【正文】 ............................... 29 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度、剛度計(jì)算 ....................... 30 連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 ............................. 33 連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................... 36 ................................................. 38 曲軸的結(jié)構(gòu)型式和材料的選擇 ................................... 38 曲軸的功用 ................................................ 38 曲軸的結(jié)構(gòu)型式 ........................................... 39 曲軸的材料 ............................................... 39 曲軸的受力分析 ............................................... 40 曲軸結(jié)構(gòu)的基本尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................... 42 主軸頸 .................................................... 42 曲柄銷(xiāo)的直徑和長(zhǎng)度 ........................................ 42 曲柄臂 .................................................... 43 曲軸的計(jì)算 ................................................... 44 名義應(yīng)力的計(jì)算 ............................................ 45 曲軸圓角疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ...................................... 45 重慶理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 600w 便攜式發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 2 5．氣缸蓋和氣缸體的設(shè)計(jì) ....................................... 54 汽缸蓋的設(shè)計(jì) ................................................. 54 氣缸蓋的材料 .............................................. 55 氣缸蓋的散熱 .............................................. 56 氣缸體 ....................................................... 57 氣缸換氣過(guò)程 .............................................. 58 氣缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .......................................... 61 6．調(diào)速器 .................................................... 64 調(diào)速器的功用 ................................................. 64 調(diào)速器的結(jié)構(gòu) ................................................. 64 調(diào)速器的工作原理 ............................................. 65 ..................................................... 65 發(fā)電機(jī)的構(gòu)造 ................................................. 66 工作原理 ..................................................... 67 交流電的產(chǎn)生 .............................................. 67 發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng) .............................................. 67 輸出電壓的調(diào)節(jié) ............................................ 67 參考文獻(xiàn) ..................................................... 69 致 謝 ....................................................... 69 摘要 本文以通用汽油機(jī) 1E36F 的相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)作為參考，對(duì)單缸二沖程汽油機(jī)的主要零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，并選取合適的發(fā)電機(jī)，設(shè)計(jì)出便攜式的發(fā)電機(jī)組。 通過(guò)設(shè)計(jì)，確定發(fā)動(dòng)機(jī) 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(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析、材料的選取等，以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。緊固消音器也可減少噪音組。 內(nèi)燃機(jī)的熱計(jì)算－根據(jù)熱力循環(huán)的計(jì)算公式， 計(jì)算內(nèi)燃機(jī)各熱力參數(shù)、指示參數(shù)和有效參數(shù)。 1 ???? ??? （ 6）壓縮終點(diǎn)壓力 M P aM P app nac 0 1 3 86..139。39。39。 2)改善活塞銷(xiāo)和銷(xiāo)座的實(shí)際 承 載能力，減少磨損、防 止 破裂。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)較小），耐磨、耐蝕； （ 6） 工藝性好， 價(jià)格 低廉。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。這種過(guò)渡相在基體中能造成較強(qiáng)烈的應(yīng)變場(chǎng)，提高對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力。我們要設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)是二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，前面的設(shè)計(jì)中我們已經(jīng)知道了發(fā)動(dòng)機(jī)的D=36mm，取 1H ==18mm。環(huán)的軸向高度氣環(huán)為 ~，高強(qiáng)化的汽油機(jī)有的為 ~。 重慶理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 600w 便攜式發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 14 活 5． 塞頂部厚度 ? 活塞項(xiàng)部厚度應(yīng)根據(jù)活塞頂?shù)膽?yīng)力、剛度以及散熱要求來(lái)決定。熱流 型活塞的形狀通常是從中央到四周厚度逐漸加大，且具有足夠大的過(guò)渡圓角。環(huán)槽的行為精度 也會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的漏氣量。39。背隙取為 ?；钊娜共吭O(shè)計(jì)應(yīng)保證裙部的貼合面積和良好的潤(rùn)滑條件，應(yīng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下具有最小的活塞間隙。 （ 2）雙橢圓規(guī)律 雙橢圓規(guī)律按式下式 設(shè)計(jì) ? ? ? ?? ??? 