用python计算并绘制发动机转矩图

Question

根据四缸四冲程发动机，缸径86mm,活塞行程86mm,连杆长度144mm ，活塞组质量0.41kg，连杆组质量0.615kg，转速4000，往复运动质量0.82kg，旋转运动质量0.697kg，连杆比0.3最大爆发压力6Mpa 写一个求发动机整机转矩曲线图的python程序

Answer 1

本答案参考 多次询问 ChatGPT-3.5 后选择的最佳回答，若是满意，还请采纳，谢谢

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


# 发动机基本参数
bore = 0.086  # 缸径，单位：m
stroke = 0.086  # 活塞行程，单位：m
L = 0.144  # 连杆长度，单位：m
m_p = 0.41  # 活塞组质量，单位：kg
m_r = 0.615  # 连杆组质量，单位：kg
n = 4000 / 60  # 转速，单位：rps
m_j = 0.82  # 往复运动质量，单位：kg
m_q = 0.697  # 旋转运动质量，单位：kg
lambda_ = 0.3  # 连杆比
p_zmax = 6e6  # 最大爆发压力，单位：Pa


# 计算每缸工作容积
V_s = np.pi * (bore / 2) ** 2 * stroke


# 曲柄转角数组
theta = np.linspace(0, 720, 360)


# 计算转矩的函数
def calculate_torque(theta):
    theta_rad = np.radians(theta)
    r = stroke / 2
    # 往复惯性力
    F_j = -m_j * r * (n * 2 * np.pi) ** 2 * (np.cos(theta_rad) + lambda_ * np.cos(2 * theta_rad))

    # 旋转惯性力
    F_q = -m_q * r * (n * 2 * np.pi) ** 2

    # 气体压力产生的力（简化计算，假设压力按正弦规律变化）
    F_g = p_zmax * np.pi * (bore / 2) ** 2 * np.sin(theta_rad)

    # 总切向力
    F_t = (F_g + F_j + F_q) * np.sin(theta_rad + np.arcsin(lambda_ * np.sin(theta_rad) / np.sqrt(1 - lambda_ ** 2 * np.sin(theta_rad) ** 2)))

    # 转矩
    T = F_t * r

    return T


# 计算四缸发动机的总转矩
def total_torque(theta):
    num_cylinders = 4
    single_cylinder_torque = calculate_torque(theta)
    total_torque = np.zeros_like(single_cylinder_torque)
    for i in range(num_cylinders):
        total_torque += single_cylinder_torque

    return total_torque


# 计算转矩
torque = total_torque(theta)


# 绘制转矩曲线
plt.plot(theta, torque)
plt.xlabel('Crank Angle (degrees)')
plt.ylabel('Torque (N*m)')
plt.title('Engine Torque Curve')
plt.grid(True)
plt.show()

请注意，上述代码中的气体压力计算是一种简化的假设，实际的发动机气体压力变化是一个复杂的过程，取决于燃烧过程、进气和排气等多种因素。但这个程序可以作为一个初步的转矩曲线计算和绘制示例。