一 设计目的与性质
通过本课程设计，提高使用计算机编程和绘图水平，掌握运用热力发动机基本理论与设计方法对内燃机主要零部件进行设计的方法，为将来成为热力发动机的优秀科研与工程技术人员打下良好的基础。
二 已知参数
195柴油机，KW P e 82.8=，min /2000r n =，水冷，Kpa P me 4.650=，连杆重心位置3909.0/=A B L L (其中B L 指重心到连杆大头中心的距离，A L 指重心到连杆小头中心)的距离。
三 编制程序
1）由燃烧室内气体压强与曲轴转角关系图取点（取Y 轴等分点，大约60个点），利用MatlAB 求出气体压力Pa 与曲轴转角alfa 的拟合函数并作图。（拟合函数为分段函数，附录1：M 文件；附录2：拟合函数图像）
2）利用得到的拟合函数，根据动力学知识，运用C 语言编程绘制PH~alfa 、PC~alfa 、PN~alfa 、PT~alfa 、RB~alfa 、RO~alfa 曲线。（实际作图：气体压强Pa~alfa 、气体压力Pg~alfa 、惯性力Pj~alfa 、合力Pz~alfa 、活塞侧推力PH~alfa 、连杆推力PC~alfa 、法向力PN~alfa 、切向力PT~alfa 、曲柄销受力RB~alfa 、主轴承受力RO~alfa ）
四 连杆组零部件尺寸设计
1. 连杆的工作情况
连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起作往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起作旋转运动。因此，连杆体除了有上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆的基本载荷是拉伸和压缩。最大拉伸载荷出现在进气冲程开始的上止点附近。连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此在设计时首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。
2. 连杆材料选择含碳量为0.42%-0.47%的45号钢模锻，经调质处理，硬度为HB217-293。切口采用45°斜切口。
3. 主要尺寸及比例
D=95mm ，S=115mm ，查《柴油机设计手册》上册P503页，8-1表选取： λ=R/L=0.274，d/D=0.37，δ/d=0.057，d2/d1=1.23，D1/D=0.74，b1/d=0.97，b2/D1=0.54，l1/D1=1.28，d M /D=0.13，H/D=0.32，B/H=0.67，t/H=0.13 R---曲柄半径，L---连杆长度（即连杆大小头空中心距），d---衬套内径（活塞销直径），b1---衬套支撑长度（小头宽度），b---活塞销座间隔，d1---小头内孔直径，B---连杆杆身宽度，D1---连杆大头内孔直径，l1---连杆螺栓孔中心距，d M ---连杆螺栓直径，b2---连杆大头宽度 4. 连杆长度
连杆长度L 与λ有关，L=210mm ，R=57.5mm
5. 连杆小头
连杆小头主要尺寸为连杆衬套内径d 和小头宽度b1，b1取决于活塞销座间隔b 和销座与连杆小头的端面间隙Δ1，即b1=b-Δ1。 查表7-7，d=(0.28~0.42)D ，取d=0.37D=35mm
δ=(0.04~0.08)d ，取δ=0.057d=2mm ，小缸径柴油机一般取2~4mm 。 b1=(0.9~1.2)d ，取b1=0.97d=34mm 查表，连杆小头孔内径d1=39mm ， d2=1.2~1.4d1，取d2=1.23d1=48mm 6．连杆杆身
高速柴油机，连杆杆身采用工字型截面，工字型截面杆身尺寸参阅表8-1及图8-2选取。
H=0.32D=30mm ，B=0.67H=20mm ，t=0.13H=4mm 7．连杆大头
1）连杆大头尺寸主要取决于曲柄销直径D2、长度L2及连杆轴瓦厚度δ＇和连杆螺栓直径d M 。D2、L2、δ＇等尺寸由曲轴及轴承设计决定，d M 则根据强度要求设计。
2）连杆大头的最大横向尺寸要小于缸径。
3）连杆螺栓孔中心距一般为l1=(1.2~1.3)D1，取l1=1.28D1=90 4）连杆大头高度H1=(0.19~0.24)D1，H2=(0.41~0.58)D1
五 连杆的强度校核
1． 连杆小头
1）衬套最大装配过盈量mm 068.0=?
