3.5发动机曲轴转速的测量（课件）-《汽车机械基础》同步教学（航空工业出版社）

任务五 发动机曲轴转速的测量 人们在驾驶汽车时，需要根据道路情况及时调整发动机油门，以控制车轮的转速。汽车中车轮、飞轮、链轮和齿轮等零部件在工作时都具有一个相同的特点：围绕一条固定不动的直线旋转，如图所示。你了解这类零件的运动特性吗？发动机曲轴转速与输出功率和转矩之间有什么关系呢？让我们一起来学习刚体定轴转动的有关知识吧！ 发动机齿轮、链轮、飞轮等绕固定轴线旋转 任务描述 任务目标 观察发动机曲轴旋转运动的传递过程，用示波器测量曲轴转速，并计算飞轮的角速度、线速度和转矩，以了解转速、功率、转矩之间的关系。 了解刚体定轴转动的概念。 了解转速、线速度、角速度、转矩、功率的基本概念和相互关系。 能测量发动机曲轴转速，计算飞轮的角速度、线速度和转矩。 一、刚体定轴转动 刚体在运动时，若其中有两点保持不动，则这种运动称为刚体绕定轴转动，简称定轴转动或转动。这两点所确定的一条固定不动的直线，称为转动轴，如图所示。汽车机械中，发动机飞轮、齿轮、皮带轮、电动机转子等零部件在工作时都属于定轴转动。 转动轴 二、转速、角速度和线速度 1．转速 物体每分钟转动的圈数称为转速，工程中常用它来表示物体转动的快慢程度。转速用符号n表示，常用单位为r/min（又写作rpm）。 2．角速度 角速度是指刚体在单位时间内转过的角度，力学中用它来表示刚体转动的快慢和转动方向。角速度用ω表示，常用单位为rad/s。如图所示，设飞轮绕O点转动，经过时间t后，上面任意一点A转过角度j，到达点A'，则飞轮的角速度为: ω—刚体转动的角速度，单位为rad/s； t—刚体转动的时间，单位为s； j—刚体转过的角度，单位为rad， 由数学知识可知，1rad=360/2p=57.3°。 3．线速度 如图所示飞轮上各点虽然角速度相同，但运动快慢并不一致。显然，越靠近飞轮边缘的点运动越快。因此对于转动物体，仅用一个角速度并不能全面描述其运动情况。力学中用线速度来表示转动物体上任意一点运动的快慢程度。 发动机飞轮转动角速度 绕定轴转动的刚体上任意一点的线速度的大小等于角速度与该点到转轴距离的乘积，用公式表示为： ω—刚体转动的角速度，单位为rad/s； v—刚体上某点的线速度，单位为m/s； r—该点到转轴的距离，又称转动半径，单位为m。 三、功率 1．功率的概念 发动机工作时对外做功为汽车提供动力，如何衡量发动机做功的快慢呢？工程中用功率来表示做功的快慢。根据物理学知识，力在单位时间内所做的功，称为功率，用符号P表示，常用单位为kW。如图所示，曲轴皮带轮边缘上一点A受皮带施加的与半径r垂直的拉力F作用，A点的线速度vA=ωr，则皮带轮的功率为P=FvA=Frω。 曲轴皮带轮 2．功率、转速和转矩之间的关系 根据力对点之矩的定义，力F与力臂r的积是力对O点的转矩，记为MO，则功率的计算公式变换为： 上式中P的单位为W，MO的单位为N·m，n的单位为r/min。若将P的单位换算为工程中常用的kW，并取p=3.14，则上式变为： 由此可知，物体在转动时，转矩与功率成正比，与转速成反比。 谢谢观赏 $$