發(fā)動機設計課程設計--195柴油機連桿設計及連桿桿身、大頭強度校核計算

1、<p><b>　　課程設計說明書 </b></p><p>　　課 程 名 稱: 發(fā)動機設計課程設計 </p><p>　　課 程 代 碼: </p><p>　　題 目: 195柴油機連桿設計及連桿桿 身、大頭強度校核計算

2、 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………………2</p><p>　　1引言…………………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1國內外內燃機研究現(xiàn)狀………

3、………………………………………………………3</p><p>　　1.2任務與分析……………………………………………………………………………4</p><p>　　2柴油機工作過程計算………………………………………………………………………6</p><p>　　2.1 已知條件………………………………………………………………………………6</p>&l

4、t;p>　　2.2參數(shù)選擇………………………………………………………………………………7</p><p>　　2.3 195柴油機額定工況工作過程計算…………………………………………………7</p><p>　　3連桿設計……………………………………………………………………………………11</p><p>　　3.1連桿結構設計…………………………………………

5、………………………………11</p><p>　　3.2連桿材料選擇…………………………………………………………………………12</p><p>　　4 連桿桿身的強度校核………………………………………………………………………13</p><p>　　5連桿大頭的強度校核………………………………………………………………………15</p><p&g

6、t;　　6結論…………………………………………………………………………………………19</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………………20</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………………21</p><p>　　附錄：195柴油機額定工況工作過程計算程序………………………

7、…………………… 22</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　通過對195柴油機連桿的運動、受力、結構、工作過程分析研究，連桿不僅受到拉伸和壓縮載荷而且還受到垂直于曲軸軸線平面及平行于曲軸平面內的附加彎矩，本次設計用Visual Basic 6.0對195柴油機在額定工況下工作過程進行計算，得到理論工作過程P-V圖，和各曲軸轉角處的動力性

8、和經(jīng)濟性指標，繪制了195柴油機總成縱剖面圖，充分認識了195柴油機內部各零部件的結構及裝配關系，并對連桿的結構和外形尺寸進行設計，然后根據(jù)工作過程的計算參數(shù)，校核了連桿桿身和連桿大頭的強度和剛度，結果證明發(fā)動機的布置合理，設計科學，校核計算方法、過程和結果符合要求。對連桿尺寸重新進行調整，得到了符合疲勞強度和剛度范圍的連桿桿身和連桿大頭的連桿尺寸</p><p>　　關鍵詞： 柴油機、連桿、計算、分析、校核&l

9、t;/p><p><b>　　1引 言</b></p><p>　　1.1國內外內燃機研究現(xiàn)狀 </p><p>　　現(xiàn)代的調整高性能柴油機由于熱效率比汽油機高、污染物排放比汽油機少， 作為汽車動力應用日益廣泛。西歐國家不但載貨汽車和客車使用柴油發(fā)動機， 而且轎車采用柴油機的比例也相當大。最近， 美國聯(lián)邦政府能源部和以美國三大汽車公司為代表的美國

10、汽車研究所理事會正在開發(fā)新一代經(jīng)濟型轎車同樣將柴油機作為動力配置。 經(jīng)過多年的研究、大量新技術的應用，柴油機最大的問題煙度和噪聲取得重大突破，達到了汽油機的水平。 下面是國外柴油機應用的一些先進技術： </p><p>　?。ㄒ唬┕曹壟c四氣門技術 </p><p>　　國外柴油機目前一般采用共軌新技術、四氣門技術和渦輪增壓中冷技術相結合， 使發(fā)動機在性能和排放限值方面取得較好的成效，能滿足

11、歐3排放限值法規(guī)的要求。 </p><p>　　四氣門結構（二進氣二排氣）不僅可以提高充氣效率，更由于噴油嘴可以居中布置， 使多孔油束均勻分布，可為燃油和空氣的良好混合創(chuàng)造條件；同時， 可以在四氣門缸蓋上將進氣道設計成兩個獨立的具有為同形狀的結構，以實現(xiàn)可變渦流。 這些因素的協(xié)調配合，可大大提高混合氣的形成質量（品質），有效降低碳煙顆粒、HC 和 NOX 排放并提高熱效率。 </p><p&g

12、t;　?。ǘ└邏簢娚浜碗娍貒娚浼夹g </p><p>　　高壓噴射和電控噴射技術是目前國外降低柴油機排放的重要措施之一， 高壓噴射和電控噴射技術的有效采用，可使燃油充分霧化，各缸的燃油和空氣混合達到最佳， 從而降低排放，提高整機（車）性能。 </p><p>　?。ㄈ┰鰤褐欣浼夹g </p><p>　　采用渦輪增壓增加柴油機的空氣量，提高燃燒的過量空氣因數(shù)是降低

13、大負荷工況排氣煙度、 PM 排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空--空中冷系統(tǒng)，可使增壓空氣溫度下降到50℃以下， 工作循環(huán)溫度的下降有助于NOX的低排放和PM的下降，故目前重型車用柴油機都普遍是增壓中冷型， 不僅有助于低排放而且燃油經(jīng)濟性良好。此外，渦輪前排氣旁通閥的應用，不僅能降低PM和CO排放， 還可以改善渦輪增壓柴油機的瞬態(tài)性能和低速扭矩。 </p><p>　　（四）排氣再循環(huán)（EGR）技術的應用 &

