課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書-柴油機(jī)活塞建模與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-01-23 04:32本頁(yè)面
【正文】 圍為63mm，根據(jù)計(jì)算，裙部比壓QSmax= PNmax/（）=，～，滿足要求①。一般柴油機(jī)活塞的裙部壁厚取活塞直徑的3%，在本設(shè)計(jì)中，取裙部壁厚為4mm。裙長(zhǎng)SL由上下裙長(zhǎng)構(gòu)成，其數(shù)據(jù)范圍參考《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖27和表21選取。③裙長(zhǎng)確定后，還應(yīng)從整體布置角度對(duì)尺寸進(jìn)行校核。 裙部長(zhǎng)度SL根據(jù)裙部功用對(duì)不同類型內(nèi)燃機(jī)活塞裙長(zhǎng)應(yīng)考慮如下三點(diǎn)：①裙部應(yīng)有一定長(zhǎng)度和足夠的承壓面積，使裙部比壓QS（最大側(cè)壓力與裙部投影面積之比）～。③上裙高度選取上裙高度一般是使油環(huán)槽的位置能處于銷座上方，目的是保證銷座強(qiáng)度不因開槽而消弱，且避免油環(huán)槽開在厚度不均的銷座處，使環(huán)槽產(chǎn)生不均勻變形。由圖26選取第一環(huán)岸高度為6mm，其余環(huán)岸為4mm,氣環(huán)高度為3mm，油環(huán)高度為5mm。其余環(huán)岸高度可設(shè)計(jì)得小些，%4%。第一環(huán)岸溫度較高，承受的氣體壓力最大，且易受環(huán)的沖擊，因此更易斷裂。發(fā)展趨勢(shì)是盡量減少活塞環(huán)數(shù)，目前中小型高速柴油機(jī)采用三環(huán)結(jié)構(gòu)日益增多。②環(huán)帶高度環(huán)帶高度取決于活塞環(huán)數(shù)目與高度及環(huán)岸高度，參考《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖25選取。由圖24可知，F(xiàn)的范圍為14～22mm；由表21可知，F(xiàn)/D=～，F(xiàn)的范圍為10～20mm。應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷及活塞冷卻情況確定F，使第一環(huán)槽溫度不超過(guò)允許極限。從減少活塞尺寸的角度出發(fā)，初步選定KH=63mm。壓縮高由環(huán)區(qū)高度hf(即頂岸高度F加環(huán)帶高度)和上裙高度構(gòu)成，其數(shù)據(jù)范圍參考《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖23和表21。初步選定活塞銷座間距AA=36mm，最終尺寸將在活塞銷座設(shè)計(jì)一節(jié)中確定。銷座間距數(shù)據(jù)范圍參考《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖29和表21選取。由于襯套承受負(fù)荷能力高于銷座，且連桿小頭溫度較低，因此要把活塞銷承壓面積或長(zhǎng)度與連桿小頭襯套的承壓面積或長(zhǎng)度定為9:8。參考表23初步選定活塞銷直徑BO=32mm，最終尺寸將在活塞銷設(shè)計(jì)一節(jié)中確定?；钊N直徑數(shù)據(jù)范圍參考《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖28和表21選取。為提高活塞銷抗彎能力及降低銷座與連桿小頭的比壓，希望活塞銷外徑盡量大些。在《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）中的圖21和表21給出了活塞的主要尺寸及選用范圍。⑧易于制造，成本低[2]。⑥活塞裙部與氣缸壁之間的接觸面積要盡可能大，且有良好抗拉缸性能。④保證導(dǎo)向部分潤(rùn)滑可靠，同時(shí)防止?jié)櫥蜕细Z，盡可能降低潤(rùn)滑油耗量。②保證密封良好并盡量減少摩擦損失。從以上5點(diǎn)選用原則可知，該柴油機(jī)活塞選用熱膨脹控制活塞，并且在環(huán)帶應(yīng)鑲?cè)?，且在裙部?yīng)鑲筒形鋼片，鋼片選用低碳優(yōu)質(zhì)鋼板，～，在本設(shè)計(jì)中選取厚度2mm。(5)使用條件對(duì)活塞結(jié)構(gòu)選型的影響。Cm==m/s時(shí)一般鑲?cè)?，只有極少數(shù)不鑲?cè)?。m/s時(shí)鑲?cè)εc不鑲?cè)Ω髡家话耄籔mem/s時(shí)不鑲?cè)?；Pme對(duì)于缸徑小于150mm的各種柴油機(jī)活塞的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)表明：Pme(4)根據(jù)柴油機(jī)強(qiáng)化程度，即平均有效壓力與活塞平均速度的乘積(Pme(3)從經(jīng)濟(jì)上考慮，組合活塞的成本為簡(jiǎn)單整體活塞的數(shù)倍。(2)從控制慣性負(fù)荷考慮，應(yīng)限制活塞組重量。將根據(jù)柴油機(jī)強(qiáng)化指標(biāo)、使用要求和加工條件等方面綜合考慮活塞的選型，主要方法如下：(1)根據(jù)單位活塞面積功率NF或平均有效壓力Pme，選擇合適的活塞結(jié)構(gòu)，參考《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖17和表14,保證活塞能承受所規(guī)定的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷。