發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(說(shuō)明書)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課 程 名 稱: 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 8205531 題 目: 195柴油機(jī)連桿設(shè)計(jì)及連桿螺栓強(qiáng)度校核計(jì)算 學(xué)院(直屬系) : 交通與汽車工程學(xué)院 年級(jí)/專業(yè)/班: 2009/熱能與動(dòng)力工程（汽車發(fā)動(dòng)機(jī)）/1班 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號(hào): 312009080501535 指 導(dǎo) 教 師: 曾東建、田維、暴秀超 開 題 時(shí) 間: 2012 年 6 月 28 日完 成 時(shí) 間: 2012 年 7 月 16 日 目 錄摘要 2 1引言31.1國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)研究現(xiàn)狀31.2任務(wù)與分析32柴油機(jī)工作過(guò)程計(jì)算52.1 已知條件52.2 參數(shù)選擇62.3 195柴油機(jī)額定工況工

2、作過(guò)程計(jì)算63 連桿設(shè)計(jì)93.1 連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93.2 連桿材料選擇114 連桿螺釘強(qiáng)度校核124.1 連桿螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 124.2 連桿螺釘?shù)膹?qiáng)度校核135 結(jié)論15致謝17參考文獻(xiàn)18附錄：195柴油機(jī)額定工況工作過(guò)程計(jì)算程序19摘 要20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已從單一的性能競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向性能、環(huán)保、節(jié)能等多元綜合競(jìng)爭(zhēng)。僅就柴油機(jī)而言，為應(yīng)對(duì)世界能源危機(jī)和減少對(duì)環(huán)境污染，其研究開發(fā)工作已側(cè)重于降低油耗、減少排放、輕質(zhì)及減少磨損等方面，在這些研究中優(yōu)化技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用。汽車已經(jīng)在普通民眾中得到普及，隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)的未來(lái)樂(lè)觀與否一定意義決定于發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平。

3、因此，培養(yǎng)高素質(zhì)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)人才對(duì)當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展至關(guān)重要。本次課程設(shè)計(jì)的既是通過(guò)對(duì)195柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的分析研究，計(jì)算工作過(guò)程中的熱力參數(shù)繪制其工作過(guò)程的p-v圖，繪制195柴油機(jī)總成橫剖面圖，對(duì)連桿進(jìn)行設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算和繪制連桿零部件圖，對(duì)并對(duì)設(shè)計(jì)好的連桿大頭、小頭和螺釘進(jìn)行校核，以根據(jù)工況設(shè)計(jì)連桿小頭、桿身、大頭，合理達(dá)到要求。此次，我們就選擇了對(duì)連桿螺釘進(jìn)行校核。連桿螺釘在連桿蓋以及連桿大頭之間的聯(lián)接發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并且由于往復(fù)慣性力和氣體壓力的雙重作用下，使螺釘?shù)氖芰κ謬?yán)酷，所以對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核就顯得十分必要。關(guān)鍵詞： 柴油機(jī)、連桿、設(shè)計(jì)、校核1引 言1.1國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)研究現(xiàn)狀

4、毫無(wú)疑問(wèn)，節(jié)能、環(huán)保是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)研究的主題。發(fā)動(dòng)機(jī)伴隨著汽車走過(guò)了100多年的歷史，無(wú)論是在設(shè)計(jì)、制造、工藝還是在性能、控制方面都有很大的提高，但其基本原理仍然沒(méi)有改變。這是一個(gè)富于創(chuàng)造的時(shí)代，那些發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)者們，不斷地將最新科技與發(fā)動(dòng)機(jī)融為一體，把發(fā)動(dòng)機(jī)變成一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)到近乎完善的程度，各世界著名汽車廠商也將發(fā)動(dòng)機(jī)的性能作為競(jìng)爭(zhēng)亮點(diǎn)，現(xiàn)在的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不僅注重汽車動(dòng)力的體現(xiàn)，更加注重能源消耗、尾氣排放等與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的方面，從而使人們?cè)谟崎e的享受汽車文化的同時(shí)，也能保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源。發(fā)動(dòng)機(jī)未來(lái)的發(fā)展將著重于改進(jìn)燃燒過(guò)程，提高機(jī)械效率，減少散熱損失，降低燃料消耗率

