【正文】 ，要求氣環(huán)也能起控制機(jī)油作用具有足夠的強(qiáng)度 熱穩(wěn)定性好，即在高溫時(shí)能保證環(huán)的彈力和形狀磨合性能及抗結(jié)膠性能良好合適的環(huán)槽間隙，減小環(huán)對環(huán)槽的沖擊實(shí)現(xiàn)這些要求主要時(shí)靠采用良好的材料合表面處理，正確選擇環(huán)的截面形狀、尺寸、運(yùn)動間隙以及適當(dāng)?shù)墓ぷ骱习惭b應(yīng)力，采用合理的加工方法合加工要求等措施來達(dá)到。 活塞環(huán)的組合和結(jié)構(gòu)一、活塞環(huán)的組合基于盡量減少環(huán)數(shù)以降低活塞高度的原則，本設(shè)計(jì)就采用二道氣環(huán)和一道油環(huán)。如圖2—6所示。一是因?yàn)樗翘菪蔚模援?dāng)活塞在側(cè)壓力的交替作用下，梯形環(huán)在環(huán)槽內(nèi)徑向移動，使環(huán)的側(cè)隙時(shí)大時(shí)小，將環(huán)槽中的結(jié)膠擠出。二是因?yàn)樗峭懊娴?，這樣可保證良好的潤滑，避免棱緣負(fù)荷，密封性和磨合性也好。球墨鑄鐵有較高的抗彎強(qiáng)度，一般在1300MPa以上，工作時(shí)不易折斷。為了使第一道環(huán)在高溫時(shí)有較高的抗粘著性能，在環(huán)的外表面鍍Cr。177。其結(jié)構(gòu)如圖27所示。它兼有氣環(huán)和油環(huán)的作用。此道環(huán)用灰鑄鐵制成，表面全部氧化。這種油環(huán)是在開槽油環(huán)背后加置彈簧脹圈，從而環(huán)的徑向壓力Po(一般Po8kgf/cm2)，保證油環(huán)與氣缸壁均勻而穩(wěn)定的貼合，能減小磨損和降低機(jī)油消耗量。167。軸向高度h的選擇可參考經(jīng)驗(yàn)所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來選擇，潤滑條件越好，轉(zhuǎn)速越高，則h值選的小點(diǎn)。同時(shí)它也有自己的缺點(diǎn)：易于折斷；影響活塞散熱；制造較困難。 圖38 活塞環(huán)的尺寸及配合間隙第一道氣環(huán) 尺寸如圖28所示。一般對于缸徑D=80～150mm的柴油機(jī)，D/t=22～28，取D/t=22，則t=。閉口間隙==。對于灰鑄鐵S/D=～ 取S/D=，則開口間隙S=13mm。油環(huán)根據(jù)同類型機(jī)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定軸向高度h=5mm。對于灰鑄鐵S/D=～ 取S/D=，則開口間隙S=13mm。二、環(huán)槽與活塞環(huán)的間隙活塞環(huán)在環(huán)槽中運(yùn)動，因此在環(huán)槽的徑向和軸向方向上，都應(yīng)該有適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙大，碰撞也大。此外，間隙大也不利于密封。 高速發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)，隨發(fā)動機(jī)形式和缸徑的不同，端面間隙一般在下列范圍：第一環(huán)=～ ， 取= mm；第二環(huán)=～ ， 取= mm；油環(huán)=～ ， 取= mm；對于徑向間隙，其一般范圍是：氣環(huán)：，取第一；油環(huán)：。 活塞組的重量對于四沖程的鋁合金活塞，活塞的比重量是，即活塞重量為1100g,再加上活塞銷和活塞環(huán)等的重量，取活塞組的重量為1300g。、活塞的校核 圖41 活塞頂?shù)暮穸然钊數(shù)臋C(jī)械應(yīng)力 如圖31所示，活塞頂?shù)牡撞坑屑訌?qiáng)筋，所以機(jī)械應(yīng)力的許用值是。對第一環(huán)岸進(jìn)行校核 彎曲應(yīng)力：剪切應(yīng)力： 總應(yīng)力： 其中 對于像本設(shè)計(jì)的的鋁合金活塞，許用總應(yīng)力，所以第一環(huán)岸的強(qiáng)度足夠?