1.3l四行程汽油機(jī)連桿組設(shè)計課程設(shè)計

1、<p>　　1.3L四行程汽油機(jī)連桿組設(shè)計</p><p>　　1前言………………………………………………………………………..…………………….2</p><p>　　2結(jié)構(gòu)參數(shù)計算………………………………………………………...…………………………2</p><p>　　2.1已知條件 .………………………………………….……………………………….2&

2、lt;/p><p>　　2.2發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………………………… 2</p><p>　　2.3發(fā)動機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)……..………………..…………………….…….……………2</p><p>　　3熱力學(xué)計算………………………………………………………………..…………………….3</p><p>　　3.1多變指數(shù)

3、的選擇………………………………...……………………………………3</p><p>　　3.2壓力升高比的選擇……………………………………………………………………3</p><p>　　3.3繪制P～V圖……………………………………….…………………………………3</p><p>　　3.4 P～V圖的調(diào)整…………………………………...……………………………………

4、4</p><p>　　4動力學(xué)計算……………………………………………………..……………………………….5</p><p>　　5運動學(xué)計算……………………………………………….…………………………….……….7</p><p>　　5.1活塞位移………..……………………………………………………………………….7</p><p>　　5.

5、2活塞速度………………………..……………………………………………………….8</p><p>　　5.3活塞加速度………..…………………………………………………………………….8</p><p>　　6連桿的設(shè)計………………………...………………………………………….………………...9</p><p>　　6.1連桿主要尺寸設(shè)計……………….……………………

6、…………………………..……9</p><p>　　6.1.1連桿長度的確定……………..……………..……………………..…………9</p><p>　　6.1.2連桿小頭尺寸的確定……………..……..……………………………..……9</p><p>　　6.1.3連桿大頭尺寸的確………………..……..…………………………………10</p>&l

7、t;p>　　6.2連桿強(qiáng)度的計算…………….…………………………………………………………10</p><p>　　6.2.1連桿小頭強(qiáng)度的計算………………...……………………………………10</p><p>　　6.2.2連桿大頭的強(qiáng)度計算……………...………………………………………13</p><p>　　7小結(jié) …………………………………………...…

8、………………………………..….……….14</p><p>　　8參考文獻(xiàn)…………………………………………..…………………………….…….……….15</p><p>　　9附表………………………………………………….…………………………….…..……….15</p><p><b>　　1前言</b></p><p&g

9、t;　　這個學(xué)期開設(shè)的《汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計》課程設(shè)計是在我們學(xué)習(xí)了一些基礎(chǔ)制圖知識和汽車以及發(fā)動機(jī)的整體知識框架后所給我們的一次很好的鍛煉，眾所周知現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展越來越快，而作為汽車心臟的發(fā)動機(jī)自然也成為了發(fā)展的重中之重，發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能對汽車起著決定性的影響，比如汽車的行使速度、加速性能、爬坡度、牽引力等等都取決于發(fā)動機(jī)，因此來說設(shè)計發(fā)動機(jī)是汽車設(shè)計的重中之重，而發(fā)動機(jī)的設(shè)計又對我們的想象能力，制圖能力，分析計算能力，查閱各種工具書的

10、能力無疑是一次很好的鍛煉，因此，我們要充分利用這次課程設(shè)計的機(jī)會，認(rèn)真對待，做好充分的準(zhǔn)備 ，保證高質(zhì)量的去完成，這也為以后學(xué)習(xí)打下了一個很好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2結(jié)構(gòu)參數(shù)計算</b></p><p><b>　　2.1已知條件 </b></p><p>　　平均有效壓力:0.8～1.2Mpa</p

11、><p>　　活塞平均速度:Cm<18m/s，取Cm=13.17m/s</p><p>　　2.2發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　發(fā)動機(jī)功率為52.68KW，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計為4缸4沖程汽油機(jī)，冷卻方式采用水冷。</p><p>　　2.3發(fā)動機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)