2）衬套温度过盈量 mm td t 034.039110)101108.1()(551'=???-?=?-=?--αα 3）由总过盈量产生的径向均布压力
26
2
22
262222'
2
22
22222t
/2581015.13.05.39.35
.39.3102.23.09.38.49.38.49.30034
.00068.01112121Δ +Δcm kgf E d d d d E d d d d d p =?????????????--++?+-++=??
???
???????--+++-+=
μμ 4）小头外表面由p 引起的应力
'
ασ=p d d d 2221212-=22
22
/10002589
.38.49.32cm kgf ≈?-?
5）活塞组的最大惯性力
'max
j P
=kgf R g G 457)274.01(0575.04.20981
.9395.1)1(22
'=+??=+λω 6）固定角c ?=120ο 7）小头平均半径 4
12d d r +==cm 175.24
9
.38.4=+
8）小头中心截面（ο0=?）上的弯矩
cm
kgf r P M c j ?=-??=-=84.9)0297.012000033.0(175.2457)0292.000033.0('max 0?
9）小头中心截面（ο0=?）上的法向力
kgf
P N c j 5.217)1200008.0572.0(457)0008.0572.0('max 0=?-?=-=?
10）小头固定截面（ο0=?）上的弯矩
cm kgf r P r N M M c c j c ?=-??--?+=---+=8.39)120cos 120(sin 175.24575.0)120cos 1(175.25.21784.9)
cos (sin 5.0)cos 1(0'max 002οο???
11）小头固定截面上的法向力 )cos (sin 5.0cos 'max 02c c j c P N N ???-+=kgf 2.204)120cos 120(sin 4575.0120cos 5.217=-??+?=οοο
12）小头的壁厚
h=cm d d 45.02
9.38.42
12=-=-
13）小头截面积 211206.34.3)9.38.4()(cm b d d F =?-=-= 14）衬套截面积 21'32.13.3)5.39.3()(cm b d d F =?-=-=
15）系数
82.032
.11015.106.3102.206
.3102.2666''=??+????=+=F E EF EF K 16）小头受拉时固定截面处外表面应力
2
122/43645
.04.31
2.20482.0)45.0175.22(45.045
.0175.268.3921
)2(62cm kgf h b KN h r h h
r M aj =??
???
???
?++?+???=????
???
+++=σ
17）小头承受的最大压缩力
kgf
P
D p P j Z
c 53494574
5.814.3824
2
'
max
2
=-??=+=π
18）辅助参数
00325.00012.00
=-=c
c P N r
P M
19）小头受压时中央截面上的弯矩0M 和法向力0N
kgf
P N cm kgf r P M c c 4.175********.000325.014175.253490012.00012.000=?==?=??-=-=
20）小头固定截面处)(c ??=的)(?f 值 013.0)(=c f ?
21）小头受压时固定截面处的弯矩2M 和法向力2N
kgf
N f P N cm
kgf f r P r N M M c c c c c c 8.60120cos 4.17013.05349cos )(2.108013.0175.25349)120cos 1(175.24.1714)()cos 1(02002=+?=+?=?-=??--??+-=?--+=οο????
22）小头受压时固定截面处外表面应力
2
122/91545
.04.31
8.6082.0)45.0175.22(45.045
.0175.26)2.108(21
)2(62cm kgf h b KN h r h h
r M ac -=??
??
???
?++?+??-?=??????
