【正文】 ?? ； 計(jì)算小頭承受的徑向壓力為： 山 東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 40 ] [ 1] [ 1p22225222255????????????????）（ ? N 由徑向均布力 p 引起小頭外側(cè)及內(nèi)側(cè)纖維上的應(yīng)力，可按厚壁筒公式計(jì)算，表面應(yīng)力 2dp 2222212 ??????? da? 2/mmN （ ） 內(nèi)應(yīng)力 dDp 2222221221 ???????? di? 2/mmN （ ） i??和a 的允許值一般為 150~100 2/mmN ，校核合格。 套裝應(yīng)力 山 東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 37 活塞環(huán)往活塞上套裝時(shí)，要把切口扳得比自 由狀態(tài)的間隙還大，對(duì)于均壓環(huán)，此時(shí)的正對(duì)切口處的最大套裝彎曲應(yīng)力為： 20m a x)1(311?????tDtSEm ?? （ ） 式中： m — 與套裝方法有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)套裝方法的不同，其值為 2~1 ，一般取 ?m ， 則 M P ) ()311( 25m a x ???????? ?? 因環(huán)的套裝時(shí)在常溫下進(jìn)行的，承受的應(yīng)力時(shí)間甚短，所以套裝應(yīng)力的許用值大于工作應(yīng)力的許用值 %30~10 ，所以校核合格。橫斷截面的最大剪切應(yīng)力發(fā)生在中性層上 [14]，其值按下式計(jì)算： )1( )1( 4212m a x ? ??? ? ??? ?dP （ ） )( )( 5 5 1 422?? ????? ? 已 知 許 用 彎 曲 應(yīng) 力 M P a500~230][ ?? ； 許 用 剪 切 應(yīng) 力M P a220~120][ ?? ， 那么校核合格。 缸徑小于 mm100 的裙部開槽的活塞，橢圓度（ ? ）的大小，一般為~?? 。 活塞裙部的設(shè)計(jì) 活塞裙部是指活塞頭部最低一個(gè)環(huán)槽以下的那部分活塞。 （ 2）環(huán)帶斷面 為了保證高熱負(fù)荷活塞的環(huán)帶有足夠的壁厚 39。 則 mmDc ?? ， mmbc 12 ???? 。因此，活塞頭部的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是： （ 1）保證它具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度，以免開裂和產(chǎn)生過大變形，因?yàn)榄h(huán)槽的變形過大勢必影響活塞環(huán) 的正常工作； （ 2）保證溫度不過高，溫差小，防止產(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?yàn)橐话銐嚎s高度 1H 縮短 1單位，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)高度就可以縮短 2~ 單位，并顯著減輕活塞重量。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(dòng)面上有足夠的潤滑油。 （ 1）往復(fù)慣性力 ????????? 2c o sc o s)2c o sc o s( 2222 rmrmrrmamP jjjj ????????，（ ） 式中： jm — 往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量， kg； ? — 連桿比； r — 曲柄半徑， m ； ? — 曲柄旋轉(zhuǎn)角速度， srad/ ； ? — 曲軸轉(zhuǎn)角。)~( pp de ? 壓縮終點(diǎn)壓力 cop 1nedeco pp ?? 膨脹終點(diǎn)壓力 exp 2maxnex pp ?? 排氣終點(diǎn)壓力 rp 39。當(dāng)??90? 時(shí)， ?rv? ，此時(shí)活塞得速 度等于曲柄銷中心的圓周速度。 設(shè)計(jì)方案的確定 經(jīng)過比較，設(shè)計(jì)的型式選擇為中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)簡圖如圖 所示，圖 中氣缸中心線通過曲軸中心 O， OB 為曲柄， AB 為連桿， B為曲柄銷中心， A為連桿小頭孔中心或活塞銷中心。 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)包括四個(gè)活塞行程：進(jìn)氣行程、壓縮沖程、作功行程、和排氣行程。在作功沖程中，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，活塞通過連桿帶動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能而對(duì)外輸出動(dòng)力；在其它沖程中，則依靠曲柄和飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性、通過連桿帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng) ，為下一次作功創(chuàng)造條件。 從研究方向來看，目前國內(nèi)外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析的方法很多，而且已經(jīng)完善和成熟，其中機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析是研究兩個(gè)或兩個(gè)以上山 東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即位移、速度和加速度的變化關(guān)系，動(dòng)力學(xué)則是研究產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力。 Third, the application of Pro / Engineer to establish the main ponents crank geometric model and the use of Pro / Mechanism institutional emulation. Keywords: engine。 山 東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 III 目錄 摘要 ........................................... I ABSTRACT ...................................... II 1 緒論 ......................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................... 1 研究的目的及意義 ........................................ 3 研究的主要內(nèi)容 ........................................... 3 2 總體方案的設(shè)計(jì) ................................ 5 原始參數(shù)的選定 ........................................... 5 原理性方案設(shè)計(jì) ........................................... 6 結(jié)構(gòu)性方案設(shè)計(jì) .......................................... 7 設(shè)計(jì)方案的確定 .......................................... 8 3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析 .......................... 10 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué) ...................................... 10 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力 ................................. 