14、lt;/p><p>　　EGR 是目前發(fā)達國家先進內燃機中普遍采用的技術，其工作原理是將少量廢氣引入氣缸內， 這種不可再燃燒的 CO2 及水蒸汽廢氣的熱容量較大，能使燃燒過程的著火延遲期增加，燃燒速率變慢， 缸內最高燃燒溫度下降，破壞 NOX 的生成條件。EGR技術可使機動車NOX排放明顯降低， 但對重型車用柴油機而言，目前傾向于使用中冷EGR技術，因為其不僅能明顯降低NOX， 還能保持其他污染物的低水平。 <

15、/p><p><b>　?。ㄎ澹┖筇幚砑夹g </b></p><p>　　柴油機后處理的目標是進一步改善PM和NOX的排放。 目前主要采用加裝氧化型催化轉化器和研究開發(fā) NOX 催化轉化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。 </p><p><b>　?。┎裼?</b></p><p>　　柴油的生

16、產(chǎn)和貯存條件，是保證柴油發(fā)動機（車）正常運轉延長使用壽命和保持低排放的重要保證。 例如瑞典的一級柴油使用中可減少CO排放達54%，HC 和 NOX 排放達10%，PM 排放減少14%～47%。 發(fā)達國家已普遍使用燃料清凈劑，既能節(jié)省燃料，又能清除積碳、降低排放。 </p><p>　?。ㄆ撸┤榛裼偷膽?</p><p>　　柴油加水摻合乳化劑，使其形成較為穩(wěn)定的含水乳化柴油， 這類改進

17、型燃料的使用可明顯降低柴油機（車）的排放，尤其是NOX和PM。目前美國報道這方面進展較多， 我國也在這方面進行研究，且已取得可喜進展。加水20%乳化柴油（70天不分層）， 在大型柴油機上100%負載工況下，功率不減，節(jié)油明顯，動力輸出比柴油上升4.3%， 且煙度和NOX排放下降明顯。然而，盡管這項技術對低排放有好處，但其潛在的問題如水結冰、 水對發(fā)動機的腐蝕等問題尚待解決。 </p><p>　?。ò耍┙档蜋C油消

18、耗 </p><p>　　柴油機排放的顆粒物中，有相當一部分來自餾分較重的機油的燃燒。 為了滿足日益嚴格的柴油機（車）排放限值標準的要求，必須把來自機油的燃燒降至最低限度， 即在保證發(fā)動機正常運轉的前提下，最大限度地減少機油的消耗。為了降低柴油機的機油消耗， 活塞環(huán)的優(yōu)化設計和制造及缸套間的科學配置非常重要。</p><p><b>　　1.2任務與分析 </b>&l

19、t;/p><p><b>　　1.2.1熱計算</b></p><p><b>　　目的</b></p><p>　　促進學生復習和總結已學知識，提高發(fā)動機工作過程中熱力參數(shù)與結構之間的關系；熟悉各參數(shù)對發(fā)動機工作指標的影響，結合對各參考發(fā)動機及其工況的分析，培養(yǎng)學生的分析能力，從而達到能正確選擇參數(shù)的目的。</p>

20、;<p>　?。?）掌握了不同參數(shù)的選取、確定，掌握了過量空氣系數(shù)：α，最高燃燒壓力：Pz，熱量利用系數(shù)：ξz，殘余廢氣系數(shù)：γ，排氣中點溫度：Tr，示功圖豐滿系數(shù)：Φi，機械效率：ηm，等參數(shù)對計算結果的影響和變化規(guī)律。</p><p>　　(2)學生對發(fā)動機的工作過程的各個過程相互的影響有一個清晰的認識，了解了汽油機與柴油機工作過程計算的差異。通過P-V圖的繪制，使學生掌握了如何利用示功圖進行發(fā)

21、動機的工作過程分析。掌握了汽油機、柴油機在同一工作過程的不同的曲線的變化趨勢。</p><p>　　(3)由于要求計算過程必須采用VB編程進行，因此，使學生更進一步了解如何使用計算機，進行具體的設計計算工作，更進一步熟悉計算機編程。</p><p>　　1.2.2縱、橫剖面圖</p><p><b>　　1）訓練的目的</b></p>

22、;<p>　　繪制發(fā)動機縱橫剖面圖，在課程設計中占很重要的地位。設計的發(fā)動機是否合理？能否達到熱計算中所確定的參數(shù)指標？都將在圖上得到不同程度的反映，同時它還能表達所設計發(fā)動機的結構特點，零部件的主要形狀，相互關系，附件的布置和各系統(tǒng)、機構的安排。通過繪制發(fā)動機縱、橫剖面圖，能培養(yǎng)學生的識圖和繪圖能力，以及對已學知識的綜合運用能力，為畢業(yè)設計奠定一定的基礎。要求學生對發(fā)動機結構形式，設計指標進行深入全面的了解，作出分析評價

23、，將其優(yōu)點應用到設計的發(fā)動機上，并認真負責地對待自己畫的每一條線，和貫徹有關國家標準。</p><p><b>　　2）訓練效果分析</b></p><p>　　195柴油機從結構上來講，是最簡單的發(fā)動機，通過195柴油機縱橫剖面圖繪制的訓練，使學生全都掌握了：</p><p>　　發(fā)動機的基本結構，零部件的主要形狀，相互關系，附件的布置和各系

24、統(tǒng)、機構的安排。</p><p>　　通過繪制發(fā)動機縱、橫剖面圖，培養(yǎng)了學生的識圖和繪圖能力，以及對已學知識的綜合運用能力，為畢業(yè)設計奠定一定的基礎。</p><p>　　學生對發(fā)動機結構形式，設計指標進行了深入全面的了解，作出分析評價，將其優(yōu)點應用到設計的發(fā)動機上，并認真負責地對待自己畫的每一條線。</p><p>　　熟悉了有關國家標準。</p>

