汽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計—連桿(已修改)
2025-09-07 09:02 本頁面
【正文】 課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué) 院 汽車與交通學(xué)院 專 業(yè) 熱能與動力工程 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 課程設(shè)計題目 汽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 — 連桿 實踐 教學(xué) 要求與任務(wù) : 1. 設(shè)計參數(shù)求： Pe=； D=65mm； ?c? (參考 ) 2. 設(shè)計內(nèi)容及要求： 1）選取基本參數(shù)、熱計算、繪制示功圖 （ 1）利用 EXCEL 或其他程序語言進(jìn)行近似熱計算，得到理論的 示功圖的數(shù)據(jù) 。 （ 2）以該數(shù)據(jù)為依據(jù)，在 坐標(biāo)紙 01 上繪制理論的 示功圖，并對其進(jìn)行修正，得到實際的 示功圖。 （ 3）將 圖轉(zhuǎn)換成 圖，繪制在坐標(biāo)紙 02 上。 2）零部件設(shè)計 （ 1）獨立設(shè)計該汽油機(jī)的 連桿 ，用 CATIA 軟件繪出三維實體模型，求出其質(zhì)心位置和當(dāng)量質(zhì)量。 （ 2）將三維圖形轉(zhuǎn)換成二維的工程圖，并正確標(biāo)注尺寸、粗糙度、公差等，并以 A1 的圖紙打印。 3）動力計算 （ 1）計算活塞的位移、速度和加速度，并繪制曲線圖附在設(shè)計說明 書中。 （ 2）活塞連桿作用力分析，將往復(fù)運(yùn)動慣性力 Pj、側(cè)壓力 PN、 切向力 T、法向力 K 隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化曲線附在設(shè)計說明書中。 （ 3）計算曲柄銷載荷和連桿軸承載荷，并將圖形附在設(shè)計說明書中。 4）設(shè)計說明書。其中包括： （ 1） 成績評定表、 課程設(shè)計任務(wù)書 ； （ 2）汽油機(jī)設(shè)計指標(biāo)及其參數(shù)的選定 ； （ 2）熱計算過程 ； （ 3）零部件設(shè)計過程 ； （ 4）動力計算過程 ； （ 5）附錄（程序或用 EXCEL 的計算表格） 工作計劃與進(jìn)度安排 : 1. 選取基本參數(shù)、熱計算、繪制示功圖 5 天 2. 零部件設(shè)計 6 天 3. 3D 建模 2 天 4. 動力計算 2 天 5. 編寫設(shè)計說明書 2 天 6. 答辯 1 天 指導(dǎo)教師： 2020 年 12 月 21 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 2020 年 12 月 21 日 學(xué)院教學(xué)副院長： 2020 年 月 日 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 1 目 錄 1 汽油機(jī)設(shè)計參數(shù) 2 2 汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選用 3 3 近似熱計算 4 燃料燃燒熱 學(xué)計算 4 換氣過程計算 4 壓縮過程計算 5 燃燒過程計算 6 膨脹過程計算 8 示功圖繪制 9 汽油機(jī)性能指標(biāo)計算 10 4 連桿 三維建模 11 連桿基本尺寸 11 連桿的建模 過程 11 連桿大頭蓋的 建模 過程 14 5 動力計算 17 活塞位移、速度、加速度 17 活塞連桿作用力分析 18 曲柄銷載荷和連桿軸承載荷 20 6 參考文獻(xiàn) 22 附錄 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 2 1 汽油機(jī)設(shè)計參數(shù) 功率 Pe 有效功率是汽油機(jī)基本性能指標(biāo)。 Pe 由汽油機(jī)的用途選定，任務(wù)書已經(jīng)指定所需汽油機(jī)有效功率 Pe= kw。 轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)速的選用既要考慮被汽油機(jī)驅(qū)動的工作機(jī)械的需要，也要考慮轉(zhuǎn)速對汽油機(jī)自身工作的影響。任務(wù)書已經(jīng)指定所需汽油機(jī)轉(zhuǎn)速 n=5000 r/min。 沖程數(shù)τ 本設(shè)計中的車用汽油機(jī)都采用四沖程，即τ =4。 平均有效壓力 pme 平均有效壓力 pme 表示每一工作循環(huán)中單位氣缸工作容積所做的有效功，是汽油機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)之一，一般車用汽油機(jī)的平均有效壓力為 ～ MPa，這里取 pme = MPa。 