發(fā)動機結(jié)構(gòu)與設(shè)計各類計算與校核結(jié)構(gòu)設(shè)計-展示頁
2025-06-25 05:05本頁面
【正文】 的內(nèi)孔表面有很高的關(guān)潔度，以便與連桿軸瓦（或滾針軸承）緊密結(jié)合。連桿大頭有剖分式和整體式兩種。為了潤滑活塞銷和軸承，連桿小頭鉆有集油孔或銑有油槽，用以收集發(fā)動機運轉(zhuǎn)時被激漲起來的機油，以便潤滑。中碳鋼制造的連桿一般要進行調(diào)質(zhì)處理；低碳合金鋼制成的連桿大小頭內(nèi)孔要進行滲碳淬火等表面處理，淬火硬度為HRc60～65。因此，其兩端給安裝一個軸承，分別連接活塞銷于曲軸銷。時，連桿角速度為0。時，連桿角速度為最大值，當為90176。時連桿的角位移為最大，即 ＝arcsin（1/4）= rad/s連桿擺動的角速度當為0176。曲柄半徑r與連桿長度l的比值：λ＝r/l則 sin ＝sin于是可得到連桿的角位移 ＝ 圖2 中心曲柄連桿機構(gòu)運動分析圖當＝90176。在討論連桿、活塞的運動規(guī)律時，不用時間t表達，而是用曲軸轉(zhuǎn)角，并且規(guī)定：將活塞處于上止點位置所對應(yīng)的曲軸位置作為曲軸轉(zhuǎn)角的起點（即＝0），因而，活塞的速度、加速度的方向朝著曲軸中心線方向為正，背離曲軸中心線方向為負。曲軸的角速度可以寫為 ω＝ 式中：n——曲軸轉(zhuǎn)速。參數(shù)設(shè)計：取λ那么連桿長度：l＝ r/λ= 曲柄連桿機構(gòu)運動學曲柄連桿機構(gòu)運動學是研究曲柄連桿機構(gòu)各主要零件的運動規(guī)律，分析其作用力和力矩及發(fā)動機的平衡和曲軸的扭轉(zhuǎn)振動的一門科學。連桿過矩時易導致活塞在運動過程中與曲柄相碰。值越大，連桿越矩，發(fā)動機的總高度（立式發(fā)動機）或總寬度（臥式發(fā)動機）越小。由下式定義 式中：——曲柄半徑，即曲柄銷中心到曲軸中心之間的距離； ——連桿長度，即連桿大小頭軸線之間的距離。但有利于促進燃料的完全燃燒和減少排氣中的有害成分，對提高經(jīng)濟性和排氣凈化有利。半球形燃燒室結(jié)構(gòu)呈半球形，比起鍥形、盆形燃燒室更為緊湊，面容比最小。值見附表。四行程頂置氣門發(fā)動機的氣缸蓋上有進、排氣門座及氣門導管，并設(shè)有進氣道和排氣道，裝有進、排氣管等。氣缸蓋的作用主要是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁共同形成燃燒室。 參數(shù)設(shè)計： 氣缸工作內(nèi)壓力： 氣缸蓋用螺柱與氣缸體－曲軸箱或氣缸體固連在一起。其計算式為： 式中：F——氣缸總推力（N）。高質(zhì)量的氣缸在跳火燃燒的瞬間，內(nèi)壓力可達3～5MPa。壓縮比表示活塞由下止點到上止點時，可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮多少倍。） N —— 氣缸數(shù)目。 D—— 氣缸直徑（mm）。氣缸直徑越大、工作容積越大、發(fā)動機的功率也就相應(yīng)地增大。根據(jù)有關(guān)資料可確定氣缸的直徑D. 氣缸工作容積、燃燒室容積和氣缸總?cè)莘e上止點和下止點之間的氣缸容積，稱為氣缸工作容積（也稱為總排量）（圖1）。 氣缸直徑 氣缸直徑是指氣缸內(nèi)徑，與活塞相配合，是發(fā)動機的重要參數(shù)，許多主要的尺寸如曲柄銷直徑、氣門直徑、活塞結(jié)構(gòu)參數(shù)等，都要根據(jù)氣缸直徑來選取。用風冷卻時，在汽缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片，易增大冷卻面積，保證散熱充分。為了保證氣缸壁表面能在高溫下正常工作，必須對汽缸體和氣缸蓋隨時加以冷卻。氣缸體的材料一般用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵，為了提高氣缸的耐磨性，可以在鑄鐵中加入少量的合金元素，如鎳、鉻、鉬、磷、硼等。發(fā)動機結(jié)構(gòu)與設(shè)計各類計算與校核結(jié)構(gòu)設(shè)計一、摩托車發(fā)動機結(jié)構(gòu)與設(shè)計（一）、發(fā)動機機體１．氣缸體氣缸體的作用除形成氣缸工作容積外，還用作活塞運動導向，其圓柱形空腔稱為氣缸。由于氣缸壁表面經(jīng)常與高溫高壓燃氣接觸，活塞在汽缸內(nèi)作高速運動（最高速度可達100km/s）并施加側(cè)壓力，以及氣缸壁與活塞環(huán)幾活塞外圓表面之間反復摩擦，而其潤滑條件由較差，所以氣缸體必須耐高溫、耐高壓、耐腐蝕，還應(yīng)具有足夠的剛度和強度。汽缸內(nèi)壁按二級精度珩磨加工，其工作表面有較高的關(guān)潔度，并且形狀和尺寸精度也都比較高。發(fā)動機有風冷和水冷兩種。用水冷卻時在汽缸體內(nèi)制有水套。