鑲筒形鋼片活塞，是一種在活塞裙部鑲?cè)胪残武撈慕Y(jié)構(gòu)，它可使整個(gè)裙部具有均勻的較小熱膨脹。所謂熱膨脹控制活塞，就是在鋁活塞裙部鑲?cè)霟崤蛎浵禂?shù)比鋁合金小的材料，減少裙部承壓面上的熱膨脹量，減少活塞配缸間隙，減輕氣缸穴蝕，降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。2 活塞的結(jié)構(gòu)與選型由給定參數(shù)該柴油機(jī)額定功率為70kW，轉(zhuǎn)速為3200r/min，可知該柴油機(jī)屬于中功率高速柴油機(jī)，按照《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）推薦，該柴油機(jī)活塞材料選用鑄造共晶AlSi合金，所設(shè)計(jì)的活塞為整體鋁活塞。tanβ (18)連桿作用力Pk使連桿受到壓縮和拉伸，側(cè)作用力PN，當(dāng)連桿對(duì)氣缸中心線傾斜時(shí)，氣缸壁受到活塞的側(cè)向推力，它影響到活塞與氣缸壁之間的摩擦磨損，用于活塞裙部計(jì)算。(4)總作用力的分解與傳遞活塞上總作用力PΣ可分解為沿連桿方向上的連桿作用力Pk和垂直于氣缸避的側(cè)作用力PN(見《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖12)。給定參數(shù)中，給出了最大燃燒壓力PZ=，經(jīng)計(jì)算可知，Pg=6100000/4=47885N。作用在活塞上的作用力Pg為： Pg=πD2(PP’)/4 (15)式中，P—?dú)飧變?nèi)氣體壓力；P’—內(nèi)燃機(jī)曲軸箱內(nèi)氣體壓力；D—內(nèi)燃機(jī)活塞直徑。經(jīng)計(jì)算可知，Pjmax=(+)8803=。a/g (14)式中，mj—往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性質(zhì)量；a—加速度；Gp—活塞組重量；G1—連桿組小頭重量。按前面計(jì)算所得的加速度，即可求得往復(fù)慣性力Pj，它作用在氣缸中心線上，其變化規(guī)律和活塞加速度相同，只是方向恰好與加速度相反： Pj=mj(3)活塞的加速度按式(12)對(duì)時(shí)間微分，便可求得活塞的加速度： a=Rω2(cosα+λcos2α) (13)所以在本設(shè)計(jì)中，活塞的加速度為a=6618508(sinα+λsin2α/2)，其最大值為amax= Rω2(1+λ)=8803m/s2。所以由該柴油機(jī)的Cm=，從表11中可知，該柴油機(jī)為轎車用柴油機(jī)。式中，S—活塞行程（m）；t—活塞運(yùn)行一周所需時(shí)間（s）；n—內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）。從《新型鋁活塞》（國(guó)防工業(yè)出版社）圖11可看出，活塞位移x為：x=R(1cosα+λsin2α/2) (11)即本設(shè)計(jì)中，活塞位移x=59(1 cosα+)，也就是說(shuō)活塞位移是隨曲軸轉(zhuǎn)角α值和λ值的改變而變化的?；钊麖纳现裹c(diǎn)A1到下止點(diǎn)A2的距離，稱為活塞行程S，λ為曲軸半徑R與連桿長(zhǎng)度L的比值。 活塞運(yùn)動(dòng)學(xué)(1) 活塞的位移活塞上止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲柄位置作為曲軸轉(zhuǎn)角α的起點(diǎn)，此時(shí)活塞的位移等于零（圖11）。關(guān)鍵字：柴油機(jī)活塞；實(shí)體建模；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractThe main content of the curriculum design is the diesel engine piston modeling and structur al design, in terms of course design works pleted are: In a given parameters, Pistons structural design and threedimensional modeling. In the drawing, using CAXA software, improved work efficiency. In the threedimensional modeling, using Pro / ENGINEER software, pleted the modeling work of Pistons entity、piston rings and piston pin, and timely discovery the errors of structure design.In terms of curriculum design process, through access to relevant information, Mastered the piston design of the initial steps and methods. In the course of find informat
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