畢業(yè)設(shè)計-基于catia的汽車連桿三維建模方法研究(編輯修改稿)
2025-01-08 19:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。最大壓縮載荷出現(xiàn)在膨脹沖程開始的上止點附近，其數(shù)值為爆發(fā)壓力產(chǎn)生的推力減去前述的慣性力。 此外，由于連桿是一細長桿件，在壓縮載荷作用下，還會引起平行與垂直與曲軸軸線的平面內(nèi)的彎曲兩種彎曲都會給桿身以附加彎曲應(yīng)力。制造連桿時，若有初始彎曲及偏心，以上情況更為嚴重。由于連桿擺動的角加速度和轉(zhuǎn)動慣量而產(chǎn)生的慣性力矩，也使連桿承受附加彎矩。 6 發(fā)動機連桿的材 料 的選擇 連桿是一個細長桿件它承受了交變載荷。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度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 45 磨鍛，只有在特別強化且產(chǎn)量不太大的柴油機中用 40Cr 等合金鋼。合金鋼有較高的綜合機械性能。但當存在生產(chǎn)應(yīng)力集中的因素時，它的耐疲勞能力急劇下降，甚至底到于碳素鋼不相上下。所以合金鋼連桿的形狀設(shè)計、過渡圓滑性、毛胚表面質(zhì)量等，必須給以更多的注意，才能充分的發(fā)揮優(yōu)質(zhì)材料的潛力。 40MnB、 40MnVB 等硼鋼作為高附和的大量生產(chǎn)連桿的材料，顯示了良好的使用性能。 40MnB 鋼化成分 （ %）： ~， Mn ~,Cr,P 和 S≤,~,經(jīng) 850℃ 油淬， 500℃ 高溫回火后，強度極限 ＞ 1000 牛頓 /毫米 2 ，沖擊任性 ＞ 牛頓米 /厘米 2。 連桿一般用鋼鍛造，在機械加工前一般應(yīng)進行調(diào)治處理（淬火后高溫回火），以得到較高的機械性能，既強又韌。為了提高連桿的疲勞強度，不經(jīng)機械加工的表面應(yīng)經(jīng)過噴丸處理。連桿還必須經(jīng)過磁力探傷檢驗，以求工作的穩(wěn)定性、和可靠性。 我國已經(jīng)研究出了連桿輥鍛工藝，輥鍛連桿不僅不需要大型的鍛壓設(shè)備，而且還改善了工人的勞動 條件，為了節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材降低成本，我國還成功的試用了以稀土鎂球墨鑄鐵制造的高速柴油機連桿。實驗表明，鑄造連桿硬度應(yīng)在 HB210~250 之間，上限為保證足夠的強度，下限是為了保證良好的切削性。這樣硬度的珠光體球 具有 300~350 牛頓 /毫米 2 的抗彎疲勞強度，與中碳鋼差不多。在大批生產(chǎn)鑄件連桿時保證制造質(zhì)量穩(wěn)定，要求對爐料、澆鑄、熱處理工藝規(guī)程嚴加控制，并進行仔細的內(nèi)在質(zhì)量檢查，例如超聲波或 X 光無損探傷等。據(jù) 國外經(jīng)驗，強韌的珠光體液可鍛鑄鐵也適于制造連桿。 康明斯連桿選材為美國標準 SAE1541 鋼，其材料標準為 康明斯標準 3006204，采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝。國產(chǎn)化時，將毛坯材料定為 40MnBH(GB521685)，采用鍛造余熱淬火加高溫回火調(diào)質(zhì)熱處理新工藝，此方法既能獲得良好的綜合機械性能，又能提高疲勞強度，還能節(jié)省大量的能源。毛坯為整體鍛造，其外形精度高，省材料，簡化工藝，便于組織生產(chǎn)、加工和運輸。該連桿硬度為 HB255～ 302(～ )，材料的奧氏體晶粒度國標規(guī)定為 7～ 8 級， CKD 連桿實物的晶粒度水平為 7 級。 7 發(fā)動機連桿的加工工藝 連桿是發(fā)動機的重要零件。它將作用與活塞頂部的膨脹氣體 的壓 力傳給曲軸，推動曲軸的旋轉(zhuǎn)，同時受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮氣缸內(nèi)的氣體連桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其通常在大頭處分開為連桿體和連桿蓋兩部分，連桿桿身是是工字型截面而從大頭到小頭逐漸變小，造型時很難出現(xiàn)理想的效果。連桿特征設(shè)計與機械加工密切相關(guān)，每一種加工方法與一個特征相對應(yīng)，這是特征規(guī)劃的基本原則。連桿毛胚使鍛造件，連桿體和連桿蓋整體鍛造。 以康明斯柴油機連桿為例 分析 連桿的工藝特點 ： (1)連桿體和蓋厚度不一樣，改善了加工工藝性。連桿蓋厚度為 31mm，比連桿桿厚度單邊小 ，蓋兩端面精度產(chǎn)品要求不高，可一次加工 而成。由于加工面小，冷卻條件好，使加工振動和磨削燒傷不易產(chǎn)生。連桿桿和蓋裝配后不存在端面不一致的問題，故連桿兩端面的精磨不需要在裝配后進行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、軸瓦對端面的位置精度可由加工精度直接保證，而不會受精磨加工精度的影響。 (2)連桿小頭兩端面由斜面和一段窄平面組成。這種楔形結(jié)構(gòu)的設(shè)計可增大其承壓面積，以提高活塞的強度和剛性。在加工方面，與一般連桿相比，增加了斜面加工和小頭孔兩斜面上倒角工序；用提高零件定位及壓頭導(dǎo)向精度來避免襯套壓偏現(xiàn)象的發(fā)生，但卻增加了壓襯套工序加工的難度。 (3)帶止口 斜結(jié)合面。連桿結(jié)合面結(jié)構(gòu)種類較多，有平切口和斜切口，還有鍵槽形、鋸齒形和帶止口的。該連桿為帶止口斜結(jié)合面 . 精加工基準采用了無間隙定位方法，在產(chǎn)品設(shè)計出定位基準面。在連桿桿和總成的加工中，采用桿端面、小頭頂面和側(cè)面、大頭側(cè)面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜結(jié)合面加工工序的連桿蓋加工中，采用了以其端面、螺栓兩座面、一螺栓座面的側(cè)面的加工定位方法。這種重復(fù)定位精度高且穩(wěn)定可靠的定位、夾緊方法，可使零件變形小，操作方便，能通用于從粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基準統(tǒng)一，使各工序中定位點的大小及位置也保持相同 。這些都為穩(wěn)定工藝、保證加工精度提供了良好的條件。 8 連桿的主要技術(shù)要求 連桿上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為 IT6，表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 m；大頭孔的圓柱度公差為 mm，小頭孔公差等級為 IT8，表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 m。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為 mm，素 線平行度公差為 。 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較小；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100 mm 長度上公差為 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在 100 mm 長度上公差為 mm。 大、小頭孔中心距 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動機的效率，所以規(guī)定了比較高的要求： 190177。 mm。 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于 IT9（ 大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在 100 mm長度上公差為 mm） 。 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求 連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 , 小頭兩端面的尺寸公差等級為 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 。這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。 螺栓孔的技術(shù)要求 在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技 9 術(shù)要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺
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