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正文內(nèi)容

機(jī)械制造及其自動(dòng)化類(lèi)(參考版)

2024-12-11 08:52本頁(yè)面
  

【正文】 設(shè)定曲軸的轉(zhuǎn)速 n rad/s,仿真時(shí)間為 t 秒,開(kāi)始仿真。分析了零部件的工作條件,總結(jié)應(yīng)滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)要求,合理選擇材料,以滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的 校核 。 在此基礎(chǔ)上,又進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)方面的理論分析,重點(diǎn)分析 了活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 第 4章 活塞的建模 25 圖 創(chuàng)建頂部凹槽及活塞環(huán)結(jié)束語(yǔ) 26 結(jié)束語(yǔ) 本文以柴 油機(jī) 作為參照,確定了相關(guān)參數(shù),以便進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)計(jì)算。 ( 3)運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)工具】,【去 除材料】,創(chuàng)建氣環(huán)槽和油環(huán)槽。 第 4章 活塞的建模 23 圖 創(chuàng)建凸臺(tái) 鏡像生成整個(gè)活塞 ( 1)選取整個(gè)模型,鏡像生成整個(gè)活塞 ( 1)運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)工具】,【去除材料】,旋轉(zhuǎn)角度為 “ 360” ,創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)剪切特征。 ( 4)對(duì)生成的活塞銷(xiāo)孔邊和凸臺(tái)邊分別進(jìn)行倒圓角。 ( 2)選取草繪平面,運(yùn)用【拉伸工具】,拉伸方式為【至曲面】,生成 凸臺(tái)。 柴油機(jī)改進(jìn) —— 活塞組的設(shè)計(jì) 22 圖 創(chuàng)建活塞 4/1輪廓 創(chuàng)建活塞銷(xiāo)孔 ( 1) 運(yùn)用【拉伸工具】創(chuàng)建銷(xiāo)座模型并拉伸出通孔 , 結(jié)果如圖 。 ( 5) 創(chuàng)建各部分的倒圓角。 ( 3) 創(chuàng)建活塞的頂部凹槽特征。 第 4章 活塞的建模 21 活塞的建模思路 ( 1) 為了快速準(zhǔn)確地創(chuàng)建活塞模型,先抽取活塞模型中的對(duì)稱(chēng)部分,由列表曲線(xiàn) 創(chuàng)建活塞的 1/4 輪廓。 ( 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。 ( 3) 活塞的裙部在活塞做直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用。 ( 1) 活塞頂部外表面設(shè)計(jì)成凹面形,以利于燃燒室內(nèi)的氣體形成渦流,使燃料與空氣混合得更均勻,燃燒得更充分。 活塞的建模 活塞的特點(diǎn)分析 活塞是在高溫、高壓、高腐蝕的條件下,在汽缸內(nèi)做高速往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的。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(dòng)態(tài)觀察結(jié)構(gòu)形體,更可以進(jìn)行方便的動(dòng)態(tài)修改和調(diào)整。 Pro/E 更是以其基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)、單一數(shù)據(jù)庫(kù)下的全相關(guān)性等新概念而聞名于世。 柴油機(jī)改進(jìn) —— 活塞組的設(shè)計(jì) 20 第 4章 活塞的建模 對(duì) Pro/E軟件基本功能的介紹 Pro/E 軟件是美國(guó) PTC 公司推出的大型 CAD/CAM/CAE 一體化軟件。 套裝 應(yīng)力 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 第 3章 活塞組的設(shè)計(jì) 19 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?;钊h(huán)的平均半徑與徑向厚度之比 tr/0 一般都大于 5,所以可按直桿彎曲正應(yīng)力公式計(jì)算 [9]。活塞環(huán)的徑向厚度 t ,一般推薦值為:當(dāng)缸徑 D 為 mm100~50 時(shí), ~?Dt ,取 mmDt ?? 。 活塞環(huán)的主要尺寸為環(huán)的高度 b 、環(huán)的徑向厚度 t 。 第二道 活塞環(huán)為鼻形環(huán),材料為鑄鐵,鼻形環(huán)可防止泵油現(xiàn)象,活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)潤(rùn)滑效果好。 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。 驗(yàn)算比壓力 銷(xiāo)座比壓力為: )(2 0 Plld Pq ?? ? )(222 ???? ? ][q? ( ) 一般 MPaq 60~40][ ? 。銷(xiāo)座應(yīng)當(dāng)有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠龋逛N(xiāo)座能夠適應(yīng)活塞銷(xiāo)的變形,避免銷(xiāo)座產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致疲勞斷裂;同時(shí)要有足夠的承壓表面和較高的耐磨性。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 ( ) )(22 )( 422? ???? ? 已知許用彎曲應(yīng)力 M Pa500~230][ ?? ; 許用剪切應(yīng)力 MPa220~120][ ?? ,那么校核合格。 活塞銷(xiāo)強(qiáng)度和剛度計(jì)算 由運(yùn)動(dòng)學(xué)知,活塞銷(xiāo)表面受到氣體壓力 gP 和往復(fù)慣性力 jP 的共同作用,總的作用力 NP ?? ,活塞銷(xiāo)長(zhǎng)度 mml ? ,連桿小頭高度 mml ? ,活塞銷(xiāo)跨度 mmlP ? 