12 4 活塞、連桿組的設(shè)計(jì) ............................ 22 活塞的設(shè)計(jì) ............................................. 22 活塞銷的設(shè)計(jì) ........................................... 33 活塞銷座 ............................................... 34 活塞環(huán)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ....................................... 35 連桿 的設(shè)計(jì) ............................................. 37 連桿螺栓的設(shè)計(jì) ......................................... 47 5 曲軸的設(shè)計(jì) ................................... 49 曲軸的結(jié)構(gòu)型式和材料的選擇 ............................. 49 曲軸的主要尺寸的確定和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) ..................... 50 曲軸的疲勞強(qiáng)度校核 ..................................... 54 6 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建 ............................ 62 活塞的創(chuàng)建 ............................................. 62 山 東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 IV 連桿的創(chuàng)建 ............................................. 65 曲軸的創(chuàng)建 ............................................. 68 曲柄連桿機(jī)構(gòu)其它零件的創(chuàng)建 ............................. 71 7 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 .......................... 73 活塞及連桿的裝配 ....................................... 73 定義曲軸連桿的連接 ..................................... 76 定義伺服電動(dòng)機(jī) ......................................... 78 建立運(yùn)動(dòng)分析 ........................................... 78 進(jìn)行干 涉檢驗(yàn)與視頻制作 ................................. 79 獲取分析結(jié)果 ........................................... 81 對(duì)結(jié)果的分析 ........................................... 83 經(jīng)濟(jì)可行性分析 ................................. 84 總結(jié) .......................................... 85 參考文獻(xiàn) ...................................... 87 致謝 .......................................... 89 附錄 .......................................... 90 山 東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒論 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前，應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為水冷、四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其中汽油機(jī)多用于轎車和輕型客貨車上，而大客車和中、重型貨車發(fā)動(dòng)機(jī)多為柴油機(jī)。解析法取點(diǎn)數(shù)值較少，繪制曲線精度不高。 在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模 式中，為了滿足設(shè)計(jì)的需要須進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算，同時(shí)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(jì)和校核計(jì)算，同時(shí)要滿足校核計(jì)算，還需要對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。排氣行程 ： 可燃混合氣燃燒后生成的廢氣，必須從氣缸中排除，以便進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán) ， 當(dāng)膨脹接近終了時(shí)，排氣門丌啟，靠廢氣的壓力進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止點(diǎn) 后再向上止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，繼續(xù)將廢氣強(qiáng)制排到大氣中。 設(shè)方案主要圍繞以下內(nèi)容展開：以活塞的 位移、速度、加速度為主對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析；曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力主要以氣缸內(nèi)工質(zhì)的作用力和機(jī)構(gòu)的慣性力展開；連桿組的設(shè)計(jì)分為連桿的工作情況、材料選取、小頭和大頭的強(qiáng)度及剛度計(jì)算、螺栓的負(fù)荷與預(yù)緊力的計(jì)算機(jī)強(qiáng)度校核和疲勞計(jì)算；曲軸設(shè)計(jì)方面主要以曲軸結(jié)構(gòu)型式、材料的選取、尺寸的確定及疲勞強(qiáng)度校核為主；應(yīng)用 ProE 建立曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要零件模型并進(jìn)行裝配，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。計(jì)算過程中所需的相關(guān)數(shù)據(jù)參照桑塔納 20xxAJR 型發(fā)動(dòng)機(jī)，如附表 1 所示。 ③ 連桿相對(duì)重心 G的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GI 不變，即 GIllmlm ??? 222211 )( 。 求得切向力 T 、徑向力 Z 見如表 所示 : 表 切向力 T 、徑向力 Z 的計(jì)算結(jié)果 四個(gè)沖程 切向力 T /N 徑向力 Z /N 進(jìn)氣終點(diǎn) — ? 壓縮終點(diǎn) 膨脹終點(diǎn) .7120840? .1968724? 排氣終點(diǎn) 山 東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 4 活塞、連桿組的設(shè)計(jì) 活塞的設(shè)計(jì) 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(dòng)的零件，它們是發(fā)動(dòng) 機(jī)中工作條件最嚴(yán)酷的組件。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