【正文】 表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3） 畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4） 圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5） 軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1） 設(shè)計(jì)（論文） 2） 附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3） 其它 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明 本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指 導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 6108柴 油機(jī) 連桿的優(yōu)化設(shè)計(jì) 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1） 封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格 式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3） 中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4） 外文摘要、關(guān)鍵詞 5） 目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6） 論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7） 參考文獻(xiàn) 8）致謝 9） 附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。有限元法是現(xiàn)代設(shè)計(jì)一種常用的高效能方法，將整個(gè)連續(xù)體離散為有限個(gè)單元，通過各個(gè)單位的應(yīng)力情況得到更直觀的分析結(jié)果。連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和 連桿軸瓦等零件組成，連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、桿身和連桿大頭。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量 變形 。最大拉伸載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣沖程開始的上止點(diǎn)附近，最大壓縮載荷出現(xiàn)在膨脹沖程開始的上止點(diǎn)附近。連桿結(jié)構(gòu)如圖11所示。 CATIA V5R20 作為 CATIA 產(chǎn)品系列，具有良好的開放性和協(xié)同性，其內(nèi)容有：配 置、二維草圖的繪制、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)、自由曲面設(shè)計(jì)、IMA 造型設(shè)計(jì)、工程圖設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、高級(jí)渲染、 DMU 電子樣機(jī)、模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、結(jié)構(gòu)分析等。汽車工業(yè)的發(fā)展首先應(yīng)該是內(nèi)燃機(jī)性能的提高和改善，其建立在內(nèi)燃機(jī)各部件性能和使用壽命不斷提高的基礎(chǔ)上的。優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義在于在滿足連桿基本的強(qiáng)度剛度的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，從而使連桿可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面獲得提升，自身質(zhì)量更小，使 其工作更加高效，滿足工業(yè)發(fā)展的日益需求。連桿材料一般采用中碳鋼和中碳合金鋼，如 45鋼、 40CRr 等。 噴丸強(qiáng)化是提高連桿抗疲勞性能的有效方法，該技術(shù)在國外早已得到廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)一些軍工企業(yè)和先進(jìn)廠家也得到逐步采用，噴完處理后連桿表層會(huì)產(chǎn)生劇烈塑性變形，使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變，表層行成高密度的位錯(cuò)纏結(jié)從而達(dá)到強(qiáng)化的目的。但是過大的曲柄連桿比會(huì)引起活塞側(cè)壓力增加，導(dǎo)致摩擦損失增大，加速活塞、活塞環(huán)、氣缸套的磨損，影響其可靠性?？紤]到實(shí)際情況，在小頭頂端開有油孔，是潤滑油經(jīng)小孔潤滑活塞銷和小頭軸承。 參數(shù) 小頭內(nèi)徑 小頭外徑 小頭寬度 數(shù)值（ mm） 1d 44? 2d 53? 1b 42? 表 22 連桿小頭主要設(shè)計(jì)參數(shù) 小頭結(jié)構(gòu)形式如圖 21所示。 襯套設(shè)計(jì)參數(shù)如表 23所示。 當(dāng) ? ? 時(shí)查《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》， Db2 ? ，大頭寬度 2b ? ，取 2b ? 根據(jù)原機(jī)實(shí)際情況連桿大頭采平切口形式。 平切口大頭所連接的曲柄銷直徑 2D 可以增加到 ~ ，取2D ? mm70? ， 2? 為軸瓦厚度，查《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)》，對(duì)于柴油機(jī)， 2? mm3~2? ，取 2? ? ，大頭內(nèi)徑 1D ? 2D +2 2? ? ?? mm75? ；通常軸承直徑~ 0 ）（? ，取 ， 0 ?? 對(duì)于平切口連桿，連桿大頭高度121 ~ ）（?? ，取 ?? 21 HH ?? mm。如果連桿蓋和大頭松脫或者螺栓斷裂將造成很嚴(yán)重的后果，所以要 求螺栓有足夠強(qiáng)度。 參數(shù) 活塞組質(zhì)量 連桿小頭質(zhì)量 連桿大頭質(zhì)量 最大燃?xì)鈮? 轉(zhuǎn)速 數(shù)值（ mm） ? ? ? MPapz ? min/r2200v? 表 27 用于連桿校核已知參數(shù) 連桿小頭承受的作用力 （ 1）由于溫度過盈和壓配襯套而產(chǎn)生 的力 ①溫度過盈量 小頭襯套材料為錫青銅，溫度過盈量 ? T? mm0 4 3 2 551B ???????? ?? ）（）（ ?? 