活塞連桿組開題報(bào)告（新）

1、晉中學(xué)院機(jī)械學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 汽車發(fā)動機(jī)活塞連桿組設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 翟長樂 指導(dǎo)教師姓名： 趙亞仙 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化 2016 年 3 月 2 日1.課題名稱： 汽車發(fā)動機(jī)活塞連桿組設(shè)計(jì)2.課題研究背景： 隨著科技的不斷發(fā)展創(chuàng)新，人們對于物質(zhì)的需求也逐漸升華，從而演變成貪圖于高質(zhì)的生活。所以，對于汽車而言，在這個(gè)充滿商機(jī)的21世紀(jì)，汽車不久將會成為中國人民的必備交通工具，作為人們?nèi)粘Ｉ畋匦杵?，人們對它的要求也已?jīng)不再僅僅局限于實(shí)用，人們會不斷地尋求更卓越的舒適感，更顯挑的視覺感，以及充滿刺激的高速感。再加上燃料的缺乏和對生態(tài)的保護(hù)，節(jié)能和減少尾氣也是

2、現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢。而對于機(jī)械零件來說，其可修復(fù)性以及修復(fù)時(shí)的便捷性也必須納入考慮的范圍。所以想要滿足這些需求的話，對于現(xiàn)代汽車，就需要將其的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括細(xì)小的零件和外部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都要進(jìn)行一系列的改造和優(yōu)化。 （1）國外概況及發(fā)展趨勢 在國外的活塞連桿組設(shè)計(jì)中采用了這種方法，如擬HLE、FM、KS等公司，借助其先進(jìn)的模擬分析技術(shù)和齊全的測試技術(shù)，形成了自己的理論開發(fā)體系以及豐富的數(shù)據(jù)庫資源，根據(jù)用戶提出的發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)，能迅速的設(shè)計(jì)出活塞結(jié)構(gòu)(包括裙部型面)，但是對于其中的理論依據(jù)、計(jì)算方法等介紹的極少。八十年代國外有關(guān)研究有:R.MUNRO利用有限元法對柴油機(jī)活塞進(jìn)行了數(shù)值分析，詳細(xì)論述了有

3、限元方法在柴油機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，給出了溫度場、熱變形、機(jī)械變形以及應(yīng)力場，反映了一般柴油機(jī)活塞在這方面的變化趨勢。C.Singh也作了類似的工作，他主要進(jìn)行了活塞溫度場熱應(yīng)力的理論分析與試驗(yàn)研究。Chin-HSiuLi研究了熱負(fù)荷對活塞的影響。在電子計(jì)算機(jī)用于活塞研究以前，在設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和類比，在大量選取參數(shù)的基礎(chǔ)上，作出粗略的設(shè)計(jì)，然后通過實(shí)驗(yàn)來修正，往往經(jīng)過多次試驗(yàn)才能達(dá)到要求。隨著發(fā)動機(jī)性能的不斷提高，產(chǎn)品更新的周期不斷縮短，采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)代高性能發(fā)動機(jī)研制工作的需要。自70年代以來，由于快速大容量電子計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)研究中的應(yīng)用，加上試驗(yàn)技術(shù)和

4、測量儀器以及測試設(shè)備的改進(jìn)，使發(fā)動機(jī)在實(shí)驗(yàn)和理論上有了一個(gè)較大的發(fā)展，活塞工作過程模擬成為可能，使活塞設(shè)計(jì)由過去比較粗糙的經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)向模擬計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)和CAD方面過渡，取得了很大的進(jìn)展。如能夠建立起比較符合實(shí)際的物理模型，用以分析發(fā)動機(jī)的性能及其影響因素；也能系統(tǒng)地模擬結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動規(guī)律、變形等，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，尋求最佳的組合方案，為活塞的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和性能改進(jìn)提供理論依據(jù)。 （2）國內(nèi)概況及發(fā)展趨勢 國內(nèi)活塞裙部型面設(shè)計(jì)，主要是經(jīng)驗(yàn)對比設(shè)計(jì)，然后通過裝機(jī)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行修正，也有的利用在活塞裙部涂復(fù)合材料層后進(jìn)行額定工況的磨合試驗(yàn)，然后對磨合的裙部外形尺寸進(jìn)行精密測量和擬合，來確定裙部型面，這

5、種方法耗時(shí)，而且大量的實(shí)驗(yàn)使得成本提高。開發(fā)周期長，已不能滿足用戶的要求。 八十年代初對內(nèi)燃機(jī)受熱件的瞬態(tài)溫度場進(jìn)行了一維理論計(jì)算，但對于幾何形狀和邊界條件都十分復(fù)雜的活塞而言，一維數(shù)學(xué)模型就顯得太粗糙了，應(yīng)用有很大的局限性。九十年代，按照熱疲勞和高溫低周疲勞斷裂機(jī)制，采用Mises當(dāng)量準(zhǔn)則，及其與Manson一Coffin公式之間的關(guān)系對活塞壽命和安全性進(jìn)行評定。根據(jù)缸內(nèi)溫度和壓力呈現(xiàn)三角波形變化的特點(diǎn)，采用CAD工NAT和AD工NA有限元程序?qū)Σ裼蜋C(jī)活塞進(jìn)行三維溫度場和三維循環(huán)應(yīng)力場、應(yīng)變場的分析。也有人進(jìn)行了活塞二階運(yùn)動的分析計(jì)算，如基于平均流量模型分析活塞裙部的潤滑問題，并與活塞運(yùn)動方

