汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析

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1、各專(zhuān)業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師：吳參2015年1月02日16一、課程設(shè)計(jì)要求根據(jù)轉(zhuǎn)速、缸內(nèi)壓力、曲柄連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力，完成計(jì)算報(bào)告，繪制曲柄連桿機(jī)構(gòu)零件圖。1.1計(jì)算要求掌握連桿往復(fù)慣性質(zhì)量與旋轉(zhuǎn)離心質(zhì)量折算方法；掌握曲軸旋轉(zhuǎn)離心質(zhì)量折算方法；掌握活塞運(yùn)動(dòng)速度一階、二階分量計(jì)算方法；分析活塞側(cè)向受力與往復(fù)慣性力及相應(yīng)設(shè)計(jì)方案；分析連桿力及相應(yīng)設(shè)計(jì)方案；采用C語(yǔ)言編寫(xiě)曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析計(jì)算程序；完成曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力計(jì)

2、算說(shuō)明書(shū)。1.2畫(huà)圖要求活塞側(cè)向力隨曲軸轉(zhuǎn)角變化連桿對(duì)曲軸推力隨曲軸轉(zhuǎn)角變化連桿軸承受力隨曲軸轉(zhuǎn)角變化主軸承受力隨曲軸轉(zhuǎn)角變化活塞、連桿、曲軸零件圖（任選其中一個(gè)）二、計(jì)算參數(shù)2.1曲軸轉(zhuǎn)角及缸內(nèi)壓力參數(shù)曲軸轉(zhuǎn)速為7000r/min，缸內(nèi)壓力曲線(xiàn)如圖1所示。圖1缸內(nèi)壓力曲線(xiàn)2.2發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)本計(jì)算過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)如表1所示。16參數(shù)指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型汽油機(jī)缸數(shù)1缸徑Dmm91沖程Smm63曲柄半徑rmm31.5連桿長(zhǎng)lmm117偏心距emm0排量mL400活塞組質(zhì)量kg0.425連桿質(zhì)量kg0.46曲軸旋轉(zhuǎn)離心質(zhì)

3、量kg0.231標(biāo)定功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速kw/（r/min）17/7500最高爆發(fā)壓力MPa5.24MPa表1發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)二、計(jì)算內(nèi)容和分析圖3.1運(yùn)動(dòng)分析3.1.1曲軸運(yùn)動(dòng)近似認(rèn)為曲軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)角3.1.2活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律16圖2中心曲軸連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1）活塞位移，其中2）活塞速度令，有，16最大活塞速度平均活塞速度3）活塞加速度令，有，由，即或時(shí)，得正、負(fù)最大加速度：個(gè)負(fù)最大加速度，即3.1.3連桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律1）連桿擺動(dòng)角由，得162）連桿擺動(dòng)角速度3）連桿擺動(dòng)角加速度3.2活塞氣體力活塞氣體力N其中：缸內(nèi)氣體壓力bar

4、(1bar=pa)；大氣壓力一般取=1bar；cm23.3往復(fù)慣性力往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，kg往復(fù)慣性力3.4曲軸連桿機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)離心力旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量,—曲軸質(zhì)量kg旋轉(zhuǎn)離心力N兩個(gè)分量：；3.5連桿受力合成氣體壓力與往復(fù)慣性力作用在氣缸中心線(xiàn)上，將往復(fù)慣性力用單位活塞面積的力計(jì)量，則合成的單位活塞面積的力為：16對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)的作用如右圖所示。設(shè)合成力p作用于活塞銷(xiāo)中心A，它可分解為兩個(gè)力：垂直氣缸中心線(xiàn)將活塞壓向缸壁的側(cè)壓力活塞側(cè)向力曲線(xiàn)如圖3所示圖3活塞側(cè)向力曲線(xiàn)沿連桿軸線(xiàn)作用的連桿力連桿力曲線(xiàn)如圖4所示圖4連桿力曲線(xiàn)將沿作用

5、線(xiàn)移至作用點(diǎn)B，可進(jìn)一步分解為：16對(duì)曲軸銷(xiāo)切向力對(duì)曲軸銷(xiāo)徑向力3.6曲軸受力合成根據(jù)連桿對(duì)曲軸推力和旋轉(zhuǎn)離心力，計(jì)算曲軸連桿軸頸力。以單位活塞面積計(jì)算。1）連桿大頭的旋轉(zhuǎn)離心力2）曲軸銷(xiāo)負(fù)荷，其中為連桿力，將在x，y方向投影，在x、y方向的力的曲線(xiàn)如圖5（a)(b)所示圖5-(a)圖5-(b)163）連桿軸承負(fù)荷連桿軸承負(fù)荷是曲軸銷(xiāo)對(duì)軸承的反作用力。大小相等，方向相反，即。的方向角為：4）主軸頸負(fù)荷的大小為5）主軸承負(fù)荷主軸承負(fù)荷與主軸頸負(fù)荷互為反作用，在任何時(shí)刻大小相等，方向相反。即因參考坐標(biāo)系互相轉(zhuǎn)動(dòng)角，所以的方

6、位角四、C++程序：（見(jiàn)附錄1）五、總結(jié)通過(guò)本次汽車(chē)設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下，我對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的理解。1）活塞結(jié)構(gòu)：為了減輕活塞質(zhì)量，減少其往復(fù)慣性力，其選用材料為鋁；在裙部設(shè)計(jì)方面，削掉不承受側(cè)向力部分，而在受力部位則延長(zhǎng)加厚；活塞銷(xiāo)與活塞裝配方面，在冷態(tài)下，為間隙配合，在工作狀態(tài)，由于鋁的膨脹系數(shù)較大，它們的裝配為過(guò)盈配合。162）連桿結(jié)構(gòu)：采用工字型設(shè)計(jì)，既減輕連桿的質(zhì)量，減小往復(fù)慣性力和離心力，同時(shí)也增強(qiáng)了抗彎性能。3）螺栓預(yù)緊力：應(yīng)選擇適當(dāng)值。若預(yù)緊力過(guò)小，連桿大頭蓋與軸承會(huì)出現(xiàn)縫隙

7、，影響發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作；若預(yù)緊力過(guò)大，則會(huì)造成連桿被拉斷。學(xué)習(xí)汽車(chē)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深了我對(duì)汽車(chē)的了解和印象。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我選擇了曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析設(shè)計(jì)，是理論與實(shí)際相結(jié)合，使我能夠更好的掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)。六、參考資料內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)楊連生中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1981汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)徐兀人民交通出版社，1995附錄1：C++程序：//CrankShaftDlg.cpp:implementationfile//#include"stdafx.h"#include"CrankShaft.h"#include"CrankShaftDlg

8、.h"#include"math.h"#ifdef_DEBUG#definenewDEBUG_NEW#undefTHIS_FILEstaticcharTHIS_FILE[]=__FILE__;#endif////////////////////////////////////////////////////////////////