曲柄连杆机构的类型和特点

根据运动学的角度，利用内燃机曲柄连杆机构，可分为:心曲柄连杆、偏心曲柄连杆和主副连杆曲柄连杆机构。中心曲柄连杆机构的特点是通过曲轴旋转中心的中心线，与曲柄转动轴垂直。这种连杆机构在内燃机曲柄中应用最为广泛。单机一般与v形的变星连杆的使用连接在内燃机上，活塞内燃机曲柄连杆机构属于偏心曲柄连杆机构这一类。它的特点是在中心旋转的曲轴的垂直圆筒中心线，而不是曲轴旋转中心，圆柱中心线距曲轴与旋转轴偏移距离为e。曲柄连杆机构可以减少活塞和气缸内最大侧压力行程的膨胀，使活塞在气缸壁的膨胀方案和压力减缩方案中，在相对均匀大小的两侧施加侧压作用。副连杆的主要曲柄连杆机构的特点是:内部燃烧发动机缸体与主连杆，另一个输出副连杆缸，这些不是直接连接到曲柄销底部，而是通过副连杆与大头连杆连接，形成了一个“关节”运动，这类机构有时也被称为“联合曲柄连杆”。在曲柄连杆机构关节上，一个曲柄可以将几根连杆和活塞连接起来，这个结构会缩短内燃机的长度，因为紧凑而广泛用于高动力机车用的坦克和v型内燃机引擎。

在过去的几十年里，能源的使用在社会中变得越来越强烈;然而，这些能量大部分来自于不可再生资源，如石油、天然气和线圈，也就是一般的化石燃料。

为了将这些能源转化为运动的能量，特别是在车辆中，发动机的主要机制是曲柄连杆。

为了提高发动机的性能，对曲柄连杆机构进行了研究。其中一些研究考虑了系统的几何、噪声和由这种机制引起的振动的运动[1-3]。

由于目前化石燃料的来源有限，由于世界的需求，以及需要改善车辆性能，研究诸如混合可再生能源系统(HRES)等新能源矩阵的研究对众多研究人员非常有兴趣[4-5]。

在这种情况下，压缩空气系统成为一个非常有趣的替代方案。压缩空气系统允许能量以压力的形式恢复，这可以作为燃烧引擎的额外能量来源[6]。

在这些应用中，气动马达是非常有趣的，因为它们的高强度与它们的质量有关。[7]

以这种方式，许多作者对压缩空气发动机在小型汽车上的应用研究有兴趣，例如摩托车[8-10]。

因此，本文提出将气动马达作为一种主要的动力发电机应用于自行车。气动发动机由两个气动气缸组成，通过曲柄连杆机构连接到自行车车轮。因此，压缩空气产生的力被转化为车轮的角位移，并转化为自行车的直线运动。

曲柄连杆机构将气动气缸的线性力转换为适用于被认为是单自由度系统的扭矩。此外，由于变量的复杂性，动态模型是非线性的。考虑到自行车的速度将被控制的事实，这项工作提出了SDRE控制和PD控制的应用。

SDRE控制技术是一种次优控制，它搜索系统的局部稳定性[11]。这种控制技术的优点是，它不会取消系统的非线性带来的可能的好处，因为在应用这种技术时不需要对系统进行线性化[12-16]。在实际应用中实现的成功技术中，有经典的比例微分(PD)控制器[17-19]。