25、<p>　　1.2.3連桿設計、強度計算和繪制連桿零部件圖</p><p><b>　　1）目的</b></p><p>　?。?）校核零件的結構強度，繪制零件圖，促使學生復習和掌握所學知識，進行工程師必備的基本功訓練。</p><p>　?。?）分析發(fā)動機連桿的運動規(guī)律與受力情況，作為強度，設計連桿。培養(yǎng)和鍛煉學生設計、繪圖、分析和

26、計算能力。</p><p><b>　　2）訓練效果分析</b></p><p>　　通過對連桿設計，使學生掌握了：</p><p>　?。?）如何分析零件的運動規(guī)律和受力，如何進行計算和校核。</p><p>　?。?）如何確定設計要求，建立完整的零件的設計步驟、思維。</p><p>　　1.

27、2.4發(fā)動機課程設計說明書編制</p><p>　　按《西華大學本科課程設計說明書規(guī)范化要求》的格式要求進行撰寫，通過訓練，使學生們掌握了：</p><p>　　1)設計說明書的編制格式，為畢業(yè)設計打下基礎。</p><p>　　2)對整個發(fā)動機設計課程設計的工作內容進行總結，訓練學生收集資料，分析資料，利用資料，組織資料的能力。</p><p&

28、gt;　　3)訓練文字編輯能力。 </p><p>　　2柴油機工作過程計算 </p><p><b>　　2.1 已知條件</b></p><p><b>　　2.2參數(shù)選擇</b></p><p>　　應根據(jù)同類型發(fā)動機的實驗數(shù)據(jù)和統(tǒng)計資料，結合所學設計發(fā)動機具體情況來選

29、定以下參數(shù)值：</p><p>　　過量空氣系數(shù)：α=1.75，最高燃燒壓力：Pz=92.7MPa，熱量利用系數(shù)：ξz=0.85，殘余廢氣系數(shù)：γ=0.05，排氣終點溫度：Tr=776.8K，示功圖豐滿系數(shù)：Φi=0.96，機械效率：ηm=0.838。</p><p>　　2.3 195柴油機額定工況工作過程計算 </p><p>　　2.3.1 排氣沖程<

30、/p><p>　　終點壓力： =1.08 bar</p><p>　　終點溫度： =776.8 k</p><p>　　2.3.2 進氣沖程</p><p>　　選擇殘余廢棄收縮系數(shù) δ=0.5</p><p>　　終點壓力：= 0.9atm</p><p>　　終點溫度： =319 K<

31、/p><p>　　充氣效率： = 0.813</p><p>　　2.3.3 壓縮沖程</p><p>　　終點壓力： = 57.94 atm</p><p>　　終點溫度： = 978K</p><p>　　2.3.4 燃燒過程</p><p>　?。?）理論所需空氣量： = 0.495 Km

32、ol/Kg燃料</p><p>　　（2）新鮮充量 = 0.866 Kmol</p><p>　?。?）燃燒產(chǎn)物總量： = 0.8975 Kmol</p><p>　?。?）理論分子變更系數(shù)： = 1.035</p><p>　?。?）實際分子變更系數(shù)： = 1.032</p><p>　　(6)最高燃燒壓力

33、Pz = 92.7 atm</p><p>　　(7) 壓力升高比 = 1.6</p><p>　　(8) 燃燒重點溫度Tz的計算</p><p>　　燃料的低熱值:Hu = 42500 (KJ/Kg)</p><p><b>　　熱量利用系數(shù)</b></p><p><b>　　又

34、因為 </b></p><p>　　將的值帶入下面所示的方程組,即可解出Tz的值:</p><p>　　從而解得 Tz = 1997 K</p><p>　　(9) 初期膨脹比：= 1.31</p><p><b>　　2.3.5膨脹過程</b></p><p>　　后期膨脹比：

35、 = 16.03</p><p>　　膨脹終點壓力： = 2.89 atm</p><p>　　膨脹終點溫度： =932K </p><p><b>　　最后結果 </b></p><p>　?。?）平均指示壓力：</p><p><b>　?。?）指示熱效率：</b>

36、</p><p>　?。?）指示燃油消耗率：</p><p><b>　?。?）有效熱效率：</b></p><p>　　（5）有效燃油消耗率：</p><p>　?。?） 平均有效壓力：</p><p><b>　?。?）有效功率： </b></p><

37、p>　　分析:按循環(huán)熱計算求出的有效功率=8.7KW<8.8KW滿足8.6～9.0KW的范圍;有效油耗=231.77g/kw.h滿足在(23510) g/kw.h的范圍,說明各參數(shù)選擇合理。</p><p>　　2.3.6 P-V示功圖 </p><p><b>　　3 連桿設計</b></p><p>　　3.1 連桿結構設計&

38、lt;/p><p>　　3.1.1 連桿小頭的結構設計</p><p>　　連桿小頭與活塞銷相連，工作時，連桿小頭與活塞銷之間有相對轉動，因此連桿小頭孔中一般壓入減摩的青銅襯套。同時，為了潤滑活塞銷和襯套，在小頭和襯套上鉆出集油孔或銑出集油槽，用來收集發(fā)動機運轉時被激濺上來的機油，以便潤滑活塞銷和襯套。有的發(fā)動機連桿小頭采用壓力潤滑，在連桿桿身內鉆有縱向的壓力油通道。</p>