12、設(shè)計》S/D的取值范圍在0.8～1.2之間，取S/D=1.03</p><p>　　P==＝52.68Kw</p><p>　　D=74mm 則S=1.03×D=76mm (S與D均取整)</p><p>　　ε= 取ε=9 ； 由 Va=Vs+Vc</p><p>　　則氣缸工作容積Vs=</p><p&g

13、t;　　Va=0.368 L Vc=0.041L</p><p>　　n= =5200 r/min</p><p>　　角速度ω==3.14×5200/30=544.54rad/s</p><p>　　曲柄半徑 r=S/2=37mm</p><p><b>　　3熱力學(xué)計算</b></p>

14、<p>　　壓縮始點的壓強(qiáng)pa=0.8~0.9p0 ；取pa=0.085Mpa</p><p>　　3.1多變指數(shù)的選擇</p><p><b>　　壓縮過程：</b></p><p>　　取壓縮沖程終點（設(shè)為B點），從A點（壓縮過程始點）到B點的壓縮過程看作是多變的壓縮過程，壓縮多變指數(shù)范圍為n1=1.28~1.35， 取n1

15、=1.28</p><p><b>　　膨脹過程：</b></p><p>　　取定容增壓的終點（設(shè)為C點），從B點到C點看作為定容壓縮過程，膨脹多變指數(shù)范圍為n2=1.30~1.40 取n2=1.35</p><p>　　由p1V1n=p2V2n 可計算得到壓縮終點壓力為：</p><p>　　pc=1.415 M

16、pa</p><p>　　3.2壓力升高比的選擇</p><p>　　查得壓力升高比=pc/pa；λ在6～9之間。取=6則*</p><p>　　Pz=*Pc=6*1.415MPa=8.492Mpa，圓整后Pgmax=（Pz-Pc）*2/3+Pc=6.13Mpa</p><p>　　3.3繪制（理想）P～V圖</p><p

17、>　　得到未調(diào)整的P-V圖</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　3.4 P～V圖的調(diào)整</p><p>　　發(fā)動機(jī)實際過程比較復(fù)雜，所以在得到的P～V圖上要修正得到，最高壓力不在上止點，還有點火提前角，排氣提前角的修正，顯然實際的邊界條件是不可能得到的，所以要做一些適當(dāng)?shù)男拚?lt;/p><p&

18、gt;<b>　　圖2</b></p><p><b>　　4動力學(xué)計算</b></p><p>　　由曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析計算：</p><p>　　P=Pg+Pj=Pg-mjrω2(cos+λcos2) =Pg-mjj （mj為機(jī)構(gòu)往復(fù)慣性質(zhì)量）</p><p>　　活塞質(zhì)量mp=214.94

19、g</p><p>　　連桿小頭質(zhì)量m4==81.66g</p><p>　　連桿質(zhì)量m=0.00063(D-80)2+0.0476(D-80)+0.2149≈1.05kg</p><p>　　估算mj=mp+m3+m4≈387.22g</p><p>　　P在連桿小頭處即活塞銷孔處分解為Pn和P1，而P1又在兩岸大頭分解為K和t，又根據(jù)《汽

20、車發(fā)動機(jī)設(shè)計》有</p><p><b>　　Pn=P*tgβ</b></p><p>　　Pl= t=</p><p>　　k= Pl cos(+β)=</p><p><b>　　5運動學(xué)計算</b></p><p>　

21、　λ=1/3-1/5 取0.292</p><p><b>　　5.1活塞位移</b></p><p>　　X= r[（1-）+ ]</p><p><b>　　5.2活塞速度</b></p><p><b>　　v=（ +）</b></p><p>

22、<b>　　5.3活塞加速度</b></p><p><b>　　j = r</b></p><p><b>　　6連桿的設(shè)計</b></p><p>　　連桿是發(fā)動機(jī)的重要組成部分，主要由連桿大頭、大頭蓋、連桿軸瓦及連桿螺栓等部分組成。其作用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并把作用在活塞上的

