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6108柴油機連桿的優(yōu)化畢業(yè)設計(編輯修改稿)

2025-07-26 06:49 本頁面
 

【文章內容簡介】 彎曲引起的合成應力 連桿承受最大壓縮力時,桿身中間斷面產生縱向彎曲。此時連桿在擺動平面內的彎曲,可以認為連桿兩段為鉸支,長度為L,在垂直擺動平面內的彎曲則可以認為桿身兩端為固定支點,長度為L1在擺動平面內:在垂直于擺動平面內:式中,—系數(shù),對于鋼,取 —桿身中間截面對其垂直于擺動平面的軸線的慣性矩, —桿身中間截面對其位于擺動平面的的軸線的慣性矩, —連桿長度減去連桿大小頭空半徑之和, 許用值為,滿足要求。(3)應力幅和平均應力在擺動平面內:在垂直于擺動平面內:(4)安全系數(shù)連桿身安全系數(shù)為 ,則,在擺動平面內, 在垂直于擺動平面內, 連桿安全系數(shù)的范圍為,均滿足,故設計安全。 綜上所述,桿身設計安全。 強度計算假設 目前還沒有比較合理的驗算連桿大頭強度的公式,對連桿大頭的計算作如下假設: (1)連桿大頭與大頭蓋作為一個整體; (2)作用力所引起的單位長度載荷是按余弦規(guī)律沿大頭蓋分布的; (3)軸瓦和大頭蓋變形是相同的; (4)大頭蓋的斷面假定是不變的,且其大小與中間斷面的一致;大頭的曲率 半徑假定等于螺栓中心距的一半。計算簡圖如圖27所示。 圖27 連桿大頭計算簡圖 連桿大頭蓋受力(1)大頭蓋受慣性力拉伸負荷 連桿大頭蓋在進氣沖程開始即當活塞在上止點時承受往復運動質量和連桿大頭的旋轉質量的慣性力。式中:—活塞組的質量, —連桿往復部分質量 為曲拐幾集中在曲柄銷中心的當量質量;且=,是曲拐各單元的質量;是各單元的旋轉半徑。做平面運動的連桿組,根據動力學等效性的質量,質心和轉動慣量守恒三原則進行質量換算。實際計算結果表明,與,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個質量,近似代替連桿,從動力學等效的頭兩個條件(即忽略轉動慣量守恒)可得=,= 式中,是連桿組質量;是連桿組質心到小頭孔中心的距離。 —連桿作旋轉運動質量, —連桿大頭蓋質量, (2)連桿蓋中心截面上的應力 式中 —螺栓中心線距離,=—大頭中央截面的慣性矩,=—軸承中央截面的慣性矩,=—大頭中央截面面積,—軸承中央截面面積,Z —計算斷面的抗彎斷面模數(shù),由《材料力學》附錄Ⅱ表4,查得Z=。 通常將螺栓凸臺起始處作固定截面,并取時,公式可簡化為: ,所以設計安全。 連桿大頭橫向直徑減少值 ,所以滿足強度要求。 綜上所述,大頭設計滿足強度要求。 連桿螺栓的受力(1)每只螺栓所受的慣性力 連桿為平切口,式中 —螺栓數(shù),(2)螺栓應加的預緊力 據奧爾林所著《內燃機》第二卷推薦: ,?。?)每只螺栓所受的拉力 式中: —基本負荷系數(shù),(4)螺栓桿身的最大拉應力(5)螺栓桿身的最小拉應力 螺紋所受拉應力(1)最大拉應力 式中:—螺紋內徑,(2)最小拉應力 螺栓安全系數(shù)(1)動載安全系數(shù) =式中:—拉伸強度極限; 對40取 —靜載疲勞極限; —對稱循環(huán)拉伸強度極限, 取 —應力集中系數(shù); 螺栓桿身取, 螺紋取 —工藝系數(shù), —尺寸系數(shù) —表面質量系數(shù) —角系數(shù); ①螺栓桿身安全系數(shù) 式中: ②螺栓安全系數(shù) 式中: (2)靜載安全系數(shù)①螺栓桿身安全系數(shù) ==②螺栓安全系數(shù) == 推薦螺栓各部安全系數(shù)>2為宜,現(xiàn)計算所得均大于2,故設計安全。