39、<p>　　連桿小頭位于活塞內腔，特點是：尺寸小，軸承比壓高、溫度較高；軸承表面相對運動速度較低，擺動運動，不利于形成油楔或者承載油膜。連桿徑向尺寸和外表面是否加工有關，外表面不加工的連桿小頭，其d/D=1.35～1.45,全部經(jīng)過機械加工的連桿小頭,在1.2～1.3之間.</p><p>　　綜上所述，得出本次設計的連桿小頭的尺寸為：D1=Φ52 mm, d=Φ35（0±0.025）mm。&

40、lt;/p><p>　　3.1.2連桿桿身的結構設計</p><p>　　桿身也承受交變載荷，可能產(chǎn)生疲勞破壞和變形，連桿高速擺動時的橫向慣性力也會使連桿彎曲變形，因此桿身必須有足夠的斷面積，并消除產(chǎn)生應力集中的因素。對工作可靠的發(fā)動機的統(tǒng)計表明，現(xiàn)代汽油機連桿桿身平均斷面積fm與活塞面積Fp之比fm/Fp=0.02～0.035，柴油機為0.03～0.05。為了在較小重量下得到較大的剛度，高

41、速內燃機的連桿桿身斷面都是“工”字型的，而且其長軸應在連桿擺動平面內?！肮ぁ弊中蛿嗝娴钠骄鄬Ω叨菻/D=0.3～0.4(柴油機)，高度比H/B=1.4～1.8。</p><p>　　本次設計，R=57.5mm，取L=230mm；取Hmin=28mm。</p><p>　　3.1.3連桿大頭的結構尺寸設計 </p><p>　　連桿大頭的結構與尺寸的基本上決定于曲

42、柄銷直徑D2、長度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)曲軸強度、剛度和軸承的承壓能力，在曲軸設計中確定。為了結構緊湊，軸瓦厚度趨于減薄，汽車拖拉機用軸瓦=1.5~3毫米。連桿螺釘尺寸則根據(jù)強度設計。因此，本處所謂大頭設計，實際上是確定連桿大頭在擺動平面內某些主用尺寸，連桿大頭剖分型式、定位方式，及大頭蓋的結構設計。</p><p>　　連桿大頭連接連桿和曲軸，要求有足夠的強度和剛度，否則將

43、影響薄壁軸瓦，連桿螺釘，甚至整機工作可靠性。為了便于維修，內燃機的連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動平面內的總寬度必須小于氣缸直徑；大頭重量產(chǎn)生的離心力會使連桿軸承、主軸承負荷增大，磨損加劇，于是還為此不得不增大平衡重，給曲軸設計帶來困難，因此在設計連桿大頭時，應在保證強度、剛度條件下，尺寸盡量小，重量盡量輕。</p><p><b>　　連桿大頭尺寸設計：</b></p>

44、<p>　　1）曲柄銷直徑、長度</p><p>　　這兩個尺寸是根據(jù)曲軸強度、剛度和軸承的承壓力，在曲軸設計中確定的。也可根據(jù),,來初步確定。本次設計=65mm，=38mm。</p><p><b>　　連桿軸瓦厚度</b></p><p>　　=1.3～3mm，取=2.5mm</p><p>　　大頭切

45、口形式和定位方式</p><p>　　195柴油機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大頭孔影響較大。</p><p>　　3.2 連桿材料選擇 </p><p>　　為了保證連桿在機構輕巧的條件

46、下有足夠的剛度和強度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質中碳機構鋼，只有在特別強化且產(chǎn)量不大的汽油機中用40Cr等合金鋼。合金鋼有較高的綜合機械性能，但當存在產(chǎn)生應力集中的因素時，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計、過度圓滑性、毛胚表面質量等，必須給與更多的注意，才能顯示良好的使用性能。</p><p>　　連桿縱向端面內宏觀金相組織要求金屬纖維方向與連桿外形相符，纖維無環(huán)曲及中斷現(xiàn)象

47、。連桿一般用鋼鍛造，在機械加工前應進行調質處理，以得到較好的綜合機械加工性能，既強又韌。為了連桿的疲勞強度，不經(jīng)機械加工的表面應經(jīng)過噴丸處理。連桿還必須經(jīng)過磁力探傷檢查，以求工作可靠。</p><p>　　我國已研究成功連桿錕段工藝，錕段工藝不僅不需要大型鍛造設備，而且還改善了工人的勞動條件。為了節(jié)約優(yōu)質鋼材，降低產(chǎn)品成本，我國還成功地試用以稀有鎂球墨鑄鐵制造高速發(fā)動機連桿。在大量的生產(chǎn)鑄造連桿時為了保證制造質量

48、穩(wěn)定，要求對爐料、澆注、熱處理等工藝規(guī)程嚴加控制，并仔細的內在質量檢查。本次設計選用45#中碳鋼</p><p>　　4 連桿桿身和連桿大頭的強度校核</p><p>　　GB/T699-1999標準規(guī)定的45鋼推薦熱處理制度為850℃正火、840℃淬火、600℃回火，達到的性能為屈服強度≥355MPa</p><p><b>　　連桿桿身結構設計<

49、;/b></p><p>　　連桿桿身也承受交載荷，可能產(chǎn)生疲勞破壞和變形，連桿高速擺動時的橫向慣性力也會使連桿彎曲變形，因此桿身必須有足夠的斷面積，比消除產(chǎn)生應力集中的因素。</p><p>　　1） 工字形桿件斷面的平均高度H對柴油機 0.3-0.4，取0.35則 H=0.35*95=33.25 ，取為33mm。</p><p>　　2）工字形桿件的寬B

