汽车曲柄连杆机构设计毕业论文

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1、汽车曲柄连杆机构设计毕业论文1曲柄连杆机构受力分析研究曲柄连杆机构的受力，关键在于分析曲柄连杆机构中各种力的作用情况，并根据这些力对曲柄连杆机构的主要零件进行强度、刚度、磨损等方面的分析、计算和设计，以便达到发动机输出转矩及转速的要求。1.1曲柄连杆机构运动学内燃机中采用曲柄连杆机构的型式很多，按运动学观点可分为三类，即:中心曲柄连杆机构、偏心曲柄连杆机构和主副连杆式曲柄连杆机构。本设计的型式选择为中心曲柄连杆机构。53中心曲柄连杆机构简图如图2.1所示，在图2.1里面机构气缸中心线所在的位置经过

2、曲轴的中心点O，线段OB作为机构的曲柄，线段AB是机构的连杆，点B是机构曲柄销的中心，点A是机构活塞销的中心。如果机构曲柄按照相等的角速度旋转运动时，机构曲柄OB线段任意的点都会以点O作为圆心位置绕着点O做相等转速的旋转运动，机构活塞点A沿着机构气缸的中心线位置往复运动着，机构连杆AB线段做平面运动，连杆大头点B和机构曲柄的一端相互连接，按照相等的速度旋转运动，机构连杆的小头和活塞相互连接做往复的运动。为了使问题更加简单容易处理，普遍的将机构连杆简化成集中在机构连杆小头与机构连杆大头的二个集中的质

3、量，把它当做旋转与往复的运动，如此便不用对机构连杆运动的规律做单独的研究。53图2.1曲柄连杆机构运动简图当机构活塞做来回往复运动的时候，活塞的加速度与速度是变化的，活塞的加速度与速度的数值并且变化的规律对机构和发动机的整个的工作都有非常大的影响，所以研究机构运动规律的重要任务是研究机构活塞运动的规律。1.1.1活塞位移假设在某一个时刻，机构曲柄的转角为，并按照顺时针的方向进行旋转，机构连杆的轴线在所在运动的平面内偏离机构气缸的轴线角度是，如图2.1所示。当=时，机构活塞销的中心点A在最上面A1位

4、置，这个位置称作上止点。=180时，点A在最下面的A2位置，这个位置称作下止点。这时机构活塞位移x:x===(r+)=（2.1）式中：—连杆比。式（2.1）再次的简化形式，由图2.1可以看出：53即又由于（2.2）将式（2.2）带入式（2.1）得：x=（2.3）式（2.3）计算机构活塞的位移x的公式,为了便于计算，可将式（2.3）中的根号按牛顿二项式定理展开，得：…考虑到≤1∕3，其二次方以上的数值很小，可以忽略不计。只保留前两项，则（2.4）将式（2.4）带入式（2.3）得（2.5）1.1.2活

5、塞的速度将活塞位移公式（2.1）对时间t进行微分，即求机构活塞速度的值是(2.6)将式（2.5）对时间微分，便求出机构活塞速度得近似的公式是：（2.7）从式（2.7）看得出来，机构活塞的速度可以看做是和两块简谐运动来构成。当或时，机构活塞的速度为零，活塞在这两点改变运动方向。当时，，此时活塞得速度等于曲柄销中心的圆周速度。531.1.3机构活塞加速度将式（2.6）对时间进行微分处理求出机构活塞的加速度精确值是：（2.8）将式（2.7）对时间进行微分求出机构活塞加速度近似值是：（2.9）因此，机构活

6、塞加速度也可以视为两个简谐运动的加速度之和，即由与两部分组成。1.2机构中各种作用力曲柄连杆机构作用力可以分成：运动质量的惯性力，作用在发动机曲轴上的负载阻力，缸内气压力，摩擦阻力。由于摩擦力数值非常小而且变化规律非常难以掌握，所以进行受力分析时可以把摩擦阻力直接忽略。而负载阻力和主动力正好处在平衡状态，不用再计算，所以研究气压力与运动质量惯性力的变化规律对于机构构件的作用。1.2.1气缸内工质的作用力作用在活塞上的气体作用力等于活塞上、下两面的空间内气体压力差与活塞顶面积的乘积，即（2.10）式

7、中：—活塞上的气体作用力，；—缸内绝对压力，；—大气压力，；—活塞直径，。53由于活塞直径是一定的，活塞上的气体作用力取决于活塞上、下两面的空间内气体压力差，对于四冲程发动机来说，一般取=0.1，,对于缸内绝对压力，在发动机的四个冲程中，计算结果如表2.1所示：则由式（2.10）计算气压力如表2.2所示。1.2.2机构惯性力惯性力的产生由于运动不均匀，想要确定惯性力首先要知道它的质量与加速度的分布。运动学可以得知加速度所以现在只需要求出质量分布，在现实中质量分布的非常复杂，所以要进行简化。因此要进

8、行质量换算。1、机构的运动件质量换算质量换算要保持机构系统的动力学等效性。并且质量换算目的是计算零件的运动质量，以便进一步计算它们在运动中所产生的惯性力。表2.1缸内绝对压力计算结果四个冲程终点压力计算公式计算结果/进气终点压力0.08压缩终点压力1.46膨胀终点压力0.45排气终点压力0.115注：—平均压缩指数，=1.321.38；—压缩比，=9.3；—平均膨胀指数，=1.21.30；；—最大爆发压力，=35，取=4.5；此时压力角=，取=。表2.2气压力计算结果四个冲程/53