+++=σ
23）材料机械性能
查表 45钢101112)6.1~4.1(,)9.0~7.0(,)55.0~45.0(,/60----====σσσσσσσz B B cm kgf 取，202121/45305.1,/24308.0,/306.05.0cm kgf cm kgf cm kgf z =?==?==?=--σσσ 24）角系数
33.045
45
30220
1=-?=
-=
-σσσψσ 25）在固定角c ?截面的外表面处应力幅a σ和平均应力m σ
2
'
2
/5.7802
10002)915(436)2(21/5,6752)
915(436)(21cm kgf cm kgf a ac aj m ac aj a =?+-+=++==--=
-=σσσσσσσ 26）小头安全系数n
5.15.76033.05
.05
.6752400"1=?+=
+=
-m a
z n σψεσσσσ
27）小头截面的惯性矩
43310258.012
45.04.312cm h b J =?==
28）小头横向直径减小量
cm EJ
d P c m j 000594.00258
.0102.210)90120(35.445710)90(662
362
3'max 1=???-?=-=
ο?δ 2． 连杆杆身
29）杆身中间截面处最大拉伸力j P 及最大压缩力c P
kgf
P D
p P kgf
R g G G P j z
c j 51566504
5
.914.3824650)274.01(0575.04.20981.96.0395.1)1(2
22
2'=-??
=+==+?????? ??+=++=πλω
30）由j P 引起的拉应力j σ 2/21405
.3650
cm kgf F
P j j ==
=
σ 31）杆身中间截面的惯性矩x J 和y J
[][]
[][]
4
33334333368.04.08.12)8.18.2(121)(12187.28.1)4.02(8.22121)(121cm ht B h H J cm h t B BH J y x =?+?-=+-==?--?=--=
32）由c P 引起的合成应力1σ和2σ
22
2'22
2
21/1850515668
.046.1500035.005.351564/1960515687
.22100035.005.35156cm kgf P J l C F P cm kgf P J l C F P c y c c x c =???+=+=
=??+=+=σσ
33）杆身中间截面在摆动平面内的应力幅ax σ和平均应力mx σ
2
12
1/8732
)214(19602/10872
)
214(19602cm kgf cm kgf j mx
j
ax =-+=+==--=
-=σσσσσσ
34）在垂直于摆动平面内的应力幅ay σ和平均应力my σ
2
22
2/8182
)214(18502/10322
)
214(18502cm kgf cm kgf j my
j
ay =-+=+==--=
-=σσσσσσ
35）杆身中间截面在摆动平面内的安全系数
x n =
14.187333.06
.01087
2400"1=?+=
+-m ax
z σψεσσσσ
36）杆身中间截面在垂直于摆动平面内的安全系数
y n =
21.181833.06
.01032
2400"
1=?+=
+-my
ay z σψεσσσσ
3． 连杆大头
37）大头盖截面所受惯性力
kgf
R
g G G g G G P j 8800575.04.20981.99.0)274.01(81.9995
.1)1(22
32'"max
=????????++=??
????-+++=ωλ 38）大头盖截面的重心坐标c y
cm F
y F y i
i
c
55.08
.06.027.08.3)7.028.0(6.08.0227.07.08.3=??+????
???+??+?
?=
=
∑∑ 39）大头盖截面的惯性矩
422332
56.0)55.028.07.0(8.06.02)27.055.0(8.37.08.0126.027.028.3cm r F J J i i i =-+???+-??+??+?=
+=∑∑
40）大头盖计算截面的抗弯断面模数
3max
58.055
.05.156.0cm y J Z =-==
41）轴瓦计算截面的惯性矩
433''
0039.025.0312
112cm b J =??==δ
42）大头盖中央截面上的应力
2''"max /39075.062.34
.056.00039.0158.09023.08804.01023.0cm kgf F F J J Z l P j =?????
???????++
??? ??+??=??????