50、初步值可按一下經(jīng)驗公式求出： ，其中D、S分別為汽缸直徑和沖程。則 =32.5 取33mm</p><p>　　為使連桿從小頭到大頭傳力比較平均，一般把桿身斷面H從小頭到大頭逐漸加大， Hmax/Hmin值最大到1.3左右，在桿身到小頭到大頭的過渡處須用足夠大的圓角半徑。</p><p><b>　　桿身的強度計算</b></p>

51、<p>　　連桿桿身在不對稱的交變循環(huán)載荷下工作，它收到位于計算斷面以上作往復運動的質量的慣性力的拉伸。在爆發(fā)行程，則受燃氣壓力和慣性力差值的壓縮，桿身的應力幅 只決定于氣壓力 ，所以其計算工況應為最大扭矩工礦。為了計算疲勞強度安全系數(shù)，必須先求出計算斷面的最大拉伸，壓縮應力，現(xiàn)取中央斷面I-I 作計算斷面。</p><p><b>　　拉伸應力計算</b></p&

52、gt;<p>　　由最大拉伸力應力的拉伸應力為= ， 為所計算中央斷面面積。</p><p>　　其中：活塞的工作面積為F=π = π </p><p>　　連桿桿身平均斷面積 與活塞面積 之比 之比為0.03-0.05 ，取0.04 則斷面的橫斷面積為 = *0.04=0.000283 ；</p><p><b>　

53、　P=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　則拉伸應力為：</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　壓縮應力計算</b></p><p>　　

54、在計算由最大壓縮力引起的壓縮應力時，必須考慮可能出現(xiàn)的總彎曲的影響，即它的總應力是桿身受壓產(chǎn)生的應力與縱彎曲造成的附加應力之和。顯然，由于穩(wěn)定性不同，在連桿擺動平面及與之垂直平面的附加應力是不同的。由于連桿的細小比很小（柔度?。郊討Σ荒苤苯討脷W拉公式= 求出，但可認為= ，式中 為材料的彈性極限， 為壓縮載荷，P為壓桿的臨界載荷 。</p><p>　　因此在擺動平面（平面于桿身橫剖面）內的合成

55、應力為=這里長度系數(shù) 。</p><p>　　在垂直擺動平面（垂直于桿身橫剖面）內的合成應力為 這里長度系數(shù) 。</p><p>　　式中 C 為系數(shù)，c= 對于常用鋼材 c=0.0003-0.0004 。</p><p>　　為計算斷面對垂直于擺動平面的軸線的慣性矩I=， 。</p><p>　　為計算斷面對

56、位于擺動平面的軸線慣性矩I= 。</p><p>　　有, , ， 。</p><p>　　現(xiàn)有連桿 k1=k2=1.1 </p><p><b>　　由公式可知：</b></p><p>　　1.1=218.98MPa 。</p><p><b>

57、;　　疲勞安全系數(shù)</b></p><p>　　由公式 求取。</p><p>　　式中： 為材料對稱循環(huán)下拉壓疲勞極限</p><p><b>　　取355MPa ，</b></p><p>　　為工藝系數(shù)， =0.4-0.6 ，取0.5 ；為角系數(shù)，取 0.2 。</p&g

58、t;<p><b>　　=20.80MPa</b></p><p>　　=218.98MPa</p><p><b>　　平均應力為：</b></p><p><b>　　應力幅為：</b></p><p><b>　　疲勞安全系數(shù)為：</b>

59、;</p><p>　　根據(jù)桿身安全系數(shù)n的許用范圍是 1.5-3 ，此處取n=1.6 ，則符合要求。</p><p>　　5 連桿大頭機構設計及校核</p><p>　　5.1 連桿大頭結構設計</p><p>　　連桿大頭聯(lián)結連桿和曲軸，要求有足夠的強度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦、連桿螺栓，甚至整機工作可靠性。為了便于維修，高速內燃

60、機的連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動平面內的總寬度 必須小于氣缸直徑；大頭的外形尺寸又決定了凸輪軸位置和曲軸箱形狀；大頭的重量產(chǎn)生的離心力會使連桿軸承、主軸承符合增大，磨損加劇，于是還為此不得不增大平衡重，給曲軸設計帶來困難，因此在設計連桿大頭時，應在保證強度、剛度條件下，尺寸盡量小，重量盡量輕。</p><p><b>　　大頭尺寸設計：</b></p><

61、p><b>　　曲柄銷直徑 、長度</b></p><p>　　這兩個尺寸是根據(jù)曲軸強度、剛度和軸承的承受壓力，在曲軸設計中確定的。即 =35mm, =38mm； 。</p><p><b>　　連桿軸瓦厚度 </b></p><p>　　=1.5-3 毫米，取 為3mm 。</p><p

62、><b>　　螺栓孔距C</b></p><p>　　C應盡可能小， 195柴油機連桿所采用的斜切口。螺栓孔外側壁厚不得小于2毫米。取 C=90mm。</p><p>　　連桿大頭各處的形狀都應采用圓滑過渡。</p><p>　　5.2 連桿大頭的強度校核</p><p>　　由于形狀復雜，一般只對大頭蓋的強

63、度做比較性的校核計算，對平切口連桿來說，計算危險斷面的最大應力。連桿受壓時，大頭蓋基本不受力。而在進氣沖程慣性力加上連桿旋轉部分質量離心力之和</p><p>　　式中 , ——分別為活塞組、連桿往復組部分、旋轉部分、及連桿大頭蓋的重量。計算工況為最高轉速工況。</p><p>　　----活塞組的重量</p><p>　　---連桿組往復部分的重量</