5、；開發(fā)和利用非石油制品燃料、擴(kuò)大燃料資源；減少排氣中有害成分，降低噪聲和振動(dòng)，減輕對(duì)環(huán)境的污染；采用高增壓技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)，提高單機(jī)功率；研制復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)、絕熱式渦輪復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)等；采用微處理機(jī)控制內(nèi)燃機(jī)，使之在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)；加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究，以提高工作可靠性和壽命，不斷創(chuàng)制新型內(nèi)燃機(jī)變氣門，變升程，變相位，甚至停掉幾個(gè)缸的技術(shù)，都沒(méi)能做到在行進(jìn)中連續(xù)變缸徑，但有等效的。清潔燃料以及代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研制。迫于環(huán)境的要求，汽車巨頭們?cè)A(yù)言，未來(lái)數(shù)年后汽車將使用液化氫、天然氣或電力作為動(dòng)力，如果壓縮天然氣cng技術(shù)日趨成熟，另外，內(nèi)燃機(jī)的研究領(lǐng)域也深入到了甲醇、酒精、二甲醚等代用燃料的領(lǐng)

6、域。采用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬進(jìn)出燃燒室的燃料和空氣流的情況也是一項(xiàng)突破性的技術(shù)。燃燒室和活塞的形狀、噴油脈沖的能量和方向、活塞和發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的運(yùn)動(dòng)情況都會(huì)影響油氣混合物霧滴的位置。這項(xiàng)技術(shù)采用了 指燃油分層噴射。燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。稀燃，顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達(dá)1：25以上。 vvt（variable valve timing的縮寫)可變氣門正時(shí)技術(shù)，它是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。其主要設(shè)計(jì)思想是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程和配氣相位定時(shí)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況作實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。而我們常見的cvvt，就是在這個(gè)原理上增加了連續(xù)性的概念，即continue。cvvt的主

7、要設(shè)計(jì)原理是通過(guò)電子控制系統(tǒng)改變凸輪軸打開進(jìn)氣門的時(shí)間早晚，從而控制所需的氣門重疊角。這項(xiàng)技術(shù)著重于第一個(gè)字母c(continue連續(xù))，強(qiáng)調(diào)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況連續(xù)變化，時(shí)時(shí)控制氣門重疊角的大小，從而改變氣缸進(jìn)氣量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如怠速狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)延遲進(jìn)氣門打開時(shí)間，減小氣門重疊角，以穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如起步、加速、爬坡時(shí)，應(yīng)使進(jìn)氣門打開時(shí)間提前，增大氣門重疊角，以獲得更大的扭矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如高速行駛時(shí)，也應(yīng)延遲進(jìn)氣門打開時(shí)間，減小氣門重疊角，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于中等工況時(shí)，如中速勻速行駛時(shí)，cvvt也會(huì)相對(duì)延遲進(jìn)氣門打開時(shí)間

8、，減小氣門重疊角，此時(shí)的目的是減少燃油消耗，降低污染排放。1.2任務(wù)與分析 1.2.1熱計(jì)算1） 目的促進(jìn)學(xué)生復(fù)習(xí)和總結(jié)已學(xué)知識(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中熱力參數(shù)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系；熟悉各參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作指標(biāo)的影響，結(jié)合對(duì)各參考發(fā)動(dòng)機(jī)及其工況的分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，從而達(dá)到能正確選擇參數(shù)的目的。（1）掌握了不同參數(shù)的選取、確定，掌握了過(guò)量空氣系數(shù)：，最高燃燒壓力：pz，熱量利用系數(shù)：z，殘余廢氣系數(shù)：，排氣中點(diǎn)溫度：tr，示功圖豐滿系數(shù)：i，機(jī)械效率：m，等參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響和變化規(guī)律。(2)學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程的各個(gè)過(guò)程相互的影響有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，了解了汽油機(jī)與柴油機(jī)工作過(guò)程計(jì)算的差異。通

9、過(guò)p-v圖的繪制，使學(xué)生掌握了如何利用示功圖進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程分析。掌握了汽油機(jī)、柴油機(jī)在同一工作過(guò)程的不同的曲線的變化趨勢(shì)。(3)由于要求計(jì)算過(guò)程必須采用vb編程進(jìn)行，因此，使學(xué)生更進(jìn)一步了解如何使用計(jì)算機(jī)，進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)計(jì)算工作，更進(jìn)一步熟悉計(jì)算機(jī)編程。1.2.2縱、橫剖面圖 1）訓(xùn)練的目的 繪制發(fā)動(dòng)機(jī)縱橫剖面圖，在課程設(shè)計(jì)中占很重要的地位。設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)是否合理？能否達(dá)到熱計(jì)算中所確定的參數(shù)指標(biāo)？都將在圖上得到不同程度的反映，同時(shí)它還能表達(dá)所設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，零部件的主要形狀，相互關(guān)系，附件的布置和各系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)的安排。通過(guò)繪制發(fā)動(dòng)機(jī)縱、橫剖面圖，能培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖和繪圖能力，以及對(duì)已學(xué)