????????++???? ??+=σ
43）大头横向直径减小值
()
cm J J E l P j 0014.0)0039.056.0(10298800024.00024.063
'3
"max 1=+???=+=
δ
附录1：M文件内容
x1=[0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 238 254 260 280 296];
y1=[0.09 0.11 0.09 0.095 0.09 0.1 0.1 0.099 0.1 0.105 0.15 0.2 0.25 0.25 0.5];
x2=[296 314 322 328 332 338 342 344 348 352 356 358];
y2=[0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6];
x3=[358 360 362 364 366 370 376 376 380 382 384];
y3=[6 6.5 7 7.5 8 8.5 8.8 8.8 8.5 8 7.5];
x4=[384 386 390 392 395 398 400 404 409 414 420 428 440];
y4=[7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5];
x5=[440 460 480 500 520 540 550 556 568 580 588 600 628 660 680 700 720]; y5=[1.5 1.1 0.8 0.66 0.53 0.33 0.25 0.2 0.155 0.165 0.15 0.123 0.10 0.075 0.09 0.088 0.09];
p1=polyfit(x1,y1,3); %拟合函数
p2=polyfit(x2,y2,2);
p3=polyfit(x3,y3,2);
p4=polyfit(x4,y4,2);
p5=polyfit(x5,y5,3);
xi1=0:.1:296; %绘图函数自变量范围
xi2=296:.1:358;
xi3=358:.1:384;
xi4=384:.1:440;
xi5=440:.1:720;
yi1=polyval(p1,xi1); %求给定自变量数值所对应的函数值
yi2=polyval(p2,xi2);
yi3=polyval(p3,xi3);
yi4=polyval(p4,xi4);
yi5=polyval(p5,xi5);
clf;
plot(x1,y1,'-ob',xi1,yi1,'-r',x2,y2,'-ob',xi2,yi2,'-r',x3,y3,'-ob',xi3,yi3,'-r',x4,y4,'-ob',x i4,yi4,'-r',x5,y5,'-ob',xi5,yi5,'-r'); %绘图
xlabel('α');
ylabel('Pg（MPa）');
title('气体压力-曲轴转角')
legend('原始点连线','拟合曲线')
%显示为常见形式可用y=plot2str(拟合函数，’x’)
附录2：拟合函数图像
附录3：C程序
#include
#include
#include
#include
#include
#define PI 3.1415926
#define n 180
void fig(float *p,int yo,float bs,char *tex1,char
*tex2)
{char str[10]; int i,t,j=0,k;
int gdriver=DETECT, gmode;
initgraph(&gdriver, &gmode, "D:\\TC\\BGI");
setviewport(20,10,620,470,1);
setbkcolor(0); setcolor(15);
cleardevice();
rectangle(20,420,600,20);
for(i=20;i<=560;i=i+3)
{ t=(i-20)/3; itoa(t*4,str,10);
if(t%10==0)
{line(i,420,i,405); outtextxy(i,430,str);}
else if(t%2==0) line(i,420,i,410);} line(20,20+(10-yo)*40,560,20+(10-yo)*40);