64、p><p>　　----旋轉部分的重量</p><p>　　----連桿大頭蓋的重量</p><p><b>　　----曲柄連桿比</b></p><p>　　=1.8kg ；=0.463kg ；=0.527kg ； =0.4kg ； </p><p>　　A界面上的彎矩 和法向力

65、可由下列經(jīng)驗公式求出：</p><p>　　當計入瓦軸后，大頭蓋A-A截面承受的彎矩 和法向力 為：</p><p>　　由此得到大頭蓋中央截面A-A的合成應力為：</p><p>　　式中： 分別為瓦軸和大頭蓋截面的慣性矩；</p><p>　　、 分別為軸瓦和大頭蓋截面積；</p><p>　　W為大頭蓋

66、斷面的抗彎斷面系數(shù)。</p><p>　　通常取 0 ，則上式最終成為：</p><p><b>　　3.61cm2</b></p><p>　　3*38=114mm2</p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　=</b>&

67、lt;/p><p>　　對柴油機來說， 的許用值為150-200N/mm2，這里取=150 N/mm2。由計算所得的應力7.406MPa﹤150Mpa，所以設計的連桿大頭符合強度要求。</p><p>　　5.3 大頭的剛度校核</p><p>　　連桿大頭包括大頭蓋在內，視為一個整體，其橫向直徑收縮量可按下列公式計算：</p><p>　　式中

68、： E為連桿材料的彈性模數(shù)，鋼：E=2.1×100000N/mm2 ；Pj”=5275.11N；螺栓孔距 C=90mm ； I=32.8 ； </p><p>　　則橫向直徑收縮量為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　為了保證連桿軸承工作可靠，不應該超過連桿軸承與曲柄銷初始配合間隙的一般

69、，常用配合為 。通過查找基本偏差數(shù)據(jù)表格，其最小間隙為0.05mm 。</p><p>　　由0.0201mm<0.05/2=0.025mm </p><p>　　故所設計的連桿大頭剛度符合要求。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　通過這次課程設計，極大的提高了個人在

70、這方面的總體把握能力。我繪制了一張零號圖紙的195柴油機的橫剖圖和一張一號圖紙的連桿設計圖，標注了基本的尺寸和形位公差等，最后編寫了一本發(fā)動機設計課程設計說明書。從本次課程設計中我得到以下結論：</p><p>　　1）在繪制195柴油機橫剖圖時，首先要計算出連桿的長度L=230mm，活塞行程S=115mm，等畫圖步驟應按照先確定連桿大頭和小頭的中心線，確定缸徑D=95mm，依次畫出連桿以及周圍的平衡重、曲軸等，

71、然后繪制出活塞、燃燒室，配氣機構等最后繪制出水箱、油箱、油底殼和其它重要的零件。</p><p>　　2）完成195柴油機的總成圖后，對連桿進行繪制，在這之前要用繪制總成圖的連桿尺寸數(shù)據(jù)合理的畫連桿。并完成標注出連桿的重要尺寸標注和寫出技術要求。</p><p>　　3）在說明書的編寫過程中很好的學會了，對各個參數(shù)的利用和主要計算公式的復習，最后通過完整的計算確定各個數(shù)據(jù)符合規(guī)定要求。&l

72、t;/p><p>　　4）對連桿大頭的校核中得到以下結果：許用應力σÀ=7.406MPa，對柴油機來說，σÀ的許用值為150～200 N/mm²，這里取σÀ=150 N/mm²。由于計算所得的應力σÀ=7.406MPa﹤150Mpa，所以設計的連桿大頭符合強度要求。連桿大頭橫向收縮量為δ=0.0201mm﹤0.05/2=0.025mm故所設計的連桿大頭剛度符

73、合要求。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先感謝我的爸媽，他們辛勤勞動掙錢為我創(chuàng)造了一個良好的學習環(huán)境，提供給我上大學的機會，沒有他們，就沒有我在此完成我的課程設計。</p><p>　　其次感謝學校和學院給我機會來完成我的大學生活，給我每一次的學習、課程設計的機會，讓我在提高自身的專業(yè)知識的同時提高自己的動

74、手能力；還有感謝華緯物業(yè)公司給我繪制總成圖和連桿圖的教室。</p><p>　　再次感謝曾東建老師、田維老師對我的悉心指導，給我指出錯誤和教我改正問題，讓我能夠順利的完成本次課程設計。</p><p>　　最后我要感謝我的同學和朋友，在課程設計中，他們無私的將他們的繪圖工具借與我用，讓我很感動，還有在一些重要的數(shù)據(jù)問題上，他們提出一些重要的方法，讓我能順利得完成連桿的校核和195柴油機的工

75、作過程計算。</p><p>　　總之，我對所有關心我，幫助我的人表示最衷心的祝福，和最誠摯的感謝！ </p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　［1］曾東建.汽車發(fā)動機設計 . 西華大學，2009.</p><p>　?。?］魏遠文.發(fā)動機工作過程計算.西華大學，2009</p>

76、;<p>　　［3］周龍保，高宗英.內燃機學［M］.機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　?。?］機械設計手冊編委會.機械設計手冊</p><p>　　［5］西華大學交通與汽車工程學院.內燃機課程設計指導書</p><p>　?。?］楊明廣，王秀華.Visual Basic 程序設計［M］.北京：中國科學技術出版社，2007.</p>

77、<p>　　［7］丁厚福，王立人.工程材料［M］.武漢：武漢理工大學出版社，2007.</p><p>　?。?］臧杰，閻巖.汽車構造［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.</p><p>　?。?］濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　?。?0］劉朝儒，吳志軍，高政一，許紀旻.機械制圖［M］.北京：高等

