发动机活塞连杆机构设计.docx

48目录第1章绪论41.1选题的目的和意义41.2国内外的研究现状4第2章整体设计方案62.2活塞组设计方案62.3连杆组设计方案72.3柴油机动力计算82.3.1已知原始数据82.3.2动力计算92.4本章小结12第3章活塞组的设计133.1活塞的设计133.1.1活塞的工作条件和设计要求133.1.2活塞的材料143.1.3活塞头部的设计143.1.4活塞裙部的设计183.2活塞销的设计193.2.1活塞销的结构、材料193.2.2活塞销强度和刚度计算203.3活塞销座213.3.1活塞销座结构设计213.4活塞环的设计213.5本章小结23第4章连杆组的设计244.1连杆的设计244.1.1连杆的工作情况、设计要求和材料选用244.1.2连杆长度的确定244.1.3连杆小头的结构设计与强度、刚度计算244.1.4连杆杆身的结构设计与强度计算274.1.5连杆大头的结构设计与强度、刚度计算304.2本章小结315曲轴组的设计325.1曲轴的选型325.2曲轴主要尺寸设计及计算325.3曲柄的选择335.4平衡重的设计335.5油道设计及油孔位置335.4本章小结34第6章活塞连杆组的创建346.1对Solidworks软件基本功能的介绍356.2活塞的创建356.2.1活塞的建模步骤356.3连杆的创建376.3.3连杆盖的建模386.4活塞连杆组其它零件的创建396.4.1活塞销的创建396.4.2活塞销卡环的创建396.4.3连杆小头衬套的创建396.4.4大头轴瓦的创建396.4.5连杆螺栓的创建406.5本章小结40第7章有限元分析417.1连杆模态分析417.1.1数字化建模417.1.2导入外部几何模型417.1.3网格划分417.1.4边界条件的施加427.1.5求解427.2本章小结431绪论1.1选择该题的目的与意义活塞连杆机构是内燃机中实现动力输出以及传递运动的重要组成部分，内燃机通过活塞连杆组把活塞顶部所受到的燃气爆发力通过活塞销和小头串联传递给杆身，小头和曲轴销串联曲轴把力变成转矩，同时也能顺带着将活塞的上下往复运动巧妙的变为曲轴地旋转运动。活塞连杆机构设计时，优先保证机构整体上具有足够的结构强度和刚度，如何减少活塞连杆机构应力集中的同时又能设计出结构紧凑重量轻的机构是此次设计的关键。通过此次设计能够促进我们对大学四年已学知识总结和综合应用，熟悉各参数对活塞连杆组计算结果的影响和变化规律，锻炼自己对数据的分析能力，从而达到在复杂数据的情况下能快速挑选有用参数的目的。同时也能让自己对活塞连杆组之间的各个工作过程的相互的影响有一个清楚的认知，通过使用绘图软件绘制活塞连杆机构零件图、三维图、装配图，能培养我们的快速识图和迅速制图的能力，使我们能够掌握如何利用有限元分析软件模拟活塞连杆组的实际工作过程。从而能看出所设计的结构是否合理，结构是否存在运动干涉，设计参数能否达到实际生产要求等问题都能在零件图三维图以及应力云图上得到不同程度的反映，同时它还能锻炼我们综合大学所学知识对整体机构中各零部件以及各附件系统之间的配合关系进行一个充分的探究，培养了自己毕业后能够从事设计工作增加了优势。1.2国内外的研究现状自十九世纪六十年代年首台内燃机诞生以来，德国人鲁道夫狄塞尔觉得当时的发动机效率低下，经过一系列挫折终于在一八九二年研发出了世界第一台可以正常实现扭力输出的压燃式柴油发送机，至今发动机经过了近160年的发展，它改变了人类的出行方式，极大的提高了人类出行效率，同时给各大机器提供了强大的动力，极大地促进了社会生产力发展，间接的丰富了人们的物质追求，提高了人们的生活质量，已经成为人类发展不可或缺的一部分。但是，随着人类对机械动力的需求不断增加，工作环境越来越严酷，到目前为止内燃机的发展还远远没有达到其极限，在动力性、经济性和排放性等方面依然存在很大研究发展空间。柴油发动机相比较于汽油机来说其热效率更高和经济性较好等优点，柴油机点火方式很独特，采用的是压燃点火，结构上比较简单，点火原理就是在压缩空气的同时喷入柴油，使空气分子剧烈挤压使空气温度瞬间达到柴油的燃点，同时和空气混合完成点火燃烧，较汽油机来说柴油机无需点火系统。大量数据和实验表明，在现在各种动力机械中，柴油机不仅热效率最高，而且能量利用率最好。进入21世纪，由于人们环保意识的增强，国家对柴油车废气污染物的要求和汽油车一样日渐严格，同时对柴油机经济性也提出了更高的要求，面对能源危机和环境污染等问题，如何提高内燃机的经济性和减少废气排放，如今已成为国内外研究的重点。目前发动机柴油化呈现全球化趋势，尤其在北美、欧洲日本等地区这种发展趋势最为明显。据调查显示，在欧美日这些国家的重型机械全部以柴油机作为动力，美国和欧洲商用车百分之九十为柴油车，百分之三十左右的小轿车为