。活塞銷(xiāo)的外直徑 Dd )~(1 ? ,取 mmDd ?? , 活塞銷(xiāo)的內(nèi)直徑 12 )~( dd ? ,取 mmdd 12 ?? 活塞銷(xiāo)長(zhǎng)度 Dl )~(? ,取 mmDl 7 8 ?? 活塞銷(xiāo)的材料 活塞銷(xiāo)材料為低 碳合金鋼,表面滲碳處理,硬度高、耐磨、內(nèi)部沖擊韌性好。 活塞銷(xiāo)的設(shè)計(jì) 活塞銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)、材料 活塞銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)和尺寸 活塞銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)為一圓柱體,中空形式,可減少往復(fù)慣性質(zhì)量,有效利用材料。 第 3章 活塞組的設(shè)計(jì) 15 銷(xiāo)孔的位置 活塞銷(xiāo)與活塞裙軸線(xiàn) 不相交,而是向承受膨脹側(cè)壓力的一面(稱(chēng)為主推力面,相對(duì)的一面稱(chēng)為次推力面)偏移了 mm2~1 ,這是因?yàn)?,如果活塞銷(xiāo)中心布置,即銷(xiāo)軸線(xiàn)與活塞軸線(xiàn)相交,則在活塞越過(guò)上止點(diǎn),側(cè)壓力作用方向改變時(shí),活塞從次推力面貼緊氣缸壁的一面突然整個(gè)地橫掃過(guò)來(lái)變到主推力面貼緊氣缸壁的另一面,與氣缸發(fā)生 “ 拍擊 ” ,產(chǎn)生噪音,有損活塞耐久性。 取 mmDH 2 5 8 ???? 。 在確定裙部長(zhǎng)度時(shí),首先根據(jù)裙部比壓最大的允許值,決定需要的最小長(zhǎng)度,然后按照結(jié)構(gòu)上的要求加以適當(dāng)修改。為保證活塞裙表面能保持住必要厚度的潤(rùn)滑油膜,其表面比壓 q 不應(yīng)超過(guò)一定的數(shù)值。 缸徑小于 mm100 的裙部開(kāi)槽的活塞,橢圓度( ? )的大小,一般為~?? 。在設(shè)計(jì)時(shí)把裙部橫斷截面制成長(zhǎng)軸是在垂直與活塞銷(xiāo)中心線(xiàn)方向上,短軸平行于銷(xiāo)軸方向的橢圓形。 本文采用托板式裙部,這樣不僅可以 減小活塞質(zhì)量,而且裙部具有較大的彈性,可使裙部與氣缸套裝配間隙減小很多,也不會(huì)卡死。當(dāng)然間隙也不能留得過(guò)大,否則又會(huì)產(chǎn)生敲缸現(xiàn)象。在這些因素中,機(jī)械變形影響一般來(lái)說(shuō)并不嚴(yán)重,主要還是受熱膨脹產(chǎn)生變形的影響比較大。這樣,裙部就有被壓偏的傾向,使它在活塞銷(xiāo)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(xiāo)座的跨度內(nèi)發(fā)生彎曲變形,使整個(gè)活塞在銷(xiāo)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(xiāo)座部分因壁厚較其它部分要厚,所以熱膨脹比較嚴(yán)重。首先,活塞受到側(cè)向力的作用。所以裙部的設(shè)計(jì)要求,是保證活塞得到良好的導(dǎo)向,具有足夠的實(shí)際承壓面積,能形成足夠厚 的潤(rùn)滑油膜,既不因間隙過(guò)大發(fā)生敲缸,引起噪音和加速損傷,也不因間隙過(guò)小而導(dǎo)致活塞拉傷。 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。D 、 D 的圓環(huán)形板,沿內(nèi)圓柱面固定,要精柴油機(jī)改進(jìn) —— 活塞組的設(shè)計(jì) 12 確計(jì)算固定面的應(yīng)力比較 復(fù)雜,可以將其簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的懸臂梁進(jìn)行大致的計(jì)算 。由于節(jié)流作用,第一環(huán)岸上面的壓力 1p 比下面壓力 2p 大得多,不平衡力會(huì)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(guò)鋁合金在其工作溫度下的強(qiáng)度極限或疲勞極限時(shí),岸根有可能斷裂,專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)表明,當(dāng)活塞頂上作用著最高爆發(fā)壓力 maxp 時(shí), max1 pp ? , max2 pp ? , 如圖 所示。一般氣環(huán) ?? = 毫米,油環(huán)的 ?? 則更大些,如圖 所示 。 ( 3) 環(huán)岸和環(huán)槽 環(huán)岸和環(huán)槽的設(shè)計(jì)應(yīng)保持活塞、活塞環(huán)正常工作,降低機(jī)油消耗量,防止活塞環(huán)粘著卡死和異常磨損,氣環(huán)槽下平面應(yīng)與活塞軸線(xiàn)垂直,以保證環(huán)工作時(shí)下邊與缸桶接觸,減小向上竄機(jī)油的可能性?;钊h(huán)岸銳邊必須有適當(dāng)?shù)牡菇牵駝t當(dāng)岸部與缸壁壓緊出現(xiàn)毛刺時(shí),就可能把活塞環(huán)卡住,成為嚴(yán)重漏氣和過(guò)熱的原因,但倒角過(guò)大又使活塞環(huán)漏氣增加。正確設(shè)計(jì)環(huán)槽斷面和選擇環(huán)與環(huán)槽的配合間隙,對(duì)于環(huán)和環(huán)槽工作的可靠性與耐久性十分重要。)~(39。 ( 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。 活塞頭部要安裝活塞環(huán),側(cè)壁必須加厚,一般取 D)~( ,取 為,活塞頂與側(cè)壁之間應(yīng)該采用較大的過(guò)渡圓角,一般取 Dr )~(? ,取 為 和受熱,活塞頂表面應(yīng)光潔,在個(gè)別情況下甚至拋光。專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)無(wú)強(qiáng)制冷卻的活塞來(lái)說(shuō),經(jīng)活塞環(huán)傳到氣缸壁的熱量占 70~ 80%,經(jīng)活塞本身傳到氣缸壁的占 10~ 20%,而傳給曲軸箱空氣和機(jī)油的僅占 10%左右。實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明
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