10、知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。要求學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行深入全面的了解，作出分析評(píng)價(jià)，將其優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用到設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，并認(rèn)真負(fù)責(zé)地對(duì)待自己畫的每一條線，和貫徹有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2）訓(xùn)練效果分析195柴油機(jī)從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，是最簡(jiǎn)單的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)195柴油機(jī)縱橫剖面圖繪制的訓(xùn)練，使學(xué)生全都掌握了：（1） 發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，零部件的主要形狀，相互關(guān)系，附件的布置和各系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)的安排。（2） 通過(guò)繪制發(fā)動(dòng)機(jī)縱、橫剖面圖，培養(yǎng)了學(xué)生的識(shí)圖和繪圖能力，以及對(duì)已學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定一定的基礎(chǔ)。（3） 學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了深入全面的了解，作出分析評(píng)價(jià)，將其優(yōu)

11、點(diǎn)應(yīng)用到設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，并認(rèn)真負(fù)責(zé)地對(duì)待自己畫的每一條線。（4） 熟悉了有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1.2.3連桿設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算和繪制連桿零部件圖1）目的（1）校核零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，繪制零件圖，促使學(xué)生復(fù)習(xí)和掌握所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行工程師必備的基本功訓(xùn)練。（2）分析發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與受力情況，作為強(qiáng)度，設(shè)計(jì)連桿。培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)、繪圖、分析和計(jì)算能力。2）訓(xùn)練效果分析通過(guò)對(duì)連桿設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握了： （1）如何分析零件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力，如何進(jìn)行計(jì)算和校核。（2）如何確定設(shè)計(jì)要求，建立完整的零件的設(shè)計(jì)步驟、思維。1.2.4發(fā)動(dòng)機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書編制 按西華大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書規(guī)范化要求的格式要求進(jìn)行撰寫，通過(guò)訓(xùn)練

12、，使學(xué)生們掌握了： 1)設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編制格式，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。2)對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，訓(xùn)練學(xué)生收集資料，分析資料，利用資料，組織資料的能力。3)訓(xùn)練文字編輯能力。 2柴油機(jī)工作過(guò)程計(jì)算 2.1 已知條件 195柴油機(jī)已知條件 表2-1缸 徑：d=95 mm氣缸數(shù)：i=1標(biāo)定功率：ne=8.8kw有效油耗ge =235g/kw.h標(biāo)定轉(zhuǎn)速：n=2000r/m壓縮比：1921每缸工作容積：v=0.815(l)曲柄半徑和連桿長(zhǎng)度比：r/l=1/4大氣狀態(tài)：po=1bar、to=288k燃燒室形式，分隔式燃燒室冷卻方式等。開式蒸發(fā)冷卻2.2參數(shù)選擇過(guò)量空氣系數(shù)：=1.6；最

13、高燃燒壓力：pz=75bar；殘余廢棄系數(shù)：=0.04；排氣終點(diǎn)溫度：tr=850k；示功圖豐滿系數(shù)：i=0.90；機(jī)械效率：m=0.85；進(jìn)氣加熱溫升：t=20；平均多變壓縮指數(shù)：n1=1.36；平均多變膨脹指數(shù)：n2=1.25。p0 = 1bar；t0 =288k2.3 195柴油機(jī)額定工況工作過(guò)程計(jì)算2.3.1 排氣沖程 （1）高速四沖程非增壓柴油機(jī)終點(diǎn)壓力： =1.08 bar （2）高速四沖程非增壓柴油機(jī)排氣溫度可以利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算終點(diǎn)溫度： =778 k 2.3.2 進(jìn)氣沖程 選擇殘余廢棄收縮系數(shù) =0.5 終點(diǎn)壓力：= 1 bar 終點(diǎn)溫度： =328.454 k充氣效率： =