for(j=9;j>=0;j--)
line(20,20+40*j,30,20+40*j);
for(i=-yo+1,k=9;k>0;k--,i++)
{itoa(i,str,10); outtextxy(0,20+k*40,str);}
outtextxy(270,440,tex1); settextstyle(0,1,1); outtextxy(40,50,tex2);
for(k=0;k<=180;k++)
{circle(20+3*k,20+(10-yo)*40-p[k]*40*bs,2);
floodfill(20+3*k,20+(10-yo)*40-p[k]*40*bs,W HITE);}
moveto(20,20+(10-yo)*40-p[1]*40*bs);
for(k=1;k<180;k++)
lineto(20+3*k,20+(10-yo)*40-p[k]*40*bs);
getch();
}
float compute_Pa(float i)
{float Pa1;
if(i>=0&&i<296)
Pa1=6.5577e-8*(i*i*i)-2.1345e-5*(i*i)+0.00176 56*i+0.07249;
else if(i>=296&&i<358)
Pa1=0.0013277*(i*i)-0.77972*i+114.9415;
else if(i>=358&&i<384)
Pa1=-0.01131*(i*i)+8.4611*i-1573.7145;
else if(i>=384&&i<440)
Pa1=0.001735*(i*i)-1.5354*i+341.2275;
else
Pa1=-1.1661e-007*(i*i*i)+0.00023465*(i*i)-0.1 5717*i+ 35.1297;
return Pa1;
}
main()
{float
wmg=209.4395,Di=0.095,r=0.0574,mj=1.995,lmd =0.27333,mcb=1.535,mr=3.3;
float bea ,Prb,Pr;
int j,k,m=4;
float i; float
PH[n],PC[n],PN[n],PT[n],RB[n],RO[n];
float Pz[n],Pg[n],Pj[n],Pa[n];
printf("\n\nThis Program is used for Data Processing of Internal Combustion Engine Design\n\n\n");
int num=80;while(num!=0){printf("*");num--;} printf("\n\n");
printf("Author : Li Qingpeng
");printf("Date : 2009-11-26 \n\n\n");
printf("The variable value is:\n\n");
printf("alfa Pa Pg Pj Pz PH PC PN PT RB RO\n");
for(i=0,k=0;k<=n;i=i+m,k++)
{ Pa[k]=compute_Pa(i);
Pg[k]=0.25*PI*Di*Di*(Pa[k]-0.1)*1000000; Pj[k]=-mj*(Di/2)*wmg*wmg*(cos(i*PI/180)+lmd*c os(2*i*PI/180));
Pz[k]=Pg[k]+Pj[k];
bea=asin(lmd*sin(i*PI/180));
PH[k]=Pz[k]*tan(bea); PC[k]=Pz[k]/cos(bea);
PN[k]=Pz[k]*cos(i*PI/180+bea)/cos(bea);
PT[k]=Pz[k]*sin(i*PI/180+bea)/cos(bea);
Prb=mcb*r*wmg*wmg;
Pr=(mr+mcb)*r*wmg*wmg;
RB[k]=sqrt(PT[k]*PT[k]+(PN[k]-Prb)*(PN[k]-Prb));
RO[k]=sqrt(PT[k]*PT[k]+(PN[k]-Pr)*(PN[k]-Pr));
if(k%22==0) {printf("input enter to go on:\n");getch();}
