汽车设计课程设计-曲柄连杆机构受力分析

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1、各专业全套优秀毕业设计图纸汽车设计课程设计说明书题目：曲柄连杆机构受力分析设计者：学号:指导教师：吴参2015年1月02日16一、课程设计要求根据转速、缸内压力、曲柄连杆机构结构参数，计算发动机运转过程中曲柄连杆机构受力，完成计算报告，绘制曲柄连杆机构零件图。1.1计算要求掌握连杆往复惯性质量与旋转离心质量折算方法；掌握曲轴旋转离心质量折算方法；掌握活塞运动速度一阶、二阶分量计算方法；分析活塞侧向受力与往复惯性力及相应设计方案；分析连杆力及相应设计方案；采用C语言编写曲柄连杆机构受力分析计算程序；完成曲柄连杆机构受力计

2、算说明书。1.2画图要求活塞侧向力随曲轴转角变化连杆对曲轴推力随曲轴转角变化连杆轴承受力随曲轴转角变化主轴承受力随曲轴转角变化活塞、连杆、曲轴零件图（任选其中一个）二、计算参数2.1曲轴转角及缸内压力参数曲轴转速为7000r/min，缸内压力曲线如图1所示。图1缸内压力曲线2.2发动机参数本计算过程中，发动机结构及运动参数如表1所示。16参数指标发动机类型汽油机缸数1缸径Dmm91冲程Smm63曲柄半径rmm31.5连杆长lmm117偏心距emm0排量mL400活塞组质量kg0.425连杆质量kg0.46曲轴旋转离心质

3、量kg0.231标定功率及相应转速kw/（r/min）17/7500最高爆发压力MPa5.24MPa表1发动机主要参数二、计算内容和分析图3.1运动分析3.1.1曲轴运动近似认为曲轴作匀速转动，其转角3.1.2活塞运动规律16图2中心曲轴连杆机构简图1）活塞位移，其中2）活塞速度令，有，16最大活塞速度平均活塞速度3）活塞加速度令，有，由，即或时，得正、负最大加速度：个负最大加速度，即3.1.3连杆运动规律1）连杆摆动角由，得162）连杆摆动角速度3）连杆摆动角加速度3.2活塞气体力活塞气体力N其中：缸内气体压力bar

4、(1bar=pa)；大气压力一般取=1bar；cm23.3往复惯性力往复运动质量，kg往复惯性力3.4曲轴连杆机构旋转离心力旋转运动质量,—曲轴质量kg旋转离心力N两个分量：；3.5连杆受力合成气体压力与往复惯性力作用在气缸中心线上，将往复惯性力用单位活塞面积的力计量，则合成的单位活塞面积的力为：16对曲轴连杆机构的作用如右图所示。设合成力p作用于活塞销中心A，它可分解为两个力：垂直气缸中心线将活塞压向缸壁的侧压力活塞侧向力曲线如图3所示图3活塞侧向力曲线沿连杆轴线作用的连杆力连杆力曲线如图4所示图4连杆力曲线将沿作用

5、线移至作用点B，可进一步分解为：16对曲轴销切向力对曲轴销径向力3.6曲轴受力合成根据连杆对曲轴推力和旋转离心力，计算曲轴连杆轴颈力。以单位活塞面积计算。1）连杆大头的旋转离心力2）曲轴销负荷，其中为连杆力，将在x，y方向投影，在x、y方向的力的曲线如图5（a)(b)所示图5-(a)图5-(b)163）连杆轴承负荷连杆轴承负荷是曲轴销对轴承的反作用力。大小相等，方向相反，即。的方向角为：4）主轴颈负荷的大小为5）主轴承负荷主轴承负荷与主轴颈负荷互为反作用，在任何时刻大小相等，方向相反。即因参考坐标系互相转动角，所以的方

6、位角四、C++程序：（见附录1）五、总结通过本次汽车设计的课程设计，在老师的指导下，我对曲柄连杆机构的结构设计有了进一步的理解。1）活塞结构：为了减轻活塞质量，减少其往复惯性力，其选用材料为铝；在裙部设计方面，削掉不承受侧向力部分，而在受力部位则延长加厚；活塞销与活塞装配方面，在冷态下，为间隙配合，在工作状态，由于铝的膨胀系数较大，它们的装配为过盈配合。162）连杆结构：采用工字型设计，既减轻连杆的质量，减小往复惯性力和离心力，同时也增强了抗弯性能。3）螺栓预紧力：应选择适当值。若预紧力过小，连杆大头盖与轴承会出现缝隙

7、，影响发动机稳定工作；若预紧力过大，则会造成连杆被拉断。学习汽车设计，进一步加深了我对汽车的了解和印象。在毕业设计中我选择了曲柄连杆机构受力分析设计，是理论与实际相结合，使我能够更好的掌握专业知识。六、参考资料内燃机设计杨连生中国农业机械出版社，1981汽车发动机现代设计徐兀人民交通出版社，1995附录1：C++程序：//CrankShaftDlg.cpp:implementationfile//#include"stdafx.h"#include"CrankShaft.h"#include"CrankShaftDlg

8、.h"#include"math.h"#ifdef_DEBUG#definenewDEBUG_NEW#undefTHIS_FILEstaticcharTHIS_FILE[]=__FILE__;#endif////////////////////////////////////////////////////////////////