4c os12c os14 ????? kdDe 式中 k 修正系數(shù)。 橢圓度過(guò)大會(huì)使活塞裙部與氣缸的實(shí)際接觸面 積減小，磨損拉毛的傾向加大。 2)適應(yīng)活塞的住復(fù)運(yùn)動(dòng)，使活塞工作中在裙部與氣缸間 形成一雙向楔形油膜，楔形油膜將產(chǎn)生流體動(dòng)壓力，使壁面間油壓開(kāi)高，裙部具有較高的承載能力和良好的潤(rùn)滑條件，改善裙 部與 氣缸間的摩擦與磨損。 如果已知活塞裙 部上端的溫度，且假定溫 度沿 活塞裙部 高 度方向不變，那么，活塞裙部側(cè)表面 形狀則 為 a。如果認(rèn)為鋁合金上的線膨脹系數(shù)在 120~250C? 內(nèi)變化不大，則活塞的膨脹量?jī)H與溫度成正比。 考慮流體動(dòng)力潤(rùn)滑效應(yīng)后活塞側(cè)表面形狀如 d 所示 。式 中 D 為汽缸直徑 。 重慶理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 600w 便攜式發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 22 圖 26 活塞銷(xiāo)座設(shè)計(jì)方案 活塞銷(xiāo)座 在裙部的位置一般為 2H ＝ (~)H。二行程發(fā)動(dòng)機(jī)銷(xiāo)座承受較大的壓載 荷， 活塞的外緣 偏向活塞項(xiàng)。銷(xiāo) 孔軸線對(duì) 裙部軸線的對(duì)稱度不 大干 。 活塞銷(xiāo)外圓尺寸精度 IT3~IT4，表 面粗糙度 aR ~，圓柱度 。反擠壓活塞銷(xiāo)多用在強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)上。 2．活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)座的配合 活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)座孔以及連桿小頭襯套孔之間的配合有全浮式 活塞銷(xiāo)和半浮式活塞 銷(xiāo)之分。分組裝 配 時(shí)活塞銷(xiāo)與銷(xiāo)座 孔可以采用冷態(tài)過(guò)盈配合，也可以采用冷態(tài)間隙配合 。 設(shè)計(jì)要求 連桿主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先保證連桿具有在足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)鋼度。為了保證連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度和強(qiáng)度， 我們 采用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼 45 模鍛，表面噴丸強(qiáng)化處理，提高強(qiáng)度 ，因?yàn)橐休^高的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性，所以此處連桿我們選取 45鋼。但是，這種影響并不大。取 2?? mm，由足夠平衡和加工條件取最大可能的平衡塊半徑 bdr ??? 2? ，綜合這些條件連桿長(zhǎng)度可按下式計(jì)算，圓整取值 DsD )(2)21(21?????? ???? 4273632)3623614(2)12221(312 ???????? 。它們的質(zhì)量可以看作是集中在活塞銷(xiāo)中心上，并以 hm 表示。 jP 是沿氣缸中心線方向作用的， 公式 前的負(fù)號(hào)表示 jP 方向與活塞加速度 a 的方向相反 。當(dāng)采用滾 針軸承時(shí)，許用比壓值可達(dá) 60MPa。 則最小截面 mmDs )2(201 2 ???? ? 連桿大頭 一般也作成圓環(huán)形，大頭孔內(nèi)裝滾針軸承 。若襯套材料的膨脹系數(shù)比連桿材料的大，則隨工作時(shí)溫度升高，過(guò)盈增大，小頭斷面中的應(yīng)力也增大。 連桿桿身的強(qiáng)度校核 連桿桿身在不對(duì)稱的交變循環(huán)載荷下工作，它受到位于計(jì)算斷面以上做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的質(zhì)量的慣性力的拉伸，在爆發(fā)行程，則受燃?xì)鈮毫蛻T性力差值的壓縮，為了計(jì)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，必須現(xiàn)求出計(jì)算斷面的最大拉伸、壓縮應(yīng)力。 循環(huán)的應(yīng)力幅 a? 和平均應(yīng)力 m? ，在連桿擺動(dòng)平面為 ： 1 ????? ??? xa MPa 1 ????? ??? xm MPa 重慶理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 600w 便攜式發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 36 在垂直擺動(dòng)平面內(nèi)為 ： 2 1 ????? ??? ya MPa 1 ????? ??? ym MPa 連桿桿身的安全系數(shù)為 ： ma ????????? 1n 式中 ： 1? — 材料在對(duì)稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限， 21 ~ ??? 2N/mm （合金鋼），取 21 ??? 2N/mm ； ?? — 材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù)，取 ?? =； ?? — 工藝系數(shù)， ~??? ，取 。 連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本上決定于曲柄銷(xiāo)直徑 2D 、 長(zhǎng)度 2B 、 其中在 2D 、2B 在 曲軸設(shè)計(jì)中確定， mmD ? ， mmB 92 ? ，則大頭寬度 mmb 92 ? ， 大頭孔直徑 mmd ? 。 則 最大拉伸應(yīng)力為： 7 5 31 ??? MPa （ 2）桿身的壓縮與縱向彎曲應(yīng)力 桿 身承受的壓縮力最大值發(fā)生在做功行程中最大燃?xì)庾饔昧?maxgp 時(shí)，并可認(rèn)為是在上止點(diǎn)，最大壓縮力為： NppDP g )(4 39。上述載荷的聯(lián)合作用可能使連桿小 頭及其桿身過(guò)渡處產(chǎn)生疲勞破壞，故必須進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。設(shè)計(jì)中應(yīng)該合理選擇桿身的 寬度和由桿身到大小頭外壁的過(guò)渡圓角的半徑。因?yàn)楣ぷ中谓孛鎸?duì)材料利用得最為合理，所以得到廣泛地應(yīng)用。 （ 2） 旋轉(zhuǎn)慣性力 2?rmP rr ?? 2 ?????? N 重慶理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 600w 便攜式發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 30 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度、剛度計(jì)算 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿小頭主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖 所示， 小頭襯套內(nèi)徑 1d 已在活塞組設(shè)計(jì)中確定， mm10d1 ? 。 （ 3）不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量 rm 曲拐的不平衡質(zhì)量及其代換質(zhì)量如圖 所示 ： 圖 曲拐的不平衡質(zhì)量及其代換質(zhì)量 曲拐在繞軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄銷(xiāo)和一部分曲柄臂的質(zhì)量將產(chǎn)生不平衡離心慣性力，稱為曲拐的不平衡質(zhì)量。為了方便計(jì)算，將整個(gè)連桿（包括有關(guān)附屬零件）的質(zhì)量 Lm 用兩個(gè)換算質(zhì)量 1m 和 2m 來(lái)代換，并假設(shè)是 1m 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； 2m 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 ： 重慶理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 600w 便攜式發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 27 圖 連桿質(zhì)量的換算簡(jiǎn)圖 為了保證代換后的質(zhì)量系統(tǒng)與原來(lái)的質(zhì)量系統(tǒng)在力學(xué)上等效，必