綜上所述,螺栓設計安全。 本章小結 本章的主要內容是參照《柴油機設計手冊》、《內燃機設計》,完成了連桿各參數(shù)的設計及傳統(tǒng)校核,為后面的建模和有限元分析奠定了基礎,是本設計中十分重要的一環(huán)。重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 連桿三維模型的建立 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,所以可以對連桿體和連桿蓋分別建模,完成后進行裝配。連桿具有兩個互相垂直的對稱面,建模過程中可以利用兩個對稱面,對局部特征進行鏡像和復制操作,從而快速完成特征創(chuàng)建。 連桿的建模過程 連桿體的建立桿身的建立(1)在桌面雙擊圖標,進入CATIA軟件,選擇“開始”→“機械設計”→“零件設計”命令,在彈出的菜單中輸入零部件名稱“l(fā)ianganti”,單擊按鈕,進入零部件設計模塊。如圖31所示。 圖31 新建零件(2)選取平面為草圖參考面,然后單擊工具欄中的“草圖”圖標,進入草圖繪制模式。(3)利用“直線”、“點”、“快速剪裁”等命令按鈕繪制草圖,然后單擊工具欄上的“尺寸標注”,完成尺寸標注(如圖32所示),單擊“在對話框中定義的約束”圖標,完成約束定義,然后單擊“退出工作臺”圖標,退出工作臺。 圖32 桿身草圖(4) 單擊工具欄中“凸臺”圖標,系統(tǒng)會彈出如圖33所示的“凸臺定義”對話框,在“類型”下拉列表框中選擇“尺寸”,在“長度”文本框中輸入“”,單擊按鈕,然后可得到桿身三維草圖拉伸結果如圖34所示。 圖33 凸臺定義對話框 圖34 連桿桿身三維草圖拉伸結連桿小頭的建立(1)選取平面為草圖參考面,然后單擊工具欄中的“草圖”圖標,進入草圖繪制模式。利用“直線”、“圓”、“點”、“輪廓”、“快速剪裁”等命令按鈕繪制草圖,然后單擊工具欄上的“尺寸標注”,完成尺寸標注(如圖35所示)。 圖35 小頭草圖繪制(2) 單擊“在對話框中定義的約束”圖標,完成約束定義。單擊工具欄的“旋轉體”圖標,系統(tǒng)會彈出如圖36所示的“定義旋轉體”對話框,在“限制”列表框選擇“第一角度”文本框,選擇“360deg”,在“軸線”列表框中的“選擇”文本框中輸入“草圖軸線”,單擊得到小頭草圖,如圖37所示。 圖36 定義旋轉體對話框 圖37 連桿小頭旋轉體 (3)選擇平面做參考平面,單擊工具欄上的“孔圖標”,系統(tǒng)會彈出如圖38所示的“孔定義”對話框,在“擴展”下拉列表框中選擇“直到最后”在“直徑”文本框中輸入小頭內徑尺寸“”,在深度文本框中輸入“42”,單擊右邊的“定位草圖”按鈕,進入孔的草圖模式狀態(tài),約束草圖位置,如圖39所示。 圖38 孔定義對話框 圖39 連桿小頭內徑孔 連桿大頭的建立(1) 同連桿小頭旋轉體步驟可得出如圖310所示的連桿大頭草圖及如圖311所示的連桿大頭旋轉體圖。 圖310連桿大頭草圖 圖310 連桿大頭旋轉體(2) 同小頭內徑孔的建立過程,可得出大頭內徑孔,如圖311所示。 圖311 大頭內徑孔 連桿體邊倒圓角(1) 單擊工具欄上“倒圓角”圖標,系統(tǒng)彈出“倒圓角定義”對話框,輸入大頭與桿身之間倒圓角半徑“40”(如圖312),單擊,結果如圖313所示。
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