6、程結(jié)合，求解活塞系統(tǒng)二階運(yùn)動軌跡，探討活塞結(jié)構(gòu)參數(shù)對活塞二階運(yùn)動的影響。但都沒有形成系統(tǒng)的活塞設(shè)計(jì)方法。目前國內(nèi)外在活塞連桿組件設(shè)計(jì)開發(fā)方面的趨勢為:以發(fā)動機(jī)工作過程模擬、三維CAD造型軟件、三維數(shù)值模擬與活塞動力學(xué)模擬等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法為手段，以發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，形成活塞組件集成的設(shè)計(jì)方法，在保證活塞工作可靠性的前提下，提高產(chǎn)品開發(fā)成功率，縮短產(chǎn)品推向市場的時(shí)間，降低試驗(yàn)所帶來的巨額開發(fā)費(fèi)是活塞新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)發(fā)展趨勢。3.課題研究意義： 發(fā)動機(jī)活塞連桿組，作為發(fā)動機(jī)工作條件最嚴(yán)酷的零件，它所承擔(dān)的使命是最嚴(yán)峻和苛刻的?；钊B桿組的各部件的材料的選用和結(jié)構(gòu)的不同，可以使發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)發(fā)

7、生變化。所以，合理的選用各部件的材料以及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以對減小熱應(yīng)力、改善工作條件和延緩機(jī)油變質(zhì)都十分有利。因此，發(fā)動機(jī)活塞連桿組的合理設(shè)計(jì)會對發(fā)動機(jī)的工作效率有很明顯的提高，而且對于節(jié)能方面也會作出很大的貢獻(xiàn)。此外，我國的汽車行業(yè)從宏觀上來看，產(chǎn)能過剩已愈發(fā)嚴(yán)重，對活塞市場而言已是水漲船高，普通活塞產(chǎn)品也是嚴(yán)重供大于求；其次價(jià)格戰(zhàn)愈演愈烈，企業(yè)之間竟相壓價(jià)，無序競爭，市場很不規(guī)范，導(dǎo)致某些活塞生產(chǎn)企業(yè)在慘烈的競爭中，連年大幅度虧損。我國活塞市場面臨國外活塞廠商的競爭，從國外進(jìn)口的活塞數(shù)額將有較大的增長。同時(shí)，目前國內(nèi)活塞市場競爭很激烈，如國營企業(yè)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和民營企業(yè)之間的競爭。因此，所有的

8、活塞企業(yè)，應(yīng)抓住機(jī)會，針對國內(nèi)外活塞市場的需求，拓展市場，以求發(fā)展。4.文獻(xiàn)查閱、資料收集概況 1 楊連生.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)M.北京:中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1981. 2 陳家瑞.汽車構(gòu)造M.北京:人民交通出版社,2002. 3 陸際清.汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社,1993. 4 翁德興.連桿強(qiáng)度計(jì)算方法探討J.中國造船,1984. 5 張力、沈捷.YC6108Q柴油機(jī)連桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析和測試J.內(nèi)燃機(jī)工程,1997. 6 陳國華.內(nèi)燃機(jī)連桿動應(yīng)力有限元計(jì)算J.內(nèi)燃機(jī)工程,1983,4(2). 7 汪長民.車輛發(fā)動機(jī)動力學(xué)M.北京:國防工業(yè)出版社,1981. 8 劉鴻文.材料力學(xué)(下)M.

9、北京：高等教育出版社,1991.148-166. 9 吳兆漢、汪長民、林桐藩等.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)M.北京：北京理工大學(xué)出版社,1989.236-254. 10 裘祖干、陳伯賢.內(nèi)燃機(jī)活塞運(yùn)動歷程的計(jì)算和分析J.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),1993. 11 葉秀漢.動力機(jī)械熱應(yīng)力理論和應(yīng)用M.上海:上海交通大學(xué)出版社,1987 12 陸瑞松、林發(fā)森.內(nèi)燃機(jī)的傳熱與熱負(fù)荷M.北京:國防工業(yè)出版. 13 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京. 高等教育出版社.1997. 14 鄭文緯. 機(jī)械原理M. 北京. 高等教育出版社.1997.5.設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （1）發(fā)動機(jī)活塞連桿組主要參數(shù)的選擇； （2）發(fā)動機(jī)活塞連桿組主要零件的選擇

10、； （3）發(fā)動機(jī)活塞連桿組主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核； （4）結(jié)合本課題查閱并翻譯50008000印刷符合的英文資料； （5）編寫設(shè)計(jì)說明書。6.設(shè)計(jì)提交形式 （1）機(jī)構(gòu)裝備圖及零件圖（0號圖紙12張；其他35張）； （2）主要零件的三維模型圖； （3）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。7.進(jìn)度安排第一周 查閱文獻(xiàn)，收集資料，撰寫開題報(bào)告；第二周 開題報(bào)告答辯，英文資料翻譯；第三周 了解活塞連桿組工作原理和其組織結(jié)構(gòu)，熟悉軟件操作要領(lǐng)和使用方法；第四周 完成初步的設(shè)計(jì)分析裝置方案；第五周 針對本方案，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算、論證；第六周 完成三維建模；第七周 中期檢查，修改前期工作中存在的問題；第八周 形成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿；第九周