活塞速度計算器

活塞速度是衡量往復式引擎內部機械負荷的實用指標。曲軸做旋轉運動，活塞則反覆從上死點的靜止狀態加速，在行程中段附近達到較高的直線速度，到下死點再次停止並反向運動。本計算器依行程長度及每分鐘轉數，以公尺每秒概括這種運動，再利用連桿長度估算上死點附近特別高的加速度。 活塞平均速度是最常用於比較的數值。曲軸每轉一圈，活塞向下與向上各走一個完整行程，總路程為行程的兩倍。因此，平均速度等於以公尺表示的行程乘以二，再乘以 RPM 並除以六十。這是平均路程變化率，不是特定曲軸角度下的瞬時速度。即使引擎的缸徑、汽缸數或排氣量差異很大，只要行程與 RPM 的乘積相同，活塞平均速度就可能相同。 顯示的活塞最大速度採用簡諧運動近似：圓周率乘以行程，再乘以 RPM 並除以六十，約為平均速度的圓周率除以二倍。有限長度的連桿會使實際曲柄滑塊運動不對稱，讓精確速度峰值的位置偏離九十度曲軸角度，並稍微改變其大小。這種近似適合快速比較，但詳細的應力、摩擦及換氣分析，應在整個循環中計算完整的曲柄滑塊幾何關係。 上死點峰值加速度依曲柄半徑、角速度及連桿比估算。角速度等於二乘以圓周率乘以 RPM，再除以六十。上死點公式將曲柄半徑乘以角速度平方，再乘以根據曲柄半徑與連桿長度之比建立的修正項。由於加速度隨 RPM 的平方增加，轉速略為提高就可能大幅增加活塞、活塞銷、連桿、軸承及曲軸的慣性負荷。 連桿與曲柄半徑比等於連桿長度除以曲柄半徑，其中曲柄半徑為行程的一半。較大的比值可減少連桿傾角及二階運動效應，但可能增加引擎高度與質量。較小的比值可在緊湊結構中容納長行程，卻通常會增加側向推力，以及行程上下兩半之間的加速度不對稱性。 僅憑活塞平均速度無法決定安全 RPM 上限。材料、活塞質量、連桿與緊固件強度、潤滑、溫度、燃燒壓力、平衡、汽門機構動態特性及預期壽命都很重要。請用本計算器比較參數組合、掌握趨勢；引擎設計或改裝仍應依據經過驗證的零件極限及完整的動力學分析。