機械制造及其自動化類-免費閱讀
【正文】 應(yīng)用三維CAD軟件Pro/ENGINEER建立了活塞模型，當(dāng)模型建立完成后，運用Pro/E軟件完成與曲柄連桿機構(gòu)的裝配。（2）選擇【陣列工具】，對上一步創(chuàng)建的特征進行再生，生成一些活塞環(huán)槽護圈。 活塞的建模步驟創(chuàng)建活塞1/4輪廓運用【拉伸工具】。裙部頂端有兩個往里凸起的銷座。另外還具有模具設(shè)計，動態(tài)、靜態(tài)干涉檢查，計算質(zhì)量特征（如質(zhì)心、慣性矩）等功能模塊。 活塞環(huán)強度校核活塞環(huán)在工作時，因剪應(yīng)力和軸向力影響較小，所以只計算彎矩。 活塞環(huán)設(shè)計及計算 活塞環(huán)形狀及主要尺寸設(shè)計該發(fā)動機采用三道活塞環(huán)，第一和第二環(huán)為氣環(huán)，第三環(huán)為油環(huán)。表面加工精度及粗糙度要求極高，高溫下熱穩(wěn)定性好。裙部單位面積壓力（裙部比壓）按下式計算： （）式中：—最大側(cè)作用力，由動力計算求得，=—活塞直徑，；—裙部高度。把活塞裙部的橫斷面設(shè)計成與裙部變形相適應(yīng)的形狀。承受側(cè)向力作用的裙部表面，一般只是在兩個銷孔之間的弧形表面。由于節(jié)流作用，第一環(huán)岸上面的壓力比下面壓力大得多，不平衡力會在岸根產(chǎn)生很大的彎曲和剪切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過鋁合金在其工作溫度下的強度極限或疲勞極限時，岸根有可能斷裂，專門的試驗表明，當(dāng)活塞頂上作用著最高爆發(fā)壓力時。正確設(shè)計環(huán)槽斷面和選擇環(huán)與環(huán)槽的配合間隙，對于環(huán)和環(huán)槽工作的可靠性與耐久性十分重要。大多柴柴油機正是采用平頂活塞，因而采用近似于平頂?shù)幕钊?。?）上裙尺寸確定好活塞頭部環(huán)的布置以后，壓縮高度H1最后決定于活塞銷軸線到最低環(huán)槽（油環(huán)槽）的距離h1。該發(fā)動機采用三道活塞環(huán)，第一和第二環(huán)稱之為壓縮環(huán)（氣環(huán)），第三環(huán)稱之為油環(huán)。壓縮高度的確定活塞壓縮高度的選取將直接影響發(fā)動機的總高度，以及氣缸套、機體的尺寸和質(zhì)量。鋁合金另一突出優(yōu)點是導(dǎo)熱性好，其熱傳導(dǎo)系數(shù)約為鑄鐵的倍，使活塞溫度顯著下降。即在高溫下仍有足夠的機械性能，使零件不致?lián)p壞；（2）導(dǎo)熱性好，吸熱性差。為適應(yīng)機械負荷，設(shè)計活塞時要求各處有合適的壁厚和合理的形狀，即在保證足夠的強度、剛度前提下，結(jié)構(gòu)要盡量簡單、輕巧，截面變化處的過渡要圓滑，以減少應(yīng)力集中。當(dāng)或時，活塞速度為零，活塞在這兩點改變運動方向。 曲柄連桿機構(gòu)運動簡圖活塞做往復(fù)運動時，其速度和加速度是變化的。隨著發(fā)動機強化指標的不斷提高，機構(gòu)的工作條件更加復(fù)雜。多剛體動力學(xué)模擬軟件的最大優(yōu)點在于分析過程中無需編寫復(fù)雜仿真程序，在產(chǎn)品的設(shè)計分析時無需進行樣機的生產(chǎn)和試驗。摘 要本文對單缸柴油機的主要零部件（活塞）進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并對活塞進行了有關(guān)運動學(xué)和動力學(xué)的理論分析與實體模型的創(chuàng)建（運用Pro/E）。對內(nèi)燃機產(chǎn)品的部件裝配進行機構(gòu)運動仿真，可校核部件運動軌跡，及時發(fā)現(xiàn)運動干涉；對部件裝配進行動力學(xué)仿真，可校核機構(gòu)受力情況；根據(jù)機構(gòu)運動約束及保證性能最優(yōu)的目標進行機構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，可最大限度地滿足性能要求，對設(shè)計提供指導(dǎo)和修正[2]。