14、0.89 2.3.3 壓縮沖程 （1）壓縮終點(diǎn)壓力： = 54.841 bar （2）壓縮終點(diǎn)溫度： = 948.038 k （3）壓縮過(guò)程中任意點(diǎn)的汽缸內(nèi)容積： (4) 壓縮過(guò)程中任意點(diǎn)的氣缸內(nèi)壓力： 其中代表壓縮過(guò)程中任意點(diǎn)的汽缸容積。 2.3.4 燃燒過(guò)程 （1）理論所需空氣量： = 0.49 kmol/kg燃料 （2）新鮮充量： = 0.783 kmol （3）燃燒產(chǎn)物總量： = 0.816 kmol （4）理論分子變更系數(shù)： = 1.132 （5）實(shí)際分子變更系數(shù)： = 1.128(6) 最高燃燒壓力 pz = 75 bar (選定)(7) 壓力升高比 = 1.999 (8) 燃燒重

15、點(diǎn)溫度tz的計(jì)算 燃料的低熱值:hu = 42500 (kj/kg) 熱量利用系數(shù) 又因?yàn)?將的值帶入下面所示的方程組,即可解出tz的值: 從而解得 tz = 2165 k (9) 初期膨脹比：= 1 2.3.5膨脹過(guò)程 (1) 后期膨脹比： (2) 膨脹終點(diǎn)壓力： = 2 bar (3) 膨脹終點(diǎn)溫度： = 873 k (4) 膨脹過(guò)程任意點(diǎn)壓力 2.3.6 指示性指標(biāo)的計(jì)算 （1）平均指示壓力：=7.163 bar =6.447 bar （2）指示熱效率：=0.32 （3） 指示燃油消耗率： （4）有效熱效率：=0.31 （5）有效燃油消耗率：=242.52 g/kw.h （6） 平均有效

16、壓力：=6.327 bar （7）有效功率： =8.591 2.3.7 p-v示功圖 3 連桿設(shè)計(jì)3.1 連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿小頭與活塞銷相連，工作時(shí)，連桿小頭與活塞銷之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此連桿小頭孔中一般壓入減摩的青銅襯套。同時(shí)，為了潤(rùn)滑活塞銷和襯套，在小頭和襯套上鉆出集油孔或銑出集油槽，用來(lái)收集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程時(shí)被激濺上來(lái)的機(jī)油，以便潤(rùn)滑活塞銷和襯套。有的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿小頭采用壓力潤(rùn)滑，在連桿桿身內(nèi)鉆有縱向的壓力油通道。 連桿小頭位于活塞銷內(nèi)腔，特點(diǎn)是：尺寸小、軸承比壓高、溫度較高；軸承表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低，擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，不利于形成油鍥或者承載油膜。連桿徑向尺寸和外表面是否

17、加工有關(guān)，外表面不加工的連桿小頭，其，全部經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的連桿小頭，在之間。 為了耐磨，在小頭孔內(nèi)還壓有耐磨襯套。設(shè)計(jì)連桿小頭的任務(wù)是確定其結(jié)構(gòu)尺寸（小頭軸承孔直徑d1和寬度b1、外形尺寸d1、襯套外徑d）和潤(rùn)滑方式。其中d1、b1已在活塞組設(shè)計(jì)中確定，一般柴油機(jī)b1d1。據(jù)統(tǒng)計(jì)，小頭的外徑一般比孔徑大20%-35%，即d1=（1.21.35）d，小頭的最小徑向厚度大于4毫米。該尺寸可按強(qiáng)度、剛度條件確定。有的連桿小頭，外徑中心向上下各偏差e，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并相對(duì)減輕了重量，一般e=（0.020.04）d。 綜上所述，得出本次設(shè)計(jì)的連桿小頭的尺寸為：d1=50 mm, d=40（00.025）mm

18、。3.1.2連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工字型斷面的平均相對(duì)高度h/d=0.30.4(柴油機(jī))，高度比h/b=1.41.8。工字行桿件的寬度b初步值可按以下經(jīng)驗(yàn)公式求出：，其中d、s分別為氣缸直徑和行程。 桿身也承受交變載荷，可能產(chǎn)生疲勞破壞和變形，連桿高速擺動(dòng)時(shí)的橫向慣性也會(huì)使連桿彎曲變形，因此桿身必須有足夠的斷面積，并消除產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素。 為使連桿從小頭到大頭傳力比較均勻，一般把桿身斷面h從小頭到大頭逐漸加大，值最大到1.3左右，桿身到小頭到大頭的過(guò)度必須用足夠大的圓角半徑。 對(duì)工作可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)的統(tǒng)計(jì)表明，現(xiàn)代汽油機(jī)連桿桿身平均斷面積fm與活塞面積fp之比f(wàn)m/fp=0.020.035，柴油機(jī)