printf("%3.0f %8.2f %8.2f %10.2f %10.2f %10.2f %10.2f %10.2f\n",i,Pa[k],PH[k],PC[k],PN[k],PT[k],RB[k] ,RO[k]);
}
printf("\n"); printf("Figure:\n\n"); printf("Pa Pg Pj Pz PH PC PN PT RB RO\n");
printf("input Enter to show:\n"); getch();
fig(&Pa[0],1,1,"Figure-1 Pa=f(alfa)","Pa(Mpa)");fig(&Pg[0],2,0.0001,"Figure-2
Pg=f(alfa)","Pg(X10^4N)");
fig(&Pj[0],6,0.001,"Figure-3 Pj=f(alfa)","Pj(KN)");fig(&Pz[0],3,0.0001,"Figure-4
Pz=f(alfa)","Pz(X10^4N)");
fig(&PH[0],4,0.001,"Figure-5 PH=f(alfa)","PH(KN)");fig(&PC[0],3,0.0001,"Figure-6
PC=f(alfa)","PC(X10^4N)");
fig(&PN[0],3,0.0001,"Figure-7 PN=f(alfa)","PN(X10^4N)");fig(&PT[0],4,0.0001,"Figure-8
PT=f(alfa)","PT(X10^4N)");
fig(&RB[0],2,0.0001,"Figure-9 RB=f(alfa)","RB(X10^4N)");fig(&RO[0],2,0.0001,"Figure-10
RO=f(alfa)","RO(X10^4N)");
closegraph();
printf("The figure show takes over.\n\n\n"); printf("Input Enter to get out.\n\n\n"); getch();
}
曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分。在作功冲程中，它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、由曲轴旋转运动转变为机械能，对外输出动力；在其它冲程中，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。机体组包括：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳；活塞连杆组包括：活塞、活塞环、活塞销、连杆；曲轴飞轮组包括：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴。 活塞连杆组检测注意事项 1.拆卸注意事项 ①拆卸前应清除外部灰尘，仔细观察并记清各拆卸件的位置和记号。 ②抽出活塞连杆组前，缸套上部的积炭台阶必须刮除，以免损坏活塞和活塞环。 ③取活塞连杆组时，可用木棒直接推出。活塞连杆组抽出后，应立即把连杆盖、瓦片和连杆螺栓按原位装复。 ⑤拆下的活塞环应按顺次放好。气缸垫和纸垫应妥善保管。 检测项目：三间隙，包括两道气环和油环，群部直径，包括两个方向的。记录好使用的工具类型及大小，且记录好测量的数据，写进实训报告。 2.安装注意事项 ①安装前必须将零件清洗干净，检查配合间隙，进行技术鉴定。对不符合技术要求的零件必须修理或更换。 ②活塞顶部的涡流室凹坑和连杆小端的润滑油孔应同在一方，且必须向上。 ④安装活塞环时，注意不要刮伤活塞和折断活塞环。镀铬环应装在第1道环槽里。第2、3道气环内缘有切槽的，应使切槽向上；外缘有切槽的，应使切槽向下。油环外缘上的倒角应向上。 活塞连杆组在装入气缸前，应在活塞和缸套表面涂一层新鲜机油。装入时，应使活塞环的开口相互错开120°，活塞销孔处，避开活塞承受侧压力最大的位置。活塞环装入缸套时应使用专用工具（铁皮制的夹圈）。 ⑤经过使用的左、右主轴承不准调换，上、下连杆瓦不可错装。连杆瓦压入瓦座后应有一定紧度，并略高于瓦座平面。