式中： B? — 錫青銅襯套材料的熱膨脹系數(shù) B? ??? ? — 鋼的小頭材料熱膨脹系數(shù) 5101 ???? t — 連桿小頭的溫升 一般 ?t C150~100 ? ，取 ?t C125? 1d — 小頭內(nèi)徑 1d ? ②壓入過盈受熱膨脹小頭所受的徑向壓力 P ?P????????????????????????B221221212221221 EuddddEudddddT????????????????????????5222252222 ? 式中： 2d — 小頭外徑 2d mm53? 1d — 小頭內(nèi)徑 1d ? d — 襯套內(nèi)徑 mm38d? u — 泊桑系數(shù) ? 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 10 E — 連桿材料的抗拉彈性模數(shù) 對(duì)于鋼 E 5?? BE — 青銅襯套的抗拉彈性模數(shù) 對(duì)于青銅 BE 5?? ? — 襯套裝配過盈量 ③由 P產(chǎn)生的小頭應(yīng)力 外表面的應(yīng)力： 212221a dd 2dp ???? ????22 內(nèi)表面的應(yīng)力： 21222122i ddddp???? ? ????2222 許用值 ? ?a? 和 ??i? 在 MPa150~100 ，故設(shè)計(jì)安全。 ?? ?rgG 式中， 39。0 cj ??? ? ）（ ???? 0 0 2 4 9 2 N10573? 式中， cpr — 連桿小頭平均直徑， cpr 4dd2?? ? 3853 ?? mm 彎矩為： )c o s( s i o s1rNMM m a x39。P 的作用，小頭受到的最大拉應(yīng)力 p? 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 13 ???1m a x39。P 3 4 2 2 4 9 5 9 2 0 ??? 式中 zP — 最大燃?xì)?壓力 ?zP 2z r41p ?）（ ?? ?????? ? 2 51010 0 626）（ 計(jì)算簡圖如圖 25 所示。z1n 式中： z1?? — 材料在對(duì)稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 54 查得 z1?? MPa250~190? ， 取 z1?? MPa200? a?? — 應(yīng)力幅， a?? ? ??2 ijaj ?? ??? 2 ）（ m? — 平均應(yīng)力， m? 22 ijaja ??? ?? ? 2 ）（ ???? ? 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 14 ??— 角系數(shù)，???0012 ? ?? ?? ?— 考慮表面加工情況的工藝系數(shù)，??? ~ ，??? 1?? — 材料在對(duì)稱循環(huán)下的彎曲疲勞極限， 1?? ? 0? — 材料在脈沖循環(huán)下的彎曲疲勞極限，對(duì)于鋼 0? ）（ ~? 1?? M ~? ，取 0? MPa400? 帶入數(shù)據(jù)可 得 ???? 400 ?? ，則： 200n???? 小頭的安全系數(shù) ??n 一般不小于 ，滿足條件，故安全。 連桿桿身的強(qiáng)度計(jì)算 連桿所受最大拉伸力和壓縮力 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 15 （ 1）最大拉伸力 連桿桿身在不對(duì)稱的交變載荷下工作，它受到位于計(jì)算截面（ II? ）以上往復(fù)慣性質(zhì)量力的拉伸及氣體壓力的壓縮（如圖 26)，則最大工況的拉伸力： ?????? ???? )1(P 239。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 16 （ 2）由 cP 壓縮和縱彎曲引起的合成應(yīng)力 連桿承受最大壓縮力時(shí)，桿身中間斷面產(chǎn)生縱向彎曲。 （ 3）應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 在擺動(dòng)平面內(nèi)： ??? 2 j1a ??? ??2 ??? 2 j1m ??? ??2 在垂直于擺動(dòng)平面內(nèi)： ??? 2 j2a ??? ??2 ??? 2 j2m ??? ??2 （ 4）安全系數(shù) 連桿身安全系數(shù)為 ma1Kn??????? ?? ? ，則， 在擺動(dòng)平面內(nèi)， 1n ? ???? 0 2 0 0 在垂直于擺動(dòng)平面內(nèi)， 2n ? ???? 200 連桿安全系數(shù) n 的范圍為 3~ ，均滿足，故設(shè)計(jì)安全。 圖 27 連桿大頭計(jì)算簡圖 連桿大頭蓋受力 （ 1）大頭蓋受慣性力拉伸負(fù)荷 連桿大頭蓋在進(jìn)氣沖程開始即當(dāng)活塞在上止 點(diǎn)時(shí)承受往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和連桿大頭的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力。 )1(P ??? 式中： 39。實(shí)際計(jì)算結(jié)果表明， 3m 與 2m ，1m 相比很小，為簡化受力分析，常用集中在連桿小頭和大頭的 2個(gè)質(zhì)量 2m ， 1m近似代替連桿，從動(dòng)力學(xué)等效的頭兩個(gè)條件（即忽略轉(zhuǎn)動(dòng)慣量守恒）可得1m = l llml )( ?? ， 2m = llml? 式中， lm 是連桿組質(zhì)量； l? 是連桿組質(zhì)心到小頭孔中心的距離。39。F — 軸承中央截面面積， 39。1j m a x39。31m a x39。 連桿螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 連桿螺栓的受力 （ 1）每只螺栓所受的慣性力 連桿為平切口， Nj 8 7 6 3 4 32 1 2 6 8 71Pi1F m a x39。1 ??????? ）（j? 式中 : x — 基本負(fù)荷系數(shù)， ? （ 4）螺栓桿身的最大拉應(yīng)力 max? ?? ????? 22Mm a x 144 40 . 0 1 F 6?? ? （ 5）螺栓桿身的最小拉應(yīng)力 min? M P 0 9d40 . 0 1 F22M1m i n6 ??????? ?? 螺紋所受拉應(yīng)力 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿參數(shù)設(shè)計(jì)及校核 21 （ 1）最大拉應(yīng)力 max39。39。 ????? ???a MPa M P m i n39。39。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連桿三維模型的建立 23 3 連桿三維模型的建立 連桿的建模思路 連桿由連桿體和連桿蓋組成，所以可以對(duì)連桿體和連桿蓋分別建模，完成后進(jìn)行裝配。