（一）运动学特征运动学特征即动作形式和动作外貌，包括空间特征、时间特征和时空特征。运动学特征是由动力学特征决定的。运动学特征只是结果，而原因是动力学特征，即各种力的作用产生不同的运动学特征。（二）动力学分析动力学分析是对步行时作用力、反作用力强度、方向和时间的研究方法。动力学分析与步态特征密切相关，步行的基本功能为从某一地方安全、有效地移动到另一个地方，是涉及全身众多关节和肌群的一种周期性运动。......
2025-09-29
偏心轴动力学输出特性分析
【摘要】：在工作室气体合力的作用下推动转子旋转，从而带动偏心轴旋转对外输出扭矩。从图2.38可以看出，偏心轴轴颈的受力也是周期变化的，这是由于离心惯性力在转速不变的情况下是不变的，偏心轴轴颈的受力变化情况只与气体作用力相关。图2.37偏心轴输出扭矩图2.37偏心轴输出扭矩图2.38偏心轴轴颈受力图图2.38偏心轴轴颈受力图
小型转子发动机转子的三个工作面分别与气缸型面及端盖构成三个工作室，由转子三个顶角的径向密封片彼此分隔。由于转子同时承受三个工作室的气体压力，因此，转子承受的总气体压力为三个工作室气体压力的合力。在工作室气体合力的作用下推动转子旋转，从而带动偏心轴旋转对外输出扭矩。
在使用多刚体系统动力学仿真方法对小型转子发动机动力学特性进行仿真分析的过程中，需要进行以下假设：
（1）将小型转子发动机各零部件视为刚体，忽略各零部件的弹性变形；
（2）将小型转子发动机三个工作室内的气体压力变化视为相同但相位不同，作用力均匀分布于工作面，可等效为垂直于转子工作面的集中载荷；
（3）不考虑油膜的影响，不考虑密封片与气缸接触力影响；
（4）不考虑齿轮副及轴承副的摩擦载荷与弹性变形的影响。
根据假设条件，缸内工作过程气体压力可视为集中力，作用在转子型面中心并垂直于型面，缸压的数据由零维模型仿真得到，如图2.35所示。缸压与转子曲面垂直方向投影面积的乘积即为集中作用力，调整相位关系，分别加载三个工作室的缸压作用力，图2.36所示为三个工作室内缸压作用力随偏心轴转角的变化。
图2.35 缸内气体压力曲线(https://www.chuimin.cn)
图2.36 缸压作用力随时间的变化
仿真时间设定为0.010 6s，仿真步数设置为1 000步。仿真计算得到转速为17 000r/min时偏心轴输出扭矩如图2.37所示。转子每旋转一周，发动机三个工作室各自完成一次工作，即偏心轴每旋转1 080°，发动机对外做功三次，因此，输出扭矩有三次峰值，波动非常剧烈。然而，实际情况发动机的输出扭矩并非扭矩曲线的峰值，而是扭矩曲线的平均值。
仿真计算得到的小型转子发动机在转速为17 000r/min的情况下偏心轴轴颈的受力情况如图2.38所示。从图2.38可以看出，偏心轴轴颈的受力也是周期变化的，这是由于离心惯性力在转速不变的情况下是不变的，偏心轴轴颈的受力变化情况只与气体作用力相关。
图2.37 偏心轴输出扭矩
图2.38 偏心轴轴颈受力图
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