. 摘要 以桑塔纳2000AJR型发动机为例，基于相关参数对发动机曲柄滑块机构主要零部件进行结构设计计算，同时进行强度、刚度等方面的校核，并进行相关力学分析和机构运动仿真分析，以达到良好的生产经济效益。 目前国外对发动机曲柄连杆机构的动力学分析的方法很多，而且已经完善和成熟，但仍缺乏一种基于良好生产效益、经济效益上的综合性分析，本次设计在清晰、全面剖析的基础上，有机地将各研究模块联系起来，达到既简便又清晰的设计目的，力求为发动机曲柄滑块机构的设计提供一种综合全面的思路。 分析研究的主要模块分为以下三个部分：第一，对发动机曲柄滑块机构进行力学分析，着重分析活塞的位移、速度、加速度以及工质的作用力和机构的惯性力；第二，进行曲柄滑块机构活塞组、连杆组以及曲轴的结构设计，并对其强度和刚度进行校核；第三，应用Pro∕Engineer 建立曲柄滑块机构主要零部件的几何模型，并利用Pro/Mechanism进行机构仿真。 关键词：发动机；曲柄滑块机构；力学分析；机构仿真
目录 第一章绪论 (1) 1.1国外发展现状 (1) 1.2研究的主要容 (1) 第二章总体方案的设计 (2) 2.1原始参数的选定 (2) 2.2原理性方案设计 (2) 2.3 结构的设计 (3) 2.4 确定设计方案 (3) 第三章中心曲柄连杆机构的设计 (5) 3.1 气缸的作用力分析 (5) 3.2 惯性力的计算 (5) 第四章活塞以及连杆组件的设计 (8) 4.1 设计活塞组件 (8) 4.2 设计活塞销 (9) 4.3 活塞销座 (9) 4.4 连杆的设计 (9) 第五章曲轴的设计 (11) 5.1 曲轴的材料的选择 (11) 5.2 确定曲轴的主要尺寸和结构细节 (11) 第六章曲柄连杆机构的创建 (13)
活塞连杆组试题库 一、填空题 1．活塞连杆组由（活塞）、（活塞环）、（活塞销）、（连杆）等组成。 2．活塞环包括（气环）、（油环）两种。 3．在安装气环时，各个气环的切口应该（错开）。 4．油环分为（普通油环）和组合油环两种，组合油环一般由（刮油片）和（胀簧）组成。 5．在安装扭曲环时，应将其内圈切槽向（上），外圈切槽向（下），不能装反。 6．活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的配合，一般都采用（全浮式）配合。 7．连杆由（大头）、（杆身）和（小头）三部分组成。 二、单项单选题 1.活塞的最大磨损部位是（）。A A.活塞环槽 B.活塞销座孔 C.活塞裙部 2.发动机大修时，活塞销应选用（）。B A.加大一级活塞销 B.与活塞同级别的活塞销 C.标准活塞销 3.活塞销与座孔试配合格的要求是（）。B A.以手掌之力能把活塞销推入销座孔的1/4，接触面积达75％以上 B.以手掌之力能把活塞销推入销座孔1/2～2/3，接触面积达75％以上 C.以手掌之力能把活塞销全部推入销座孔，接触面积达75％以上 4.活塞环漏光度检验时，同一活塞环上漏光弧长所对应的圆心角总和不得超过（B ）。 A.25° B.45° C.90° 5.造成连杆弯、扭变形的主要原因是（）。C A.曲轴弯曲 B.装配不当 C.发动机超负荷和爆燃
6.外圆切槽的扭曲环安装时切槽（）。A A、向上 B、向下 7. 活塞在工作状态下发生椭圆变形，其长轴在（）。A A．垂直与活塞销座轴线方向 B．平行与活塞销座轴线方向 C．没有什么具体规律 8. 活塞在制造中，其头部有一定的锥度，主要是由于（）。C A．节省材料 B．减小往复运动的惯性力 C．活塞在工作中受热不均匀 9. 扭曲环之所以会扭曲，是因为（）。B A．加工成扭曲的 B．环断面不对称 C．摩擦力的作用 10. 连杆大头做成分开式的目的是（）。B A．便于加工 B．便于安装 C．便于定位 11. 为了保护活塞裙部表面，加速磨合，在活塞裙部较多采用的措施是（C ）。 A．涂润滑 B．喷油润滑 C．镀锡 D．镀铬 12. 同一台发动机必须选用同一厂牌活塞的原因是要保证（）。C A．相同修理尺寸 B．相同组别 C．相同的尺寸和形位误差 D．相同的膨胀系数 13. 活塞环背隙过小，将会造成（）。A A．气缸和活塞磨损加剧 B．背压增大 C．气缸密封性降低 14. 活塞销与销座选配的最好方法是（）。C A．用量具测量 B．用手掌力击试
