曲柄连杆机构课程设计.doc

目录
第1章绪论 1
选题的目的和意义 1
国内外的研究现状 1
第2章活塞组的设计 2
活塞的设计 2
活塞头部的设计 2
活塞裙部的设计 2
活塞销的设计 5
活塞销的结构、材料 5
活塞销座 5
活塞销座结构设计 5
活塞环设计及计算 6
活塞环形状及主要尺寸设计 6
本章小结 6
第3章连杆组的设计 7
连杆的设计 7
连杆的工作情况、设计要求和材料选用 7
连杆长度的确定 7
连杆小头的结构设计 7
连杆杆身的结构设计 7
连杆大头的结构设计 7
连杆螺栓的设计 8
连杆螺栓的工作负荷与预紧力 8
本章小结 8
第4章曲轴的设计 9
曲轴的结构型式和材料的选择 9
曲轴的工作条件和设计要求 9
曲轴的结构型式 9
曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 9
曲柄销的直径和长度 9
主轴颈的直径和长度 9
曲柄 10
本章小结 10
第5章曲柄连杆机构的创建 11
活塞的创建 11
连杆的创建 11
12
第6章曲柄连杆机构静力学分析 13
活塞的静力分析 13
连杆的静力分析 13
第1章绪论
选题的目的和意义
通过设计,确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构,包括必要的结构尺寸确定、运动学和动力学分析、材料的选取等,以满足实际生产的需要。
为了真实全面地了解机构在实际运行工况下的力学特性,本文采用了多体动力学仿真技术,针对机构进行了实时的,高精度的动力学响应分析与计算,因此本研究所采用的高效、实时分析技术对提高分析精度,提高设计水平具有重要意义,而且可以更直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态,便于进行精确计算,对进一步研究发动机的平衡与振动、发动机增压的改造等均有较为实用的应用价值。
国内外的研究现状
目前国内外对发动机曲柄连杆机构的动力学分析的方法很多,而且已经完善和成熟。其中机构运动学分析是研究两个或两个以上物体间的相对运动,即位移、速度和加速度的变化关系:动力学则是研究产生运动的力。发动机曲柄连杆机构的动力学分析主要包括气体力、惯性力、轴承力和曲轴转矩等的分析,传统的内燃机工作机构动力学、运动学分析方法主要有图解法和解析法[5]。
1、解析法
解析法是对构件逐个列出方程,通过各个构件之间的联立线性方程组来求解运动副约束反力和平衡力矩,解析法又包括单位向量法、直角坐标法等。
2、图解法
图解法形象比较直观,机构各组成部分的位移、速度、加速度以及所受力的大小及改变趋势均能通过图解一目了然。图解法作为解析法的辅助手段,可用于对计算机结果的判断和选择。解析法取点数值较少,绘制曲线精度不高。不经任何计算,对曲柄连杆机构直接图解其速度和加速度的方法最早由克莱茵提出,但方法十分复杂[6]。通过对机构运动学和动力学分析,我们可以清楚了解内燃机工作机构的运动性能、运动规律等,从而可以更好地对机构进行性能分析和产品设计。但是过去由于手段的原因,大部分复杂的机构运动尽管能够给出解析式,却难以计算出供工程使用的计算结果,不得不用粗糙的图解法求得数据。

第2章活塞组的设计
活塞的设计
活塞组包括活塞、活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件,它们是发动机中工作条件最严酷的组件。发动机的工作可靠性与使用耐久性,在很大程度上与活塞组的工作情况有关。
活塞头部的设计
1、设计要点
活塞头部,活塞头部的设计要点是:
(1)保证它具有足够的机械强度与刚度,以免开裂和产生过大变形,因为环槽的变形过大势必影响活塞环的正常工作;
2、压缩高度的确定
压缩高度是由火力岸高度、环带高度和上裙尺寸构成的,即
=++
为了降低压缩高度,应在保证强度的基础上尽量压缩环岸、环槽的高度及销孔的直径。
(1)第一环位置
火力岸高度的选取原则是:在满足第一环槽热载荷要求的前提下,尽量取得小些。一般汽油机,为活塞直径,该发动机的活塞标准直径,确定火力岸高度为:
(2)环带高度
一般气环高,油环高。
该发动机采用三道活塞环,第一和第二环称之为压缩环(气环),第三环称之为油环。取,,。
环岸的高度,应保证它在气压力造成的负荷下不会破坏。当然,第二环岸负荷要比第一环岸小得多,温度也低,只有在第一环岸已破坏的情况下,它才可能被破坏