78、教育出版社，2006.</p><p>　?。?1］廖念釗，古瑩菴，莫雨松.互換性與技術測量［M］.北京：中國技量出版社，2000.</p><p>　?。?2］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）：12～15</p><p>　?。?3］何華，曾馨.發(fā)動機結構［M］.北京：北京理工大學出版社，2006.</p>&l

79、t;p>　　［14］丁厚福，王立人.工程材料. 武漢； 武漢理工大學出版社，2006</p><p>　?。?5］哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. 理論力學. 北京： 高等教育出版社，2004</p><p>　　［16］陳家瑞，汽車構造（下）. 北京： 人民交通出版社，2003</p><p>　?。?7］劉鴻文.材料力學. 北京： 高等教育出版社，2004&

80、lt;/p><p>　　附錄：195柴油機額定工況工作過程計算程序</p><p><b>　　程序核心代碼：</b></p><p>　　Option Explicit</p><p>　　Dim n, nn, pr, po As Single</p><p>　　Dim tr, pa, Va, s

81、, d, vh, kkk As Single</p><p>　　Dim pab, e, paa, pad, pac As Single</p><p>　　Dim tt, t, yy, fa, ta As Single</p><p>　　Dim nv, n1, tc, pc, fx As Single</p><p>　　Dim l, V

82、c, gc, gh, g0 As Single</p><p>　　Dim Vcx, r, lo, a, mt, m1, m2, u0, u As Single</p><p>　　Dim khu, cv1, cv2, tz, ccc, hu, qq, aaa, bbb As Single</p><p>　　Dim l8, n2, pz, tb, pi1, p

83、i, p As Single</p><p>　　Dim fi, pm, nm, ni, gi, ne, pe, ge, nne, i, v, pb As Double</p><p>　　Dim ylsgb As Single</p><p>　　Dim P0, Pcx, Tcx, Pbx, Tbx, Vbx As Single</p><p&

84、gt;　　Dim X, Y As Integer</p><p>　　Dim φx, Vb1</p><p>　　Private Sub Command2_Click()</p><p>　　Picture1.Cls</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Priv

85、ate Sub Command3_Click()</p><p><b>　　End</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Command4_Click()</p><p>　　Picture1.Cls</p><

86、p>　　Picture1.Scale (-0.1, 120)-(1.1, -10)</p><p>　　Picture1.ForeColor = vbBlack</p><p>　　Picture1.Line (0, 0)-(1.3, 0) '畫X軸</p><p>　　Picture1.Line (0, 0)-(0, 115) &

87、#39;畫Y軸</p><p>　　Picture1.CurrentX = 0.95: Picture1.CurrentY = -0.02: Picture1.Print "V (L)"</p><p>　　Picture1.CurrentX = 0.02: Picture1.CurrentY = 115: Picture1.Print "P (bar)&qu

88、ot;</p><p>　　For Y = 0 To 110 Step 5 '畫刻度</p><p>　　Picture1.Line (0, Y)-(0.02, Y)</p><p>　　Picture1.CurrentX = -0.08: Picture1.CurrentY = Y + 1.5: Picture1.Print Y<

89、/p><p><b>　　Next Y</b></p><p>　　Picture1.Line (0, 115)-(-0.01, 113.5) '畫箭頭</p><p>　　Picture1.Line (0, 115)-(0.01, 113.5)</p><p>　　For X = 0.1 To 1 Step 0.1

90、 '畫刻度</p><p>　　Picture1.Line (X, 0)-(X, 0.2)</p><p>　　Picture1.CurrentX = X - 0.05: Picture1.CurrentY = -0.02: Picture1.Print X</p><p><b>　　Next X</b></p&

91、gt;<p>　　Picture1.Line (1, 0)-(0.99, 2) '畫箭頭</p><p>　　Picture1.Line (1, 0)-(0.99, -2)</p><p>　　Vc = vh / (e - 1)</p><p>　　Picture1.ForeColor = vbBlue</p><p&

92、gt;　　Picture1.CurrentX = Vc + 0.01: Picture1.CurrentY = 10: Picture1.Print "Vc"</p><p>　　Picture1.Line (Vc, 120)-(Vc, 0) '畫Vc線</p><p>　　Picture1.ForeColor = vbRed</p><p&

93、gt;　　Picture1.Line (0, 1)-(0.95, 1) '畫P0線</p><p>　　Picture1.CurrentX = 0.95: Picture1.CurrentY = 4: Picture1.Print "P0"</p><p>　　Va = vh + vh / (e - 1)</p><p>　　Vc = v

94、h / (e - 1)</p><p>　　Picture1.ForeColor = vbGreen</p><p>　　'==========================畫壓縮曲線=========================</p><p>　　For φx = 0 To 3.14 Step 0.0001</p><p>

95、　　Vcx = vh / 2 * ((1 - Cos(φx)) + (1 - Cos(2 * φx)) * 1 / 4 / 4) + Vc</p><p>　　Pcx = pa * (Va / Vcx) ^ n1</p><p>　　Picture1.PSet (Vcx, Pcx)</p><p><b>　　Next φx</b></p

96、><p>　　Picture1.Line (Vc, pc)-(Vc, pz)</p><p>　　'===============================畫膨脹曲線================================</p><p>　　For φx = 3.14 To 6.28 Step 0.0001</p><p>

97、;　　Vbx = vh / 2 * ((1 - Cos(φx)) + (1 - Cos(2 * φx)) * 1 / 4 / 4) + Vc</p><p>　　Pbx = pb * (Va / Vbx) ^ n2</p><p>　　If Pbx <= pz Then</p><p>　　Picture1.PSet (Vbx, Pbx)</p>

