● 摘要
等曲柄连杆发动机是一种特殊的往复活塞式内燃机，它采用一种连杆长度等于曲柄半径的曲柄滑块机构，与常规往复活塞式发动机相比，连杆被转化为一种偏心圆滑块结构，在输出同样功率时发动机可以拥有更小的质量和尺寸，因而在小型飞行器动力装置领域具有广阔的应用前景。 由于等曲柄连杆发动机具有特殊的工作方式和复杂的结构，需要对其进行全面的动力学分析，并应用运动弹性动力学理论分析其强度和弹性变形对发动机工作性能的影响。 本文以BH265等曲柄连杆发动机为研究对象，应用解析法对等曲柄连杆机构进行动力学分析，得到了活塞的位移、速度和加速度等运动学参数，以及各部件间力的相互作用随曲轴转角的变化规律，并与常规曲柄连杆机构进行了对比分析。建立了活塞、偏心圆滑块和曲轴的三维模型，运用有限元法对其进行了强度和刚度分析，得到了各部件在最大载荷作用下的应力分布和变形状态，对曲轴轴系进行了模态分析，提取了其前五阶非零固有频率和振型，并分析了以上结果对发动机工作性能的影响。运用运动弹性动力学方法和基于弹性接触理论的有限元方法，建立了包含活塞、偏心圆滑块和曲轴的等曲柄连杆机构装配体计算模型，得到了装配体模型下各部件在最大载荷作用时刻的应力分布和变形状态，并与零件单独分析的结果进行对比。分析结果表明，单独的零件计算模型无法体现零件对运动系统变形的适应性，而装配体计算模型与实际系统更加接近，对物理模型具有更好的符合性。