發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-更新版-文庫吧
2025-06-03 12:37 本頁面
【正文】 圖21 中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖第三章 中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究曲柄連桿的受力分析,關(guān)鍵要對曲柄連桿機(jī)構(gòu)的所受到的力進(jìn)行分析,根據(jù)力和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各部件強(qiáng)度、剛度和磨損分析，計(jì)算和設(shè)計(jì)出適合的發(fā)動(dòng)機(jī)中心曲柄,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出和轉(zhuǎn)速等各方面的要求。 作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力可以分為:氣缸內(nèi)氣體的壓力、運(yùn)動(dòng)的慣性力,摩擦阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的負(fù)載力。但運(yùn)動(dòng)阻力以及負(fù)載力難以判斷，因此只要研究氣體的壓力和慣性力的變化。相關(guān)參數(shù)表1已給出。 氣缸內(nèi)的作用力分析作用在活塞上的氣體作用力等于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓力差與活塞頂面積的乘積，即 （）公式中：為活塞上的氣體作用力，單位：N； 為缸內(nèi)絕對壓力，單位：MPa； 為大氣壓力，單位：MPa； 為活塞直徑，單位：mm。由于活塞直徑是一定的，活塞上的氣體作用力取決于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓力差，對于四缸的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，一般取=， 慣性力的計(jì)算慣性力是由于物體運(yùn)動(dòng)速度不均而產(chǎn)生的，為了確定機(jī)構(gòu)的慣性力，首先要知道其加速度和質(zhì)量的分布。并加以簡化，來進(jìn)行慣性力的計(jì)算。連桿質(zhì)量的換算為了對連桿質(zhì)量方便計(jì)算，將整個(gè)連桿（包括有關(guān)附屬零件）的質(zhì)量用兩個(gè)換算質(zhì)量和來代換，并假設(shè)是集中作用在連桿小頭中心處，并只做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量；是集中作用在連桿大頭中心處，并只沿著圓周做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，如圖32 所示：圖32 連桿質(zhì)量的換算簡圖第四章 活塞以及連桿組件的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)活塞組件活塞組包括活塞、活塞銷與活塞缸等部件,它們是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的部分。發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性和耐久性,在很大程度上與活塞組有關(guān)。(1)熱強(qiáng)度高、耐磨性好,熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱性好,減摩性能好,材料的工藝性好。(2)活塞的形狀和壁厚要合理。能充分散熱,強(qiáng)度高、剛度高,避免應(yīng)力集中。(3)保證燃燒室里的氣密性好,減少活塞摩擦損失(4)降低機(jī)油消耗,保證滑動(dòng)面有足夠的機(jī)油。 材料要求根據(jù)上面的要求設(shè)計(jì)的活塞,活塞材料應(yīng)當(dāng)具備下列條件:(1)熱強(qiáng)度高。(2)良好的導(dǎo)熱性良好、熱吸收能力差，能減少頂部和環(huán)的溫度,減少熱應(yīng)力的散失。(3)膨脹系數(shù)很小。(4)良好的減摩性能良好。(5)工藝性好,便宜。綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞應(yīng)采用鑄造鋁硅合金材料。 活塞頭部的設(shè)計(jì)要求其主要目的是氣體壓力,并通過針連桿、活塞環(huán)和汽缸密封在同一時(shí)間一起工作介質(zhì)。所以,活塞頭的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一下要求:(1)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度,避免開裂和過度變形,因?yàn)樽冃螘?huì)影響活塞環(huán)的正常工作。(2)保高溫,溫差小,防止過度的熱變形和熱應(yīng)力的產(chǎn)生,避免熱疲勞裂紋。(3)盡可能緊湊的尺寸，以便降低活塞質(zhì)量。 設(shè)計(jì)活塞銷 活塞銷的結(jié)構(gòu)和尺寸活塞銷的結(jié)構(gòu)為圓柱體，中空形式，可以減少往復(fù)慣性的質(zhì)量，能夠有效的利用自身的材料?；钊N與活塞銷座和連桿小頭襯套孔的連接配合，采用“全浮式”配合?；钊N的外直徑，取，活塞銷的內(nèi)直徑，取活塞銷長度，取、材料的選擇活塞銷材料為低碳合金鋼，表面滲碳處理，硬度高、耐磨、內(nèi)部沖擊韌性好。表面加工精度及粗糙度要求極高，高溫下熱穩(wěn)定性好。 活塞銷座活塞銷是用來支持活塞,傳輸功率。銷應(yīng)該適當(dāng)有足夠的強(qiáng)度和剛度,使針能夠適應(yīng)變形的活塞銷,以避免銷產(chǎn)生應(yīng)力集中引起的疲勞斷裂。同時(shí)表面有足夠的壓力和高耐磨性?；钊N座的內(nèi)徑，活塞銷座外徑一般等于內(nèi)徑的倍，取，活塞銷的彎曲跨度越小，銷的彎曲變形就越小，銷—銷座系統(tǒng)的工作越可靠，所以，一般設(shè)計(jì)成連桿小頭與活塞銷座開擋之間的間隙為，但當(dāng)制造精度有保證時(shí)，兩邊共就足夠了，取間隙為。 連桿的設(shè)計(jì) 連桿的工作情況、設(shè)計(jì)要求和材料選用A、設(shè)計(jì)要求連桿的主要?dú)怏w壓力和往復(fù)慣性力產(chǎn)生的交變載荷,因此,應(yīng)該首先保證連桿的設(shè)計(jì)有足夠的疲勞強(qiáng)度和鋼結(jié)構(gòu)。如果實(shí)力不夠,連桿螺栓、大發(fā)生顱或軸斷裂,造成嚴(yán)重的事故,同時(shí),如果連桿組的剛度不足,也將帶來壞曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作。所以連桿的設(shè)計(jì)是一個(gè)輕量級的主要需求結(jié)構(gòu)在保證足夠的剛度和強(qiáng)度。所以我們必須選擇高強(qiáng)度的材料,結(jié)構(gòu)合理的形狀和大小。B、材料的選擇為了確保光的條件下連桿結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度,碳含量的選擇45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鍛造、噴丸表面處理,提高強(qiáng)度。 連桿長度的確定 設(shè)計(jì)連桿時(shí)首先要確定連桿大小頭孔間的距離，即連桿長度它通常是用連桿比來說明的，取，則。第五章 曲軸的設(shè)計(jì) 曲軸的材料的選擇球墨鑄鐵就其機(jī)械性能和使用性能而言，比其它多種鑄鐵都要好。該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸宜采用球墨鑄鐵而造。 確定曲軸的主要尺寸和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié) 曲柄銷的直徑和長度 曲柄銷的長度是在選定的基礎(chǔ)上考慮的。從增加曲軸的剛性和保證軸承的工作能力出發(fā)，應(yīng)使控制在一定范圍內(nèi)，同時(shí)注意曲拐各部分尺寸協(xié)調(diào)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)/=，取==。軸頸的尺寸，最后可以根據(jù)承壓面的投影面積與活
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