19、為0.030.05。為了在較小重量下得到較大的剛度，高速內(nèi)燃機(jī)的連桿桿身斷面都是“工”字型的，而且其長(zhǎng)軸應(yīng)在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)。計(jì)算選取，r=60mm，取l=210mm；取=33mm。3.1.3連桿大頭的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 連桿大頭聯(lián)接連桿和曲軸，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦、連桿螺栓，甚至整機(jī)工作可靠性。為了便于維修，高速內(nèi)燃機(jī)的連桿必須能從氣缸中取出，連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸的基本上決定于曲柄銷直徑d2、長(zhǎng)度b2，連桿軸瓦厚度和連桿螺釘?shù)闹睆絛m。其中d2、b2是根據(jù)曲軸強(qiáng)度、剛度和軸承的承壓能力，在曲軸設(shè)計(jì)中確定。為了結(jié)構(gòu)緊湊，軸瓦厚度趨于減薄，汽車拖拉機(jī)用軸瓦=1.53毫米。連桿螺釘尺

20、寸則根據(jù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)。因此，本處所謂大頭設(shè)計(jì)，實(shí)際上是確定連桿大頭在擺動(dòng)平面內(nèi)某些主用尺寸，連桿大頭剖分型式、定位方式，及大頭蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 連桿大頭連接連桿和曲軸，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦，連桿螺釘，甚至整機(jī)工作可靠性。為了便于維修，內(nèi)燃機(jī)的連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動(dòng)平面內(nèi)的總寬度必須小于氣缸直徑；大頭重量產(chǎn)生的離心力會(huì)使連桿軸承、主軸承負(fù)荷增大，磨損加劇，于是還為此不得不增大平衡重，給曲軸設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，因此在設(shè)計(jì)連桿大頭時(shí)，應(yīng)在保證強(qiáng)度、剛度條件下，尺寸盡量小，重量盡量輕。大頭尺寸設(shè)計(jì)：1）曲柄銷直徑、長(zhǎng)度這兩個(gè)尺寸是根據(jù)曲軸強(qiáng)度、剛度和軸承的承壓力，在曲軸設(shè)計(jì)

21、中確定的。也可根據(jù),來(lái)初步確定。本次設(shè)計(jì)=68mm，=36mm。2)連桿軸瓦厚度=1.33mm，取=2mm3）螺栓距離c，c取88mm,螺栓孔外側(cè)壁厚不得小于2毫米。4)大頭切口形式和定位方式 195柴油機(jī)連桿所采用的斜切口，斜角為45，端面則采用止口定位，其工藝簡(jiǎn)單，成本低。但不能防止大頭蓋止口向外變形，連桿體止口向內(nèi)變形，這種蓋與體都是單向定位，定位不可靠；止口易變形；止口因加工誤差或裝拆變形對(duì)大頭孔影響較大。 5）連桿大頭各處的形狀應(yīng)采用圓滑過(guò)渡。3.2 連桿材料選擇 為了保證連桿在機(jī)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳機(jī)構(gòu)鋼，只有在特別強(qiáng)化且產(chǎn)量不大的汽油機(jī)中用40

22、cr等合金鋼。合金鋼有較高的綜合機(jī)械性能，但當(dāng)存在產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素時(shí)，它的耐勞能力急劇下降，甚至低到與碳素鋼不相上下。所以合金鋼連桿的形狀設(shè)計(jì)、過(guò)度圓滑性、毛坯表面質(zhì)量下降等，必須給以更多的注意，才能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)材料的潛力。40mnb,40mnvb等硼鋼作為高負(fù)荷的大量生產(chǎn)連桿的材料，顯示了良好的使用性能。40mnb鋼化學(xué)成分（%）：c（0.370.45），mn（1.11.4），cr1000()，屈服強(qiáng)度a800（），沖擊韌性70。 連桿縱向端面內(nèi)宏觀金相組織要求金屬纖維方向與連桿外形相符，纖維無(wú)環(huán)曲及中斷現(xiàn)象。連桿一般用剛鍛造，在機(jī)械加工前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火），以得到較好的綜合

