汽車曲柄連桿機構設計.doc

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1、黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘　　要 本文以捷達EA113汽油機的相關參數作為參考，對四缸汽油機的曲柄連桿機構的主要零部件進行了結構設計計算，并對曲柄連桿機構進行了有關運動學和動力學的理論分析與計算機仿真分析。 首先，以運動學和動力學的理論知識為依據，對曲柄連桿機構的運動規(guī)律以及在運動中的受力等問題進行詳盡的分析，并得到了精確的分析結果。其次分別對活塞組、連桿組以及曲軸進行詳細的結構設計，并進行了結構強度和剛度的校核。再次，應用三維CAD軟件：Pro/Engineer建立了曲柄連桿機構各零部件的幾何模型，在此工作的基礎上，利用Pro/E軟件的裝配功能，將曲柄連桿機構的各組成零件

2、裝配成活塞組件、連桿組件和曲軸組件，然后利用Pro/E軟件的機構分析模塊(Pro/Mechanism)，建立曲柄連桿機構的多剛體動力學模型，進行運動學分析和動力學分析模擬，研究了在不考慮外力作用并使曲軸保持勻速轉動的情況下，活塞和連桿的運動規(guī)律以及曲柄連桿機構的運動包絡。仿真結果的分析表明，仿真結果與發(fā)動機的實際工作狀況基本一致，文章介紹的仿真方法為曲柄連桿機構的選型、優(yōu)化設計提供了一種新思路。 關鍵詞：發(fā)動機；曲柄連桿機構；受力分析；仿真建模；運動分析；Pro/E  ABSTRACT This article re

3、fers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinemati

4、cs and dynamics for the crank link mechanism. First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural desig

5、n, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of

6、 crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it s

7、tudies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new eff

8、icient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine. Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/E I 目　　錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1

9、選題的目的和意義 1 1.2 國內外的研究現狀 1 1.3 設計研究的主要內容 3 第2章 曲柄連桿機構受力分析 4 2.1 曲柄連桿機構的類型及方案選擇 4 2.2 曲柄連桿機構運動學 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 曲柄連桿機構中的作用力 7 2.2.1 氣缸內工質的作用力 7 2.2.2 機構的慣性力 7 2.3 本章小結 14 第3章 活塞組的設計 15 3.1 活塞的設計 15 3.1.1 活塞的工作條件和設計要求 15 3.1.2 活塞的材料 16 3.1.3 活塞頭部的設計 16

10、3.1.4 活塞裙部的設計 21 3.2 活塞銷的設計 23 3.2.1 活塞銷的結構、材料 23 3.2.2 活塞銷強度和剛度計算 23 3.3 活塞銷座 24 3.3.1 活塞銷座結構設計 24 3.3.2 驗算比壓力 24 3.4 活塞環(huán)設計及計算 25 3.4.1 活塞環(huán)形狀及主要尺寸設計 25 3.4.2 活塞環(huán)強度校核 25 3.5 本章小結 26 第4章 連桿組的設計 27 4.1 連桿的設計 27 4.1.1 連桿的工作情況、設計要求和材料選用 27 4.1.2 連桿長度的確定 27 4.1.3 連桿小頭的結構設計與強度、剛度計算 27 4.1.

11、4 連桿桿身的結構設計與強度計算 30 4.1.5 連桿大頭的結構設計與強度、剛度計算 33 4.2 連桿螺栓的設計 35 4.2.1 連桿螺栓的工作負荷與預緊力 35 4.2.2 連桿螺栓的屈服強度校核和疲勞計算 35 4.3 本章小結 36 第5章 曲軸的設計 37 5.1 曲軸的結構型式和材料的選擇 37 5.1.1 曲軸的工作條件和設計要求 37 5.1.2 曲軸的結構型式 37 5.1.3 曲軸的材料 37 5.2 曲軸的主要尺寸的確定和結構細節(jié)設計 38 5.2.1 曲柄銷的直徑和長度 38 5.2.2 主軸頸的直徑和長度 38 5.2.3 曲柄 39

12、 5.2.4 平衡重 39 5.2.5 油孔的位置和尺寸 40 5.2.6 曲軸兩端的結構 40 5.2.7 曲軸的止推 40 5.3 曲軸的疲勞強度校核 41 5.3.1 作用于單元曲拐上的力和力矩 41 5.3.2 名義應力的計算 45 5.4 本章小結 47 第6章 曲柄連桿機構的創(chuàng)建 48 6.1 對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 連桿的特點分析 50 6.3.2 連桿的建模思路 50

13、 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 曲柄連桿機構其它零件的創(chuàng)建 55 6.5.1 活塞銷的創(chuàng)建 55 6.5.2 活塞銷卡環(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 56 第7章 曲柄連桿機構運動分析 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 定義伺服電動機 60 7.4 建立運動分析 60 7.5 進行干涉檢驗與視頻制作 61 7.6 獲取分析結果 62 7.7 對結果的分析 64 7.8 本章小結 64 結論 65 參考文獻 66 致謝 67 附錄 68 需畢業(yè)論文正文全文及全套圖紙可聯(lián)系: QQ或微信:631768401 TEL:18267419519 6