23、力傳給曲軸。連桿小頭與活塞一起作往復(fù)運動，連桿大頭與曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運動，連桿桿身作復(fù)雜的平面擺動。連桿主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷。由于受力比較復(fù)雜并且需要實驗來指導(dǎo)，因此設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。</p><p>　　6.1連桿主要尺寸設(shè)計</p><p>　　6.1.1連桿長度的確定</p><p>　　連桿長度由桿比來說明，而=r/l，值越大，連桿越短

24、，則發(fā)動機(jī)的總高度越小。參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，值范圍為1/3.2～1/3.8。取λ=0.292，則l=37mm/0.292=130mm</p><p>　　6.1.2 連桿小頭尺寸的確定</p><p>　　連桿小頭位于活塞內(nèi)腔，尺寸小、軸承比壓高、溫度較高。本次設(shè)計汽油機(jī)的連桿材料選取為45鋼，密度=7.85g/cm.</p><p>　　連桿小頭的內(nèi)徑

25、，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計， d/D=0.25～0.3， 取d=0.3D=22mm， </p><p>　　連桿小頭的外徑，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計， D/d=1.2～1.35， 取D=1.25d=31mm，</p><p>　　連桿小頭的寬度，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，B/d=1.2～1.4， 取B=1.2d=26mm，</p><p>　　襯套

26、外徑，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，d/d=1.05~1.15， 取d=1.1 d =24mm</p><p>　　6.1.3連桿大頭尺寸的確定</p><p>　　連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本上決定了曲柄銷直徑D2、長度B2、連桿軸瓦厚度等等，對曲軸的強(qiáng)度、剛度和承壓能力有很大的 影響。大頭的外形尺寸又決定了凸輪軸位置和曲軸箱形狀，大頭的重量產(chǎn)生的離心力會使連桿軸承、主軸承負(fù)荷增大，磨損加

27、劇，有時還不得不為此而增加平衡重，給曲軸設(shè)計帶來困難，因此在設(shè)計連桿大頭時，應(yīng)在保證強(qiáng)度和剛度的條件下，尺寸盡量小，重量盡量輕。</p><p>　　連桿大頭內(nèi)徑，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，D2/D=0.55～0.65， 取D2=0.59D=43mm</p><p>　　連桿大頭外徑，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，D′2/D=0.60～0.68， 取D′2 =0.63D=46mm&

28、lt;/p><p>　　連桿螺栓孔間距離，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，C/ D′2 =1.2～1.25, 取C=1.2D′2 =53mm</p><p>　　高度H3，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，H3 / D′2 =0.35～0.4，取H3 =0.38D′2=17mm</p><p>　　高度H4 ，參考楊連生版《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》設(shè)計，H4/ D′2 =0.38～0

29、.44，取H4=0.4D′2=18mm</p><p>　　6.2連桿強(qiáng)度的計算</p><p>　　6.2.1連桿小頭強(qiáng)度的計算</p><p>　　襯套過盈配合的預(yù)緊力及溫升產(chǎn)生的應(yīng)力</p><p>　　式中—小頭外徑，為31mm；</p><p>　　—小頭內(nèi)徑，為22mm；</p><p&

30、gt;　　—襯套材料的線膨脹系數(shù)，對于青銅，可取=1.81/；</p><p>　　—連桿小頭材料的線膨脹系數(shù)，對于鋼可取=1.010（1/）；</p><p>　　μ,—泊桑比，一般可取μ==0.3；</p><p>　　E—連桿小頭材料的彈性模數(shù)對于剛，E=2.2N/mm</p><p>　　—襯套材料的彈性模數(shù)，對于青銅，=1.15N/

31、mm</p><p>　　計算得0.065mm。</p><p><b>　　計算可得：</b></p><p>　　把小頭視為內(nèi)壓厚壁圓筒，在壓力P的作用下外表面的切向應(yīng)力為</p><p>　　內(nèi)表面==102.5 N/mm2</p><p>　　外表面=80.03 N/mm2</p&g

