【正文】 11 連桿基本尺寸 11 連桿的建模 過程 11 連桿大頭蓋的 建模 過程 14 5 動力計算 17 活塞位移、速度、加速度 17 活塞連桿作用力分析 18 曲柄銷載荷和連桿軸承載荷 20 6 參考文獻 22 附錄 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 2 1 汽油機設(shè)計參數(shù) 功率 Pe 有效功率是汽油機基本性能指標。 轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)速的選用既要考慮被汽油機驅(qū)動的工作機械的需要，也要考慮轉(zhuǎn)速對汽油機自身工作的影響。 沖程數(shù)τ 本設(shè)計中的車用汽油機都采用四沖程，即τ =4。 有效燃油消耗率 be 這是汽油機最重要的經(jīng)濟性指標。h)]～380[g/(kw 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 3 2 汽油機基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選用 有效功率計算公式： ?30e nVipP sme ???? （ ） 氣缸直徑 D 氣缸直徑 D 的選取影響汽油機的尺寸和重量，還影響汽油機的機械負荷和熱負荷。 活塞行程 S 增大活塞行程 S 使活塞平均速度 30/nsvm ?? 提高，機械負荷加大，一般車用汽油機 smvm /15~10? ，同時 S 也是汽油機基本結(jié)構(gòu)指標 S/D 的決定因素，車用汽油機的 S/D=～ ，校核所設(shè)計的汽油機的 vm和 S/D 的值。 連桿長度 L 與曲柄連桿比λ =r/L 連桿長度 加大，會使汽油機總高度增加；雖然連桿擺角減小，側(cè)壓力減小，但效果不明顯；而且連桿重量加大，往復(fù)運動質(zhì)量慣性力加大。 則 2r=65， r/L=1/ 即 L= mm， r= mm 氣缸中心距 l0及其與氣缸直徑之比 l0/D l0/D 影響汽油機的長度尺寸和重量指標，設(shè)計時力求縮小 l0/D 的值。選用壓縮比時要考慮汽油機的經(jīng)濟性能、工作可靠性、爆燃等。 壓縮過程計算 1 平均多變壓縮指數(shù) n1 n1=～ 取 n1 = 2 壓縮過程中任意曲軸轉(zhuǎn)角 cx? 時的壓力 cxP (畫示功圖時用 ) 1)( ncxcaacx VVPP ? （ MPa） （ ） 其中： Vca—— 進氣終點氣缸容積。 ccxcxcx VrDV ???? )s in2c o s1(4 22 ???? （ ） 式中： r—— 曲柄半徑， r=S/2； λ —— 曲柄連桿比，λ =r/L。由于不完全燃燒、傳熱損失、高溫分解、節(jié)流損失等因素，燃料燃燒所發(fā)出的熱量中只有一部分被工質(zhì)吸收。K)] （ ） 工質(zhì)的平均等壓摩爾熱容 mpC)(? 按下列方法計算： 查圖法：由下圖按過量空氣系數(shù)查出。39。 計算步驟如下： 先假設(shè) 2020K 利用插值法算出每一溫度的 mvzC )(? 值，再由上式算出 Tz 與 mvzC )(? 乘積 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 8 表 插值法 數(shù)據(jù) Tz（ K） mvzC )(? Tz mvzC )(? 2020 2073 2100 2173 2273 2473 2500 2600 2673 有表格可以看出， 2600K 時最接近 ，則 Tz=2600 3 壓力升高比 ?? cbZTT1?? ?? ??? 一般汽油機 ~??? ，所以符合要求。 膨脹過程計算 1 平均多變膨脹指數(shù) ~ ?n 取 n2 = 2 膨脹過程中任意曲軸轉(zhuǎn)角 bx? 時的氣體壓力 bxP （供畫示功圖時用） nVVpPbxZzbx 2)(? （ ） 計算 結(jié)果見附錄 表 A2 3 膨脹過程終點狀態(tài)參數(shù) 壓力：22 /)( ncznbZzb pVVpP ??? = ?^ MPa 溫度： 1122 /)( ?? ?? ncznbZZb TVVTT ?= ??? )(^ 2600 K 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 9 示功圖繪制 1 理論示功圖繪制 根據(jù)各過程計算結(jié)果可以繪制出汽油機實際循環(huán)的理論示功圖，其中，燃燒過程按等容過程繪制。 2 實際示功圖繪制 理論示功圖沒有考慮下列因素的影響，因而必須進行修正得到實際的示功圖： 1）沒有考慮進排氣過程。 