；钊N座比壓其中 。是安全的。、活塞銷的受力與校核活塞銷的最大剪切應(yīng)力活塞銷的最大剪切應(yīng)力出現(xiàn)在銷座和連桿小頭之間的截面上。其中 ； 。 圖42 活塞銷的計(jì)算簡圖活塞銷材料選用20Cr。彎曲變形： 許用彎曲變形 ，故彎曲變形在允許的范圍內(nèi)?？v向彎曲應(yīng)力 橫向彎曲應(yīng)力 總應(yīng)力許用總應(yīng)力為 ，故總應(yīng)力在允許的范圍內(nèi)，是安全的。、活塞環(huán)的校核校核氣環(huán)：（1）對于第一道氣環(huán)，其最大彎曲應(yīng)力是：對于球墨鑄鐵，取彈性模量E=180GPa活塞環(huán)的許用應(yīng)力，故彎曲應(yīng)力在允許范圍內(nèi)。活塞環(huán)的彈力：環(huán)的套裝應(yīng)力是： 因裝環(huán)時(shí)常采用手工安裝，取m=；許用套裝應(yīng)力，故套裝應(yīng)力在允許范圍內(nèi)。 連桿的工作情況連桿組的功用蝕將作用在活塞上的氣體壓力傳給曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，連桿大頭與一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，連桿桿身作復(fù)雜的平面運(yùn)動。 式中 Pg——?dú)怏w作用力； Pj——活塞連桿組的往復(fù)慣性力；β——連桿擺角。由于壓入連桿襯套，擰緊連桿螺栓，壓緊軸瓦等產(chǎn)生的裝配靜載荷。167。167。連桿長度越短，即越大，可降低發(fā)動機(jī)的高度，減輕活塞件重量和整機(jī)重量，能很好的適應(yīng)發(fā)動機(jī)的高轉(zhuǎn)速。所以為使發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，最合適的連桿長度應(yīng)該是，在保證連桿及相關(guān)機(jī)件在運(yùn)動時(shí)不與其他機(jī)件相碰的情況下，選取最小的連桿長度。 圖5—1 連桿小頭的尺寸 167。、小頭結(jié)構(gòu)形式小頭采用薄壁圓環(huán)型結(jié)構(gòu)，它的形狀簡單，制造方便，材料能充分利用，受力時(shí)應(yīng)力分布較均勻。其結(jié)構(gòu)如圖41所示。、小頭尺寸小頭的主要尺寸為小頭內(nèi)徑d1，小頭外徑d2 ,小頭寬度b1,襯套內(nèi)徑的d。襯套的厚度一般是=（～）d。小頭外徑d2的選取范圍一般是d2=（～）d1 ，取d2==。在確定小頭的寬度時(shí)候，應(yīng)使小頭與活塞銷座之間每側(cè)都留約1～2mm的間隙，用來彌補(bǔ)機(jī)體、曲軸、活塞和連桿等零件在軸向尺寸上可能出現(xiàn)的制造誤差和由于熱膨脹所引起的軸向相對位置的變化。一般小頭寬度b1的范圍是b1=（～）d， 取b1==35mm，這樣小頭寬度和銷座之間每側(cè)的間隙為1mm。、連桿襯套為了減小活塞銷對連桿小頭的磨損，應(yīng)在小頭內(nèi)裝入襯套。襯套與小頭孔的配合襯套與連桿小頭孔為過盈配合，常用的配合為jd、je、jbjc3等。小頭孔的直徑設(shè)計(jì)為mm，～，則襯套外徑尺寸為mm。青銅襯套與活塞銷的配合間隙△大致在（～）d的范圍內(nèi)，～，由于此設(shè)計(jì)選用全浮式活塞銷，故可使銷和襯套的間隙梢大，～，即襯套的內(nèi)徑為mm。167。實(shí)驗(yàn)證明，彎曲應(yīng)力實(shí)際上不大。連桿桿身采用工字型截面，工字型截面的長軸位于連桿的擺動平面內(nèi)。從鍛造工藝方面看，工字型截面兩臂過薄和圓角半徑過小都是不利的。此外，鍛造這種連桿時(shí)磨具磨損也較大。工字型截面的長軸yy處于連桿的擺動平面內(nèi)，使桿身截面對垂直與連桿擺動平面的x軸的慣性矩Jx大與對位于擺動平面的y軸的慣性矩Jy，一般Jx=(2～3)Jy，這樣符合桿身實(shí)際受力情況，并有利于桿身向大、小頭過渡?？