23、機(jī)械加工性能，既強(qiáng)又韌。為了連桿的疲勞強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過(guò)噴丸處理。連桿必須經(jīng)過(guò)磁力探傷檢查，以求工作可靠。我國(guó)已研究成功連桿輥段工藝，輥段工藝不僅不需要大型鍛造設(shè)備，而且還改善了工人的勞動(dòng)條件。為了節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，降低產(chǎn)品成本，我國(guó)還成功地試用了一稀有鎂球墨鑄鐵制造高速汽油機(jī)連桿。試驗(yàn)證明，鑄造連桿的強(qiáng)度應(yīng)在hb210-250之間，上限是為了保證有足夠的強(qiáng)度，下線是為了保證良好的韌性。這樣硬度的珠光體鑄鐵具有300-350（）的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，與中碳鋼差不多。在大批量生產(chǎn)鑄造連桿時(shí)為了保證制造質(zhì)量穩(wěn)定，要求對(duì)爐料、熱處理等工藝規(guī)程嚴(yán)加控制，并仔細(xì)的在內(nèi)在質(zhì)量檢查，例如超聲波或x線無(wú)損

24、探傷等。據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)韌的珠光體可鍛鑄鐵適于制造連桿。本次設(shè)計(jì)選用材料40cr。4 連桿螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核4.1 連桿螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組的功能是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用在活塞上氣體的作用力傳遞給曲軸，以輸出功率。連桿組在工作時(shí)作平面運(yùn)動(dòng)，承受了大小和方向均按周期性變化的氣體作用力和慣性力的作用，并作往復(fù)和擺動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿大頭與曲軸連桿軸頸的聯(lián)接是靠連桿螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以連桿螺釘所承受的載荷是交變載荷。為了保證連桿大頭結(jié)合面在工作時(shí)不分離，連桿螺釘在裝配時(shí)應(yīng)有足夠的預(yù)緊力（p0）。此力由兩個(gè)部分組成：一部分為使連桿軸瓦緊貼軸承瓦座所需的預(yù)緊力；另一

25、部分為防止連桿體和連桿軸承瓦座結(jié)合面在工作載荷作用下脫開所需的預(yù)緊力。這兩部分力對(duì)連桿螺釘都造成扭力。根據(jù)螺釘受力情況設(shè)計(jì)出螺釘?shù)膮?shù)：螺紋規(guī)格d=m12；公稱長(zhǎng)度為l=59mm；性能等級(jí)為8級(jí)4.2 連桿螺釘?shù)膹?qiáng)度校核四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，連桿螺釘承受的最大拉伸載荷按公式計(jì)算。對(duì)斜切口連桿來(lái)說(shuō)，連桿螺釘所承受的拉伸載荷為：式中連桿體與連桿蓋結(jié)合面與垂直連桿縱軸的平面間的夾角 活塞組的重量 g1連桿組往復(fù)部分的重量 g2旋轉(zhuǎn)部分的重量 g3連桿大頭蓋的重量 曲柄連桿比g=1.75kg g1=0.55kg g2=1.164 g3=0.25kg =0.25則 連桿螺釘?shù)念A(yù)緊力 連桿螺釘螺紋外徑（12

26、mm）s螺距（88mm）摩擦系數(shù)螺釘支撐環(huán)面平均半徑（7.2mm）其中： s/=0.1 /=0.6 =0.15則 連桿螺釘?shù)念A(yù)緊力不足不能保證連接的可靠性，但預(yù)緊力過(guò)大則可能引起材料屈服，最后仍會(huì)使連接松弛，因此必須校核屈服的可能性 連桿螺釘最小端面積 螺釘最小直徑120.85=10.2mm基本動(dòng)載荷系數(shù) 選取為0.22所以 則屈服強(qiáng)度滿足要求連桿螺釘所受的拉力在 和 之間變化。則螺紋桿部名義應(yīng)力：螺桿部的直徑d=12mm對(duì)螺紋根部名義應(yīng)力：螺紋根部的直徑d=120.85=10.2mm對(duì)螺桿進(jìn)行疲勞安全系數(shù)計(jì)算： 式中：為材料在對(duì)稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限， 此處取工藝系數(shù) 此處取0.5 角系數(shù)

27、此處取0.2所以螺桿的疲勞安全系數(shù)計(jì)算：對(duì)螺紋根部進(jìn)行疲勞安全系數(shù)計(jì)算：由于選用具有較高的屈服極限的中碳合金鋼40cr制造，在調(diào)質(zhì)處理后硬度達(dá)到hrc2939，屈服極限在800以上。查表可求得為800。則許用應(yīng)力：則：連桿螺釘?shù)那?qiáng)度和疲勞強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5 結(jié) 論在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)的能力，以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程”千里之行始于足下”，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義