32、t;<p>　　經(jīng)檢驗小于100-150 N/mm2</p><p><b>　　小頭應(yīng)力的校核</b></p><p>　　當(dāng)發(fā)動機(jī)處于額定工況時，連桿小頭的最大拉伸作用力為：</p><p>　　當(dāng)發(fā)動機(jī)處于起動工況時</p><p>　　固定角 </p><p>&

33、lt;b>　　在的截面上</b></p><p>　　–(0.5723215.64</p><p><b>　　–=2.47</b></p><p>　　計算截面拉伸力引起的法向力和彎矩為：</p><p>　　小頭壁厚為； </p><p>　　由拉伸作用在外表上產(chǎn)生的應(yīng)

34、力為：</p><p><b>　　取點火提前角為：</b></p><p><b>　　連桿小頭的合力為：</b></p><p>　　計算截面中由壓縮力引起的法向力和彎矩：</p><p><b>　　==</b></p><p><b>

35、　　=</b></p><p>　　不對稱循環(huán)的最大與最小應(yīng)力為：</p><p><b>　　平均應(yīng)力及應(yīng)力幅：</b></p><p><b>　　又由n </b></p><p>　　——材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限，取=200</p><p><b

36、>　　——應(yīng)力幅；</b></p><p><b>　　——平均應(yīng)力；</b></p><p>　　——考慮表面加工情況的工藝系數(shù)，其值在0.4～0.6之間，取</p><p><b>　　——角系數(shù)，</b></p><p>　　——材料在對稱循環(huán)下的彎曲疲勞極限，對于鋼，<

37、;/p><p><b>　　則取</b></p><p>　　算得n=2.299 〉1.5 則小頭合格</p><p>　　6.2.2連桿大頭的強(qiáng)度計算</p><p>　　連桿大頭受慣性力拉伸載荷：</p><p>　　式中、、、分別是活塞組、連桿組往復(fù)部分、連桿旋轉(zhuǎn)部分及連桿大頭下半部分的重量。

38、</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則彎曲應(yīng)力為：</b></p><p>　　式中—計算斷面的抗彎曲斷面模數(shù)，取</p><p>　　—計算圓環(huán)的曲率半徑，計算可得</p><p>　　、—大頭及軸承中央截面面積，計算可得</p>

39、;<p>　　查楊連生《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》σ的值在15000~20000N·m之間，合格。</p><p><b>　　7小結(jié)</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計連桿組的設(shè)計，是在我們學(xué)習(xí)了《工程制圖》、《汽車構(gòu)造》、《內(nèi)燃機(jī)原理》、《汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計》以及大二和大三進(jìn)行過的課程設(shè)計的基礎(chǔ)上的一次專業(yè)課程設(shè)計，我學(xué)到了許多大三、大四都沒來得及

40、好好學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容，而且在實踐中運用，更是令我印象深刻，深切體會到課程設(shè)計并非以前所想像的那樣紙上談兵。所有理論、公式都是為實踐操作而誕生的?？梢哉f是對我所學(xué)知識的一次很好的鞏固和回憶，并且在設(shè)計過程中，我還學(xué)會了查詢各種工具書的方法，提高了想象能力，學(xué)會了怎樣把學(xué)到的各門學(xué)科的知識融會貫通，并提高了作圖的能力以及用Excel處理數(shù)據(jù)和繪制圖形的技能，使我對發(fā)動機(jī)原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了更加深刻的認(rèn)識。</p><p>

41、<b>　　8參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］唐增寶，何永然，劉安俊 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 華中科技大學(xué)出版社，1999。</p><p>　?。?］董敬，莊志，常思勤 汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī) 機(jī)械工業(yè)出版社，2001。</p><p>　?。?］葉盛焱 摩托車發(fā)動機(jī)設(shè)計 人民郵電出版社。1997。</p>&

42、lt;p>　?。?］楊連生 內(nèi)燃機(jī)設(shè)計 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1981。</p><p><b>　　9附表</b></p><p><b>　　附表1</b></p><p><b>　　附表2</b></p><p><b>　　附表3</b>