有效燃油消耗率 be 這是汽油機(jī)最重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。四沖程車用汽油機(jī) 250[g/(kwh)]～380[g/(kwh)]。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 3 2 汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選用 有效功率計算公式： ?30e nVipP sme ???? （ ） 氣缸直徑 D 氣缸直徑 D 的選取影響汽油機(jī)的尺寸和重量，還影響汽油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。本設(shè)計任務(wù)書規(guī)定了車用汽油機(jī)的氣缸直徑 D=65 mm。 活塞行程 S 增大活塞行程 S 使活塞平均速度 30/nsvm ?? 提高，機(jī)械負(fù)荷加大，一般車用汽油機(jī) smvm /15~10? ，同時 S 也是汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)指標(biāo) S/D 的決定因素，車用汽油機(jī)的 S/D=～ ，校核所設(shè)計的汽油機(jī)的 vm和 S/D 的值。 即 30/nsvm ?? 30/ ?? = m/s 符合要求 S/D=65/65=1 符合要求 氣缸數(shù) i 及氣缸排列方式 由于設(shè)計任務(wù)書已指明 D 的值， S 確定后，滿足功率要求可通過改變氣缸數(shù)i 實現(xiàn)，所以 采用 4 缸直列排布。 連桿長度 L 與曲柄連桿比λ =r/L 連桿長度 加大，會使汽油機(jī)總高度增加；雖然連桿擺角減小，側(cè)壓力減小，但效果不明顯；而且連桿重量加大，往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量慣性力加大。因而盡量采用短連桿，目前一般λ值在 1/4～ 1/ 之間，取λ =1/。 則 2r=65， r/L=1/ 即 L= mm， r= mm 氣缸中心距 l0及其與氣缸直徑之比 l0/D l0/D 影響汽油機(jī)的長度尺寸和重量指標(biāo)，設(shè)計時力求縮小 l0/D 的值。 l0/D 值的影響因素可從曲軸中心線方向的尺寸分配和氣缸上部的尺寸分配兩方面分析，一般其值為 ～ ，取 l0/D=， 則 l0 = 65= mm 壓縮比ε c 選用壓縮比ε c 也就是選用燃燒室容積。選用壓縮比時要考慮汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能、工作可靠性、爆燃等。任務(wù)書給定車用汽油機(jī)的ε c= 根據(jù)有效功率計算可得 Vs= L 則 1+Vs/Vc= 得 Vc= L 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 4 3 近似熱計算 燃料燃燒熱化學(xué)計算 1 理論空氣量 L0 ?????? ??? 10 OHc gggL （ ） ?????? ??? 320 0 4 5 1= (千摩爾 /千克汽油 ) 燃料采用輕汽油 ?cg ， ?Hg ， ?g 汽油低熱值 Hu=44100 千焦 /千克燃料 2 新鮮空氣量 M1 ra mLM101 ??? ??? =（千摩爾 /千克 ) 其中 a? —— 過量空氣系數(shù)， ~ ?? ，取 a? =； 114?rm 3 燃燒產(chǎn)物 M2 324g12 oH gMM ??? . 1 4 ??? = (千摩爾 /千克 ) 4 理論分子變更系數(shù)μ 0 120 MM?? ? = 5 實際分子變更系數(shù)μ 1 rr???? ??? 101 ? ?? = 其中，γ r—— 殘余廢氣系數(shù)，γ r = ～ ，取γ r = 換氣過程計算 1 排氣壓力（氣缸內(nèi)廢氣壓力） Pr 0)~( pPr ? 取 Pr = = MPa 2 氣缸內(nèi)排氣溫度（殘余廢氣溫度） Tr Tr = 900～ 1200（ K） 取 Tr =1000 K 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 5 3 進(jìn)氣終點壓力 Pa 0)~( pPa ? 取 Pa = 0 = Mpa 4 進(jìn)氣終點溫度 Ta 400~370?aT （ K） 取 Ta =380 K 5 充量系數(shù)（充氣效率） c? raac cc TTPP ???? ??? 1 11 00 ????? = 其中 ~0 ?aa TTPP 之間，取 0 ?
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