98、<p>　　Else: Picture1.Line (Vc, pz)-(Vbx, pz)</p><p><b>　　End If</b></p><p><b>　　Next φx</b></p><p>　　Vb1 = vh / 2 * ((1 - Cos(6.4)) + (1 - Cos(2 * 6.4)

99、) * 1 / 4) + Vc</p><p>　　Picture1.Line (Va, pa)-(Va, pb) '畫放熱線</p><p>　　Picture1.Line (Va, pc)-(Va, pz) '畫加熱線</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　

100、Private Sub Command1_Click()</p><p>　　s = Val(Text2.Text): d = Val(Text4.Text)</p><p>　　n = Val(Text1.Text): po = Val(Text15.Text) / 10:</p><p>　　e = Val(Text5.Text): tt = Val(Text1

101、7.Text): fa = Val(Text18.Text): r = Val(Text2.Text)</p><p>　　l = Val(Text31.Text) / 3.14 / ((d / 2) ^ 2)</p><p>　　gc = Val(Text11.Text): gh = Val(Text12.Text): g0 = Val(Text8.Text)</p>&l

102、t;p>　　a = Val(Text19.Text): mt = Val(Text20.Text): fi = Val(Text9.Text): i = Val(Text3.Text)</p><p>　　n1 = Val(Text14.Text): n2 = Val(Text33.Text)</p><p>　　'==============================

103、====排氣過程==================================</p><p>　　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 暫時先賦的值</p><p&g

104、t;　　'==================================進氣過程==================================</p><p>　　'kkk = 2.4 * nn / n</p><p>　　'pab = (10 / kkk) ^ 2</p><p>　　paa = n ^ 2 / 52000000

105、0</p><p>　　pac = ((e - 0.5) ^ 2) / ((e - 1) ^ 2) '殘余廢氣收縮系數(shù) 暫時取的0.5</p><p>　　' pad = 1 - paa * pab * pac * (1 / (fa ^ 2))</p><p>　　't = 20 * (110 - 0.0125 * n)

106、/ (110 - 0.0125 * nn)</p><p>　　t = 20 't 進氣溫升 取的 20</p><p>　　pa = 0.9 * po * 10 '進氣壓力</p><p>　　yy = (tt + t) * pr / tr / (e * pa - pr)

107、 ' 殘余廢氣系數(shù) yy</p><p>　　'ta = (t + tt + yy * fa * tr * (pa / pr) ^ ((n - 1) / n)) / (1 + yy * fa) '進氣溫度</p><p>　　ta = (tt + t + yy * tr) / (1 + yy)

108、 '進氣溫度</p><p>　　nv = tt * pa * e * (e * pa - pr) / (tt + t) / (10 * po) / (e - 1) / e / pa '充氣系數(shù)</p><p>　　'=================================壓縮過程==================================<

109、;/p><p>　　'n1 = 1.46 - 0.05 * nn / n '平均壓縮多變指數(shù)</p><p>　　pc = Int(100 * (pa * e ^ (n1))) / 100 '壓縮終點壓力</p><p>　　tc = Int(10 * ta * e ^

110、(n1 - 1)) / 10 '壓縮終點溫度</p><p>　　'=================================燃燒過程==================================</p><p>　　lo = 1 / 0.21 * (gc / 12 + gh / 4 - g0 / 32)</p><

111、;p>　　m1 = a * lo: m2 = a * lo + gh / 4 + g0 / 32</p><p>　　u0 = m2 / m1</p><p>　　u = (u0 + yy) / (1 + yy) '實際分子變更系數(shù)</p><p>　　'khu = 58000 * (

112、1 - a) '化學損失</p><p><b>　　khu = 0</b></p><p>　　cv1 = (4.815 + 0.000415 * tc) * 4.1868</p><p>　　' If n < 2400 Then

113、 '-------------------- 熱量利用系數(shù)選取</p><p>　　' qq = 0.08 / 1300 * n + 0.74</p><p>　　' Else: qq = 0.88</p><p><b>　　'End If</b></p><p>　　q

114、q = Val(Text30.Text)</p><p>　　ccc = (qq * (hu - khu) / m1 / (1 + yy) + cv1 * tc) / u</p><p>　　aaa = (3.3 / a + 3.7) * 4.1868 / 10000 '柴油機</p><p>　　bbb = (4.8 + 2.2 / a)

115、 * 4.1868</p><p>　　tz = Int((-bbb + (bbb ^ 2 + 4 * aaa * ccc) ^ 0.5) / 2 / aaa) '燃燒終點溫度</p><p>　　' l8 = u * tz / tc '壓力升高比</p><p>　　yls

116、gb = Val(Text29.Text)</p><p>　　p = u * tz / ylsgb / tc '----柴油機預期膨脹比----</p><p>　　pz = Int(100 * (ylsgb * pc)) / 100 '最高燃燒壓力</p><p>　　'=

117、=================================膨脹======================================</p><p>　　'n2 = 1.2 + 0.03 * nn / n</p><p>　　pb = Int(100 * (pz / (e ^ n2))) / 100 '膨脹終點壓力</

118、p><p>　　tb = Int(tz / (e ^ (n2 - 1))) '膨脹終點溫度</p><p>　　pi1 = pc / (e - 1) * (ylsgb * p / (n2 - 1) * (1 - 1 / e ^ (n2 - 1)) - 1 / (n1 - 1) * (1 - 1 / e ^ (n1 - 1)))<