參數(shù)設(shè)計：氣缸直徑已標準化，其直徑值按一個優(yōu)先系列合一個常用系列來選取。氣缸工作容積與氣缸直徑的平方、活塞沖程的大小成正比。氣缸工作容積的計算公式為 式中：——氣缸工作容積(ml)。 S —— 活塞行程（mm。參數(shù)設(shè)計：圖1 氣缸燃燒室容積和工作室容積（a）燃燒室容積 （b）工作室容積 因設(shè)計要求的是單缸發(fā)動機的排氣量為100ml，那么其活塞行程為： 同時活塞行程S =2r；r為曲軸半徑 那么： 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，稱為壓縮比。、氣缸總推力氣缸工作內(nèi)壓力是一個變量，隨作功行程的開始，數(shù)值急劇下降。氣缸總推力是指一個周期內(nèi)氣缸對外實際作功量。 ——氣缸效率；一般＝30％ ——氣缸工作內(nèi)壓力（MPa）； D ——氣缸直徑（mm）。為了增加密封性，氣缸體和氣缸蓋之間加有氣缸襯墊。燃燒室有很多種形式，不同形式的燃燒室氣缸蓋的結(jié)構(gòu)又有所不同。對氣缸蓋螺栓聯(lián)接靜強度計算：對螺栓的疲勞強度進行精確校核： 式中：――螺栓材料的對稱循環(huán)拉壓疲勞極限，Mpa。 ――試件的材料特性，即循環(huán)應(yīng)力中平均應(yīng)力的折算系數(shù)，～，～ ――拉壓疲勞強度綜合影響系數(shù).S――安全系數(shù)燃燒室的種類較多，有鍥形、盆形、菱形、半球形等燃燒室。因進、排氣門分別置于氣缸軸線的兩側(cè)，故其配氣機構(gòu)比較復雜。有關(guān)計算結(jié)果：名稱尺寸或數(shù)值單位氣缸直徑Dmm活塞行程Smm燃燒室體積VCml曲軸半徑rmm氣缸工作內(nèi)壓力FKN 氣缸的材料：質(zhì)灰鑄鐵（二）、曲柄連桿機構(gòu)的受力分析與平衡 曲柄連桿比曲柄連桿臂時指曲柄半徑與連桿長度之比，簡稱為連桿比，用表示。 連桿比不僅影響曲柄連桿機構(gòu)的運動特性，而且影響發(fā)動機的外形尺寸。對于V形發(fā)動機，其總高度和總寬度都會減少。因此一般情況下現(xiàn)代摩托車發(fā)動機的連桿比，盡可能地采用矩連桿。在計算時，曲軸的轉(zhuǎn)動可以近似看成等速轉(zhuǎn)動，這是因為高速發(fā)動機在穩(wěn)定工況下工作時，由于扭轉(zhuǎn)的不均勻性而引起的曲軸旋轉(zhuǎn)角速度的變化不大。 曲柄銷中心的切向速度和向心加速度分別為： ＝ ＝ 式中：r——曲軸半徑，m。參數(shù)設(shè)計：曲柄的角速度： 曲柄銷中心的切向速度和向心加速度分別為： ＝ ＝ 連桿的角位移、角速度、角加速度 對于活塞中心線通過曲軸中心線的曲柄連桿機構(gòu)（圖2）。和270176。和180176。和270176。連桿擺動的角加速度 （三）、 連桿、曲軸組結(jié)構(gòu)設(shè)計1． 連桿連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，從而推動曲軸作旋轉(zhuǎn)運動。 連桿一般用中碳鋼或中碳合金鋼，還可以采用低碳合金鋼（如20Cr、20MnB、20CrMo）模鍛成形，然后進行機械加工。連桿于活塞連接的部分稱為連桿小頭，與曲軸銷連接的部分稱為連桿大頭，中間的部分稱為桿身。連桿桿身通常做成“工”字形斷面，以保證在合適的剛度和強度下有最小的質(zhì)量。整體式連桿倒頭相應(yīng)的曲軸采用組合式曲軸，用軸承與曲柄銷相連。摩托車單缸汽油機一般采用整體式連桿，大、小頭內(nèi)分別裝有滾柱或滾針軸承。這樣往復運動質(zhì)量為 式中：——活塞組的質(zhì)量； ——連桿的質(zhì)量 a ——連桿的重心位置距連桿大頭中心的尺寸。1．2 連桿承受的載荷連桿承受的載荷主要視氣壓力和往復慣性力產(chǎn)生的交變載荷。對于四行程發(fā)動機，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進氣行程開始的上止點附近，其數(shù)值主要是活塞組和連桿計算斷面以上那部分連桿質(zhì)量的往復慣性力，即 式中： ——分別為活塞組和連桿計算斷面以上那部分的質(zhì)量。1．3 連桿小頭的安全系數(shù)小頭的安全系數(shù)按下式計算： 式中：——材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限； ——應(yīng)力副； ——平均應(yīng)力； ——考慮表面加工情況的工藝系數(shù)；； ——角系數(shù)， ——材料在對稱循環(huán)下的彎曲疲勞極限； ——材料在脈沖循環(huán)下的彎曲疲勞極限，對于鋼 小頭應(yīng)力按不對稱循環(huán)變化，在固定角截面的外表面處應(yīng)力變化較大，通常只計算該處的安全系數(shù)，此
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