28、我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的討論進(jìn)行了總結(jié)，得到了以下幾個(gè)方面的結(jié)論： 1 通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿進(jìn)行設(shè)計(jì)以及繪制了發(fā)動(dòng)機(jī)總成（橫剖面圖）、連桿工程圖（a0、a1圖紙各一張），使發(fā)動(dòng)機(jī)的布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊，符合發(fā)動(dòng)的機(jī)設(shè)計(jì)要求。2 根據(jù)工作過(guò)程計(jì)算選擇了適當(dāng)?shù)目勺儏?shù)，計(jì)算出了195柴油機(jī)的各個(gè)過(guò)程狀態(tài)參數(shù)及其他相關(guān)參數(shù)，并計(jì)算求得了表達(dá)內(nèi)燃機(jī)性能的各性能指標(biāo)，以及柴油機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的功率和燃油消耗率，同時(shí)繪制出了發(fā)動(dòng)機(jī)的p-v圖，直觀的表示出其工作過(guò)程。3 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總成進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對(duì)其總成進(jìn)行了工程圖的

29、繪制，使發(fā)動(dòng)機(jī)布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊；4 連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：桿身采用工字?jǐn)嗝娼Y(jié)構(gòu)，大頭采用斜切口鋸齒形定位結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)合理，小頭孔中壓入減摩的青銅襯套，耐磨性好。5 對(duì)連桿螺釘進(jìn)行了強(qiáng)度校核，其校核結(jié)果表明，此次設(shè)計(jì)的連桿，其螺釘部分滿足連桿設(shè)計(jì)要求。 致 謝值在本報(bào)告完成之際，首先感謝辛勤傳授我知識(shí)的交通與汽車工程學(xué)院。在此也感謝我們的曾老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；這次發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的每個(gè)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。其次，我也十分感謝在整個(gè)

30、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)和室友，感謝他們?cè)趯W(xué)習(xí)中給我的幫助。最后感謝我的父母，他們的鼓勵(lì)是我完成這次報(bào)告的動(dòng)力，感謝他們無(wú)私的奉獻(xiàn)。 【參考文獻(xiàn)】1曾東建.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) . 西華大學(xué)，2009.2魏遠(yuǎn)文.發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程計(jì)算.西華大學(xué)，20093周龍保，高宗英.內(nèi)燃機(jī)學(xué)m.機(jī)械工業(yè)出版社，20034楊寶剛.開展企業(yè)管理信息化工作的步驟j，企業(yè)管理，2002（11）：12155islamabad. software tools for forgery detectionj. business line.2001. (5）. 2932 6何華，曾馨.發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)m.北京：北京理工大學(xué)出版社，2

31、006.7西華大學(xué)交通與汽車工程學(xué)院.內(nèi)燃機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書8臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.附錄：195柴油機(jī)額定工況工作過(guò)程計(jì)算程序 程序核心代碼option explicit dim n, nn, pr, po as single dim tr, pa, va, s, d, vh, kkk as single dim pab, e, paa, pad, pac as single dim tt, t, yy, fa, ta as single dim nv, n1, tc, pc, fx as single dim l, vc, gc, gh, g0 as sing

32、le dim vcx, r, lo, a, mt, m1, m2, u0, u as single dim khu, cv1, cv2, tz, ccc, hu, qq, aaa, bbb as single dim l8, n2, pz, tb, pi1, pi, p as single dim fi, pm, nm, ni, gi, ne, pe, ge, nne, i, v, pb as double dim ylsgb as single dim p0, pcx, tcx, pbx, tbx, vbx as single dim x, y as integer dim x, vb1 p

33、rivate sub command2_click() picture1.clsend subprivate sub command3_click() endend subprivate sub command4_click() picture1.cls picture1.scale (-0.1, 120)-(1.1, -10) picture1.forecolor = vbblack picture1.line (0, 0)-(1.3, 0) 畫x軸 picture1.line (0, 0)-(0, 115) 畫y軸 picture1.currentx = 0.95: picture1.cu

34、rrenty = -0.02: picture1.print v (l) picture1.currentx = 0.02: picture1.currenty = 115: picture1.print p (bar) for y = 0 to 110 step 5 畫刻度 picture1.line (0, y)-(0.02, y) picture1.currentx = -0.08: picture1.currenty = y + 1.5: picture1.print y next y picture1.line (0, 115)-(-0.01, 113.5) 畫箭頭 picture1

