汽車(chē)曲柄連桿機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘　　要

本文以捷達(dá)EA113汽油機(jī)的相關(guān)參數(shù)作為參考，對(duì)四缸汽油機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論分析與計(jì)算機(jī)仿真分析。

首先，以運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論知識(shí)為依據(jù)，對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及在運(yùn)動(dòng)中的受力等問(wèn)題進(jìn)行詳盡的分析，并得到了精確的分析結(jié)果。其次分別對(duì)活塞組、連桿組以及曲軸進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的校核。再次，應(yīng)用三維CAD軟件：Pro/Engineer建立了曲柄連桿機(jī)構(gòu)各零部件的幾何模型，在此工作的基礎(chǔ)上，利用Pro/E軟件的裝配功能，將曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各組成零件裝配成活塞組件、連桿組件和曲軸組件，然后利用Pro/E軟件的機(jī)構(gòu)分析模塊(Pro/Mechanism)，建立曲柄連桿機(jī)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析模擬，研究了在不考慮外力作用并使曲軸保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，活塞和連桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。仿真結(jié)果的分析表明，仿真結(jié)果與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作狀況基本一致，文章介紹的仿真方法為曲柄連桿機(jī)構(gòu)的選型、優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種新思路。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；曲柄連桿機(jī)構(gòu)；受力分析；仿真建模；運(yùn)動(dòng)分析；Pro/E

ABSTRACT

...

Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling

of Simulation；Movement Analysis；Pro/E

目　　錄

摘要I

AbstractII

第1章 緒論1

1.1 選題的目的和意義1

1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1

1.3 設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容3

第2章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析4

2.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及方案選擇4

2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)4

2.1.1 活塞位移5

2.1.2 活塞的速度6

2.1.3 活塞的加速度6

2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力7

2.2.1 氣缸內(nèi)工質(zhì)的作用力7

2.2.2 機(jī)構(gòu)的慣性力7

2.3 本章小結(jié)14

第3章 活塞組的設(shè)計(jì)15

3.1 活塞的設(shè)計(jì)15

3.1.1 活塞的工作條件和設(shè)計(jì)要求15

3.1.2 活塞的材料16

3.1.3 活塞頭部的設(shè)計(jì)16

3.1.4 活塞裙部的設(shè)計(jì)21

3.2 活塞銷(xiāo)的設(shè)計(jì)23

3.2.1 活塞銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)、材料23

3.2.2 活塞銷(xiāo)強(qiáng)度和剛度計(jì)算23

3.3 活塞銷(xiāo)座24

3.3.1 活塞銷(xiāo)座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24

3.3.2 驗(yàn)算比壓力24

3.4 活塞環(huán)設(shè)計(jì)及計(jì)算25

3.4.1 活塞環(huán)形狀及主要尺寸設(shè)計(jì)25

3.4.2 活塞環(huán)強(qiáng)度校核25

3.5 本章小結(jié)26

第4章 連桿組的設(shè)計(jì)27

4.1 連桿的設(shè)計(jì)27

4.1.1 連桿的工作情況、設(shè)計(jì)要求和材料選用27

4.1.2 連桿長(zhǎng)度的確定27

4.1.3 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度、剛度計(jì)算27

4.1.4 連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算30

4.1.5 連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度、剛度計(jì)算33

4.2 連桿螺栓的設(shè)計(jì)35

4.2.1 連桿螺栓的工作負(fù)荷與預(yù)緊力35

4.2.2 連桿螺栓的屈服強(qiáng)度校核和疲勞計(jì)算35

4.3 本章小結(jié)36

第5章 曲軸的設(shè)計(jì)37

5.1 曲軸的結(jié)構(gòu)型式和材料的選擇37

5.1.1 曲軸的工作條件和設(shè)計(jì)要求37

5.1.2 曲軸的結(jié)構(gòu)型式37

5.1.3 曲軸的材料37

5.2 曲軸的主要尺寸的確定和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)38

5.2.1 曲柄銷(xiāo)的直徑和長(zhǎng)度38

5.2.2 主軸頸的直徑和長(zhǎng)度38

5.2.3 曲柄39

5.2.4 平衡重39

5.2.5 油孔的位置和尺寸40

5.2.6 曲軸兩端的結(jié)構(gòu)40

5.2.7 曲軸的止推40

5.3 曲軸的疲勞強(qiáng)度校核41

5.3.1 作用于單元曲拐上的力和力矩41

5.3.2 名義應(yīng)力的計(jì)算45

5.4 本章小結(jié)47

第6章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建48

6.1 對(duì)Pro/E軟件基本功能的介紹48

6.2 活塞的創(chuàng)建48

6.2.1 活塞的特點(diǎn)分析48

6.2.2 活塞的建模思路48

6.2.3 活塞的建模步驟49

6.3 連桿的創(chuàng)建50

6.3.1 連桿的特點(diǎn)分析50

6.3.2 連桿的建模思路50

6.3.3 連桿體的建模步驟51

6.3.4 連桿蓋的建模52

6.4 曲軸的創(chuàng)建52

6.4.1 曲軸的特點(diǎn)分析52

6.4.2 曲軸的建模思路52

6.4.3 曲軸的建模步驟53

6.5 曲柄連桿機(jī)構(gòu)其它零件的創(chuàng)建55

6.5.1 活塞銷(xiāo)的創(chuàng)建55

6.5.2 活塞銷(xiāo)卡環(huán)的創(chuàng)建55

6.5.3 連桿小頭襯套的創(chuàng)建55

6.5.4 大頭軸瓦的創(chuàng)建55

6.5.5 連桿螺栓的創(chuàng)建56

6.6 本章小結(jié)56

第7章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析57

7.1 活塞及連桿的裝配57

7.1.1 組件裝配的分析與思路57

7.1.2 活塞組件裝配步驟57

7.1.3 連桿組件的裝配步驟58

7.2 定義曲軸連桿的連接59

7.3 定義伺服電動(dòng)機(jī)60

7.4 建立運(yùn)動(dòng)分析60

7.5 進(jìn)行干涉檢驗(yàn)與視頻制作61

7.6 獲取分析結(jié)果62

7.7 對(duì)結(jié)果的分析64

7.8 本章小結(jié)64

結(jié)論65

參考文獻(xiàn)66

致謝67

附錄68