紤]上面所述，綜合考慮，確定出下列尺寸：連桿桿身橫截面的形狀如圖42所示。 連桿大頭的設(shè)計(jì)連桿大頭聯(lián)結(jié)連桿和曲軸，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦和連桿螺栓，甚至整機(jī)工作可靠性。合理確定大頭的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀，就是大頭設(shè)計(jì)的任務(wù)。所謂的大頭設(shè)計(jì)，實(shí)際上是確定連桿大頭在擺動平面內(nèi)某些主要尺寸，連桿大頭的剖分形式和定位方式以及大頭蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。螺栓頭支承面和螺母支承面要圓弧過度，避免加工尖角，可采用鍛造圓角或圓弧沉割來減少應(yīng)力集中，但必須盡量提高圓弧沉割處的光潔度。、連桿大頭的剖分形式采用平切口的剖分方式167。為此必須采用能承受較大剪切力的定位方式，才能保證工作可靠。167。圖53 連桿大頭的主要尺寸167。其尺寸如圖44所示。1. 最大過盈量 2. 工作溫度下過盈量的增加 3. 由襯套過盈配合及受熱膨脹產(chǎn)生的徑向均布壓力4. 由p引起的小頭外表面的應(yīng)力 5. 活塞組最大慣性力 6. 固定角 7. 小頭平均半徑8. 小頭中心截面上的彎矩 9. 小頭中心截面上的法向力 10. 小頭固定截面上的彎矩 12小頭壁厚 ()值 f()=（查表） 22. 小頭受壓時(shí)固定截面處外表面應(yīng)力 由于材料是39Cr5，取= 65則=（～）===（～） ===（～） ==24. 角系數(shù) 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 因?yàn)閚=,所以是安全的 167。 最大壓縮力 4. 由引起的合成應(yīng)力 5. 桿身中間截面在擺動平面內(nèi)的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 上面公式中未注明的參數(shù)的含義如下：結(jié) 論三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，這三個(gè)月的設(shè)計(jì)并不是一帆風(fēng)順的。我首先要對活塞、連桿的大體尺寸進(jìn)行確定，在確定的過程中要考慮到同組所設(shè)計(jì)的零件尺寸，只有這些零件尺寸配合的合理，發(fā)動機(jī)才能以良好的狀態(tài)工作，所以甚至有時(shí)候要對某些尺寸進(jìn)行好幾遍的確定，使之在與別的零件相互配合的情況下，還要是合理的，同時(shí)還要對圖進(jìn)行相應(yīng)的修改。 在設(shè)計(jì)工程中，我對專業(yè)知識有了更多的了解。因?yàn)橹挥心阕约喝ピO(shè)計(jì)了，你才能真正的知道為什么要這樣設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，怎樣才能揚(yáng)長避短，使自己設(shè)計(jì)的零件更合理。比如CAD，word等一些對設(shè)計(jì)有幫助的軟件，以前對它并不感興趣，在用它繪制完圖形后才知道它的用處這么大，可以很大程度上提高工作效率。參考文獻(xiàn)[1] ,1989 [2] ,1981 [3] 萬欣 ,1990[4] 濮良貴 紀(jì)名剛 .,2001[5] ,1991[6] 魏長春 . 機(jī)械工業(yè)出版社,1998[7] ,2003[8] ,2005[9] ,2000[10] ,2004[11] , 1999[12] 王昆 ,2004[13] ,1995[14] [日],1984[15] ,2003致 謝本次設(shè)計(jì)能順利的完成，除了自己的努力外，要感謝老師對我的指導(dǎo)以及同組人員的相互配合。其中有不明白的地方，老師也能給我進(jìn)行及時(shí)和有效的講解，這使我對專業(yè)的知識受益匪淺。另外還要感謝同組人員的相互幫助、支持和鼓勵(lì)