄漏，确保活塞在运动过程中能够产生足够的推动力或吸引力。

3. 润滑：为了减少活塞与缸体之间的摩擦，润滑剂通常会被应用。润滑剂可以减少摩擦力，降低活塞运动的阻力，提高效率。

4. 材料选择：活塞通常由金属材料制成，例如铝合金或铸铁。这些材料具有良好的强度和耐磨性，能够承受高压和高温环境。

总之，活塞的工作原理基于压力差和密封性，通过外部力或压力的变化来推动或吸引活塞运动，将液体或气体的压力转化为机械力。

什么是活塞运动

活塞运动是一个物理、机械名词，相信大家在物理课都有简单了解过。下面店铺就给大家介绍什么是活塞运动，希望大家喜欢!

活塞运动组成

主要由气缸、 活塞、连杆、 曲轴、气门机构、 螺旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气(汽油和空气)进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞(俗称电嘴)，以及进、排气门。发动机工作时气缸温度很高，所以气缸外壁上有许多散热片，用以扩大散热面积。气缸在发动机壳体(机匣)上的排列形式多为星形或V形。常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相同的情况下，气缸数目越多发动机功率越大。活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动，并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。连杆用来连接活塞和曲轴。 曲轴是发动机输出功率的部件。曲轴转动时，通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。除此而外，曲轴还要带动一些附件(如各种油泵、发电机等)。气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。

活塞运动的工作原理

活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死点、最近的位置叫下死点、从上死点到下死点的距离叫活塞冲程。 活塞式航空发动机大多是 四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。

发动机开始工作时，首先进入“进气冲程”，气缸头上的进气门打开，排气门关闭，活塞从上死点向下滑动到下死点为止，气缸内的容积逐渐增大，气压降低——低于外面的大气压。于是新鲜的汽油和空气的混合气体，通过打开的进气门被吸入气缸内。混合气体中汽油和空气的比例，一般是 1比 15即燃烧一公斤的汽油需要15公斤的空气。

进气冲程完毕后，开始了第二冲程，即“压缩冲程”。这时曲轴靠惯性作用继续旋转，把活塞由下死点向上推动。这时进气门也同排气门一样严密关闭。气缸内容积逐渐减少，混合气体受到活塞的强烈压缩。当活塞运动到上死点时，混合气体被压缩在上死点和气缸头之间的小空间内。这个小空间叫作“燃烧室”。这时混合气体的压强加到十个大气压。温度也增加到摄氏400度左右。压缩是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量，使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体的压强大大提高，以便增加它燃烧后的做功能力。