35、.line (0, 115)-(0.01, 113.5) for x = 0.1 to 1 step 0.1 畫刻度 picture1.line (x, 0)-(x, 0.2) picture1.currentx = x - 0.05: picture1.currenty = -0.02: picture1.print x next x picture1.line (1, 0)-(0.99, 2) 畫箭頭 picture1.line (1, 0)-(0.99, -2) vc = vh / (e - 1) picture1.forecolor = vbblue picture1.currentx

36、 = vc + 0.01: picture1.currenty = 10: picture1.print vc picture1.line (vc, 120)-(vc, 0) 畫vc線 picture1.forecolor = vbred picture1.line (0, 1)-(0.95, 1) 畫p0線 picture1.currentx = 0.95: picture1.currenty = 4: picture1.print p0 va = vh + vh / (e - 1) vc = vh / (e - 1) picture1.forecolor = vbgreen =畫壓縮曲線=

37、 for x = 0 to 3.14 step 0.0001 vcx = vh / 2 * (1 - cos(x) + (1 - cos(2 * x) * 1 / 4 / 4) + vc pcx = pa * (va / vcx) n1 picture1.pset (vcx, pcx) next x picture1.line (vc, pc)-(vc, pz) =畫膨脹曲線= for x = 3.14 to 6.28 step 0.0001 vbx = vh / 2 * (1 - cos(x) + (1 - cos(2 * x) * 1 / 4 / 4) + vc pbx = pb * (v

38、a / vbx) n2 if pbx = pz then picture1.pset (vbx, pbx) else: picture1.line (vc, pz)-(vbx, pz) end if next x vb1 = vh / 2 * (1 - cos(6.4) + (1 - cos(2 * 6.4) * 1 / 4) + vc picture1.line (va, pa)-(va, pb) 畫放熱線 picture1.line (va, pc)-(va, pz) 畫加熱線 end subprivate sub command1_click() s = val(text2.text):

39、 d = val(text4.text) n = val(text1.text): po = val(text15.text) / 10: e = val(text5.text): tt = val(text17.text): fa = val(text18.text): r = val(text2.text) l = val(text31.text) / 3.14 / (d / 2) 2) gc = val(text11.text): gh = val(text12.text): g0 = val(text8.text) a = val(text19.text): mt = val(text

40、20.text): fi = val(text9.text): i = val(text3.text) n1 = val(text14.text): n2 = val(text33.text) =排氣過(guò)程= pr = int(1000 * 10.8 * po) / 1000: tr = 350 / (1.2 / log(n) * log(10) + 0.005 * (e - 3) + 0.01 * (fa - 1): hu = 42500 柴油機(jī) 暫時(shí)先賦的值 =進(jìn)氣過(guò)程= kkk = 2.4 * nn / n pab = (10 / kkk) 2 paa = n 2 / 520000000

41、pac = (e - 0.5) 2) / (e - 1) 2) 殘余廢氣收縮系數(shù) 暫時(shí)取的0.5 pad = 1 - paa * pab * pac * (1 / (fa 2) t = 20 * (110 - 0.0125 * n) / (110 - 0.0125 * nn) t = 20 t 進(jìn)氣溫升 取的 20 pa = 0.9 * po * 10 進(jìn)氣壓力 yy = (tt + t) * pr / tr / (e * pa - pr) 殘余廢氣系數(shù) yy ta = (t + tt + yy * fa * tr * (pa / pr) (n - 1) / n) / (1 + yy * fa

42、) 進(jìn)氣溫度 ta = (tt + t + yy * tr) / (1 + yy) 進(jìn)氣溫度 nv = tt * pa * e * (e * pa - pr) / (tt + t) / (10 * po) / (e - 1) / e / pa 充氣系數(shù) =壓縮過(guò)程= n1 = 1.46 - 0.05 * nn / n 平均壓縮多變指數(shù) pc = int(100 * (pa * e (n1) / 100 壓縮終點(diǎn)壓力 tc = int(10 * ta * e (n1 - 1) / 10 壓縮終點(diǎn)溫度 =燃燒過(guò)程= lo = 1 / 0.21 * (gc / 12 + gh / 4 - g0 / 32) m1 = a * lo: m2 = a * lo + gh / 4 + g0 / 32 u0 = m2 / m1 u = (u0 + yy) / (1 + yy) 實(shí)際分子變更系數(shù) khu = 58000 * (1 - a) 化學(xué)損失 khu = 0 cv1 = (4.815 + 0.000415 * tc) * 4.1868 if n 2400 then - 熱量利用系數(shù)選取 qq = 0.08 / 1300 * n + 0.74 else: qq = 0.88 end if qq