2）點火提前的影響：壓力急劇升高應(yīng)該從上止點前就開始。~15176。 4）排氣閥提前開啟的影響：在下止點前壓力就開始下降，即壓力線圓滑過渡到排氣線。 修圓后實際示功圖的循環(huán)指示功比理論示功圖小。 010S SSf ??? % 5178 ??? 一般 ~?f? ， 經(jīng) 檢查示功圖的豐滿系數(shù)在該范圍之內(nèi) ,符合要求 。 1）計算法轉(zhuǎn)換：對于任意曲軸轉(zhuǎn)角 ? ，有氣缸容積 V 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 10 cVrDV ????? ]s in2)co s1[(4 22 ???? （ ） 2）作圖法轉(zhuǎn)換：按下圖所示方法進行轉(zhuǎn)換。 uii Hb ??? ? 3103600 103600 3??? = [g/(kw 4 有效功率 eP 、有效熱效率 e? 、平均有效壓力 mep 及有效油耗率 eb mie PP ??? ?? = KW mmime pp ??? ?? = MPa mie ??? ?? ?? = mie bb ?? ? = [g/(kwh)]， ~?e? ， 即 符合要求 。 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 11 4 連桿 三維建模 連桿基本尺寸 1 連桿小頭孔徑 39。1 ?????? ? ? ? mmdB ~ 11 ???? 其中 1d 為活塞銷直徑； 1? 為連桿小頭襯套厚度。2D 和寬度 2B mmD ? ?? mmDD 2239。 3 工字形斷面的平均高度 H、寬度 B ~?DH ， 取 mmH 13? ； ~?BH ， 取 9?B mm 連桿的 建模 過程 1 打開建模界面：開始 → 機械設(shè)計 → 零件設(shè)計 2 選擇 xy 平面進入到草圖界面，選擇圓命令，先畫一個圓心在原點，半徑為 的圓，再畫一個圓心在原點，半徑為 32mm 的圓，選直線命令，畫一條過原點，長為 80mm的直線，然后刪除多余線，退出草圖，選凸臺，進行鏡像拉伸，長度為 10mm，如圖 所示。 圖 連桿小頭 4 點擊 xy 平面，進入草圖，選擇圓命令，畫 圓心為（ ,0）， 半徑為11mm 的圓，退出草圖，選擇凹槽命令，凹槽 鏡像 尺寸為 11mm，如圖 所示。退出草圖，凸臺鏡像距離 , 如圖 所示。 圖 桿身 7 點擊 yz 平面進入草圖，點擊圓命令，畫一個圓心為（ 33,0），半徑為 6圓，關(guān)于 V軸鏡像，得到另一個圓，退出草圖，選擇凸臺命令，凸臺 16mm， 如圖 所示。 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 14 圖 螺栓孔 9 最終結(jié)果如圖 所示 ，并保存 。 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 15 圖 連桿大頭 2 點擊 yz 平面進入草圖，點擊圓命令，畫一個圓心為（ 33,0），半徑為 6mm圓，關(guān)于 V軸鏡像，得到另一個圓。 圖 栓孔座 3 選擇 yz 平面進入草圖，選擇圓命令，畫一個圓心為 （ 33,0） ，半徑 的圓，關(guān)于 V軸鏡像 ， 退出草圖，選擇凹槽命令，深度 16mm， 如圖 所示 。 圖 連桿大頭蓋 沈陽理工大學課程設(shè)計說明書 17 5 動力計算 活塞位移、速度、加速度 對于活塞位移、速度和加速度的計算，由于周期性，只計算 0～ 360 度即可。 計算 結(jié)果見附錄 表 B1 根據(jù)計算結(jié)果畫出 X、 V、 a 隨 ? 的變化曲線 00 50 100 150 200 250 300 350 400φ (176。)V(m/s) V 圖 活塞速度變化 8000600040002020020204000600080001000012020140000 50 100 150 200 250 300 350 400φ (176。/s) a 圖 活塞加速度變化 活塞連桿作用力分析 1 基本作用力 氣體力 ： ? ? 4 2dPPPgg ?? ??? （ ） 其中 ： ?P 取自然計算結(jié)果，即修正后的實際缸內(nèi)壓力值，也就是 ??P 圖中的壓力值，每個 5 度曲軸轉(zhuǎn)角取一個； gP? 為曲軸箱內(nèi)的氣體壓力，近似取 100千帕。)Pj,Pn,T,K(N)PjPnTK 圖 jP NP T K隨 ? 的變化曲線 曲柄銷載荷和連桿軸承載荷 1 曲柄銷載荷 曲柄銷上作用有切向力 T 和法向力 Z ， rcPKZ ?? ， 由作圖法畫出曲柄銷載