機(jī)械制造及其自動化類-wenkub
2022-09-03 21:42:13 本頁面
【正文】 止產(chǎn)生過大的熱變形和熱應(yīng)力，為活塞環(huán)的正常工作創(chuàng)造良好條件，并避免頂部熱疲勞開裂；（3）尺寸盡可能緊湊，因為一般壓縮高度縮短1單位，整個發(fā)動機(jī)高度就可以縮短單位，并顯著減輕活塞重量。共晶鋁硅合金是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的活塞材料，既可鑄造，也可鍛造。鋁合金的優(yōu)缺點與灰鑄鐵正相反，鋁合金比重小，約占有灰鑄鐵的1/3，結(jié)構(gòu)重量僅占鑄鐵活塞的。使活塞與氣缸間能保持較小間隙；（4）比重小。使散熱良好，強(qiáng)度、剛度符合要求，盡量減輕重量，避免應(yīng)力集中；（3）保證燃燒室氣密性好，竄氣、竄油要少又不增加活塞組的摩擦損失；（4）在不同工況下都能保持活塞與缸套的最佳配合；（5）減少活塞從燃?xì)馕盏臒崃?，而已吸收的熱量則能順利地散走；（6）在較低的機(jī)油耗條件下，保證滑動面上有足夠的潤滑油。因而活塞頂?shù)臏囟纫埠芨摺Ｔ跈C(jī)械載荷的作用下，活塞各部位了各種不同的應(yīng)力：活塞頂部動態(tài)彎曲應(yīng)力；活塞銷座承受拉壓及彎曲應(yīng)力；環(huán)岸承受彎曲及剪應(yīng)力。 活塞的加速度將式（）對時間微分，可求得活塞加速度的精確值為： （）將式（）對時間為微分，可求得活塞加速度的近似值為： （）因此，活塞加速度也可以視為兩個簡諧運(yùn)動加速度之和，即由與兩部分組成。式（）可進(jìn)一步簡化，： 即 又由于 （）將式（）帶入式（）得： x= （）式（）是計算活塞位移x的精確公式,為便于計算，可將式（）中的根號按牛頓二項式定理展開，得：…考慮到≤ 1∕3，其二次方以上的數(shù)值很小，可以忽略不計。 活塞位移假設(shè)在某一時刻，曲柄轉(zhuǎn)角為，并按順時針方向旋轉(zhuǎn)，連桿軸線在其運(yùn)動平面內(nèi)偏離氣缸軸線的角度為， 所示。當(dāng)曲柄按等角速度旋轉(zhuǎn)時，曲柄OB上任意點都以O(shè)點為圓心做等速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，活塞A點沿氣缸中心線做往復(fù)運(yùn)動，連桿AB則做復(fù)合的平面運(yùn)動，其大頭B點與曲柄一端相連，做等速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而連桿小頭與活塞相連，做往復(fù)運(yùn)動。通過設(shè)計，確定發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)和零部件結(jié)構(gòu)，包括必要的結(jié)構(gòu)尺寸確定、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析、材料的選取等，以滿足實際生產(chǎn)的需要。 研究目標(biāo)和意義曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)的傳遞運(yùn)動和動力的機(jī)構(gòu)，通過它把活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而輸出動力。目前國內(nèi)大學(xué)和企業(yè)已經(jīng)已進(jìn)行了機(jī)構(gòu)運(yùn)動、動力學(xué)仿真方面的研究和局部應(yīng)用，能在設(shè)計初期及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)干涉，校核配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動、動力學(xué)性能等，為設(shè)計人員提供了基本的設(shè)計依據(jù)[34]。它是利用計算機(jī)建造的模型對實際系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究，將分析的方法用于模擬實驗，充分利用已有的基本物理原理，采用與實際物理系統(tǒng)實驗相似的研究方法，在計算機(jī)上運(yùn)行仿真實驗。首先，以運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的理論知識為依據(jù)，對曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律以及在運(yùn)動中的受力等問題進(jìn)行詳盡的分析，并得到了精確的分析結(jié)果。其次對活塞組進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的校核。目前多剛體動力學(xué)模擬軟件主要有Pro/Mechanics，Working model 3D，ADAMS等。目前國內(nèi)外對發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析的方法很多，而且已經(jīng)完善和成熟。因此，曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)中主要的受力部件，其工作可靠性就決定了發(fā)動機(jī)工作的可靠性。在傳統(tǒng)的設(shè)計模式中，為了滿足設(shè)計的需要須進(jìn)行大量的數(shù)值計算，同時為了滿足產(chǎn)品的使用性能，須進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及可靠性等方面的設(shè)計和校核計算，同時要滿足校核計算，還需要對曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析。在實際分析中，為使問題簡單化，一般將連桿簡化為分別集中于連桿大頭和小頭的兩個集中質(zhì)量，認(rèn)為它們分別做旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動，這樣就不需要對連桿的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行單獨研究[9]。當(dāng)=時，活塞銷中心A在最上面的位置A1，此位置稱為上止點。只保留前兩項，則 （）將式（）帶入式（）得 （） 活塞的速度 將活塞位移公式（）對時間t進(jìn)行微分，即可求得活塞速度的精確值為 ()將式（）對時間微分，便可求得活塞速度得近似公式為： （）從式（）可以看出，活塞速度可視為由與兩部分簡諧運(yùn)動所組成。第3章 活塞組的設(shè)計 活塞的設(shè)計活塞組包括活塞、活塞銷和活塞環(huán)等在氣缸里作往復(fù)運(yùn)動的零件，它們是發(fā)動機(jī)中工作條件最嚴(yán)酷的組件。此外，在環(huán)槽及裙部還有較大的磨損?；钊粌H溫度高，而且溫度分布不均勻，各點間有很大的溫度梯度，這就成為熱應(yīng)力的根源，正是這些熱應(yīng)力對活塞頂部表面發(fā)生的開裂起了重要作用。 活塞的材料根據(jù)上述對活塞設(shè)計的要求，活塞材料應(yīng)滿足如下要求：（1）熱強(qiáng)度高。以降低活塞組的往復(fù)慣性力，從而降低了曲軸連桿組的機(jī)械負(fù)荷和平衡配重；（5）有良好的減磨性能（即與缸套材料間的摩擦系數(shù)較?。?，耐磨、耐蝕；（6）工藝性好，低廉。因此其慣性小，這對高速發(fā)動機(jī)具有重大意義。含硅9%左右的亞共晶鋁硅合金，熱膨脹系數(shù)稍大一些，但由于鑄造性能好，適應(yīng)大量生產(chǎn)工藝的要求，應(yīng)用也很廣。而則直接受頭部尺寸的影響。為縮小，當(dāng)然希望盡可能小，但過小會使第一環(huán)溫度過高，導(dǎo)致活塞環(huán)彈性松弛、粘結(jié)等故障。在小型高速內(nèi)燃機(jī)上，一般氣環(huán)高，油環(huán)高。當(dāng)然，第二環(huán)岸負(fù)荷要比第一環(huán)岸小得多，溫度也低，只有在第一環(huán)岸已破壞的情況下，它才可能被破壞。因此，環(huán)帶高度。綜上所述，可以決定活塞的壓縮高度。僅從活塞設(shè)計角度，為了減輕活塞組的熱負(fù)荷和應(yīng)力集中，希
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1