在多種周期性變化載荷的作用下，如何在設(shè)計過程中保證機構(gòu)具有足夠的疲勞強度和剛度及良好的動靜態(tài)力學(xué)特性成為曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵性問題[1]。它的速度和加速度的數(shù)值以及變化規(guī)律對曲柄連桿機構(gòu)以及發(fā)動機整體工作有很大影響，因此，研究曲柄連桿機構(gòu)運動規(guī)律的主要任務(wù)就是研究活塞的運動規(guī)律。當(dāng)時，此時活塞得速度等于曲柄銷中心的圓周速度?；钊臒嶝摵苫钊跉飧變?nèi)工作時，活塞頂面承受瞬變高溫燃氣的作用，燃氣的最高溫度可達。以降低頂部及環(huán)區(qū)的溫度，并減少熱應(yīng)力；（3）膨脹系數(shù)小。對柴油機來說，采用鋁活塞還為提高壓縮比、改善發(fā)動機性能創(chuàng)造了重要的條件。盡量降低活塞壓縮高度是現(xiàn)代發(fā)動機活塞設(shè)計的一個重要原則，壓縮高度是由火力岸高度、環(huán)帶高度和上裙尺寸構(gòu)成的，即=++ 為了降低壓縮高度，應(yīng)在保證強度的基礎(chǔ)上盡量壓縮環(huán)岸、環(huán)槽的高度及銷孔的直徑。取。為了保證油環(huán)工作良好，環(huán)在槽中的軸向間隙是很小的，環(huán)槽如有較大變形就會使油環(huán)卡住而失效。實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，活塞頂部最小厚度，柴油機為，即。~。已知=，則， 環(huán)與環(huán)槽的配合間隙及環(huán)槽結(jié)構(gòu) [10]環(huán)岸是一個厚、內(nèi)外圓直徑為、的圓環(huán)形板，沿內(nèi)圓柱面固定，要精確計算固定面的應(yīng)力比較復(fù)雜，可以將其簡化為一個簡單的懸臂梁進行大致的計算。這樣，裙部就有被壓偏的傾向，使它在活塞銷座方向上的尺寸增大；其次，由于加在活塞頂上的爆發(fā)壓力和慣性力的聯(lián)合作用，使活塞頂在活塞銷座的跨度內(nèi)發(fā)生彎曲變形，使整個活塞在銷座方向上的尺寸變大；再次，由于溫度升高引起熱膨脹，其中銷座部分因壁厚較其它部分要厚，所以熱膨脹比較嚴重。在設(shè)計時把裙部橫斷截面制成長軸是在垂直與活塞銷中心線方向上，短軸平行于銷軸方向的橢圓形。取。 活塞銷強度和剛度計算由運動學(xué)知，活塞銷表面受到氣體壓力和往復(fù)慣性力的共同作用，總的作用力，活塞銷長度，連桿小頭高度，活塞銷跨度。第一道活塞環(huán)為桶形扭曲環(huán)，材料為球墨鑄鐵，表面鍍鉻?；钊h(huán)的平均半徑與徑向厚度之比一般都大于5，所以可按直桿彎曲正應(yīng)力公式計算[9]。用Pro/E創(chuàng)建的三維參數(shù)化零件模型，不但可以在屏幕上自由的翻轉(zhuǎn)動態(tài)觀察結(jié)構(gòu)形體，更可以進行方便的動態(tài)修改和調(diào)整。（4）活塞裙部的軸截面應(yīng)制成鼓形，活塞裙部的橫截面應(yīng)制成橢圓形。 創(chuàng)建活塞4/1輪廓創(chuàng)建活塞銷孔（1）運用【拉伸工具】創(chuàng)建銷座模型并拉伸出通孔。（3）運用【旋轉(zhuǎn)工具】，【去除材料】，創(chuàng)建氣環(huán)槽和油環(huán)槽。設(shè)定曲軸的轉(zhuǎn)速n rad/s，仿真時間為 t秒，開始仿真。分析了零部件的工作條件，總結(jié)應(yīng)滿足的設(shè)計要求，合理選擇材料，以滿足強度和剛度的校核。 創(chuàng)建凸臺鏡像生成整個活塞（1）選取整個模型，鏡像生
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