发动机曲轴连杆实习报告范文 实习是大学进入社会前理论与实际结合的最好的锻炼机会，也是大学生到从业者一个非常好的过度阶段，更是大学生培养自身工作能力的磨刀石，作为一名刚刚从学校毕业的大学生，能否在实习过程中掌握好实习内容，培养好工作能力，显的尤为重要。 发动机曲轴连杆实习报告一 今日实习目的地：南车柴油机二分厂 实习车间：曲轴加工车间 在王工的带领下，进入了曲轴加工车间，首先，向我们介绍了曲轴的用途，以及各个部位特点，如何加工而成、 曲轴是活塞式发动机中最重要、承受负荷最大的零件之一。其主要功用是将活塞的往复运动通过连杆变成回转运动，即把燃料燃烧的爆发力通过活塞、连杆转变成扭矩输送出去做功，同时还带动发动机本身的配气机构和相关系统工作 曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机);V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有
两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。曲轴的形状和曲拐相对位置(即曲拐的布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。 轴典型加工工艺 曲轴的典型加工过程如下 铣端面打中心孔粗精车所有主轴颈及周轴颈铣角向定位面粗精车所有连杆颈粗磨第四主轴颈 车平衡块钻直斜油孔半精磨 1、主轴径7车铣割滚压精磨所有主轴颈及周轴颈淬火回火探伤精磨第四主轴颈喷丸钻工艺孔 两端孔的加工精磨所有连杆颈动平衡抛光所有轴颈清洗防锈 铣键槽 曲轴加工第一工序铣端面、钻中心孔。通常以两端主轴颈的外圆表面和中间主轴颈的轴肩为粗基准，这样钻出的中心孔可保证曲轴加工时径向和轴向余量均匀。 径向定位主要以中心线为基准，还可以两端主轴颈外圆为精基准。轴向定位用曲轴一段的端面或轴肩。角度定位一般用法兰盘端面上的定位销孔或曲柄臂上铣出的定位平台。采用不同的加工工艺方法和设备，定位基准的选用亦有不同。
第一章内燃机设计总论 1、内燃机主要设计指标有哪些？动力性指标、经济性指标、紧凑性指标、可靠性与耐久性指标、适应性指标、运转性能指标、低公害指标。 2、内燃机的动力性指标有哪些？标定功率，标定转速，活塞平均速度，平均有效压力及扭矩 3、经济性指标有哪些？生产成本,运转中的消耗,以及维修费用等，燃油消耗率作为主要指标。 4、内燃机设计工作中的“三化”？产品系列化，零部件通用化，零件设计标准化。 5、内燃机主要结构参数有哪些？内燃机的主要结构参数，是指决定内燃机总体尺寸的参数，这些参数为：活塞行程S与气缸直径D的比值S/D；曲柄半径R与连杆长度L的比值λ，λ=R/L；气缸中心距L0与气径直径D的比值L0/D；对于V型内燃机还包括气缸夹角γ。 6、活塞行程与气缸直径的比值活塞行程S与气缸直径D的比值S/D，是决定内燃机设计的基本条件，由此即可确定气缸直径D及活塞行程S这两个主要参数。同一气缸容积的值，可以由不同的活塞行程与气缸直径组合而成。要正确确定出活塞行程和气缸直径值，必须正确确定S/D值。 7、曲柄半径R与连杆长度L的比值λ曲柄半径R与连杆L的比值λ是决定内燃机连杆长度L的一个结构参数。在确定参数λ之后，即可决定连杆长度的大小。 8、分析曲柄半径R与连杆长度L的比值λ对内燃机结构的影响对于单列式内燃机，λ值越大，连杆长度越短，D、S相同的条件下，内燃机的高度或宽度也越小，可是内燃机的外形尺寸减小，重量减轻。同时，连杆缩短后，使连杆杆身具有较大的刚度和强度。虽然由于λ加大，使往复运动质量的加速度和连杆摆角也加大，但因连杆重量减轻，往复惯性力与侧压力并没有什么增加。所以在设计时，为了尽可能缩小内燃机的外形尺寸和减轻重量，一般尽可能选取较大的 值，以使连杆的长度尽量短一些。 9、连杆长度的缩短，受到什么条件的限制：（1）活塞在下止点时，裙部不应与平衡重相碰。（2）活塞在上止点时，曲柄臂不应与气缸套下部相碰。（3）连杆在气缸套内摆动时，连杆杆身不应与气缸套下部相碰。 10、气缸中心距Lo与气缸直径D的比值Lo/D Lo/D是决定内燃机长度的主要参数 第二章内燃机曲柄连杆机构 1、作用在曲柄连杆机构上的力运动质量产生的惯性力和作用在活塞上的气体力，这些力随着曲柄转角的不同而变化，在稳定情况下，曲柄每转二周为一个变化周期，实际上，内燃机的工况是不断变化的，因此作用在曲柄连杆机构上的力和力矩也是在不断变化的。通常在动力学分析中，只计算标定工况下的作用力和力矩。并认为曲柄是作等速旋转运动。 2、进行内燃机的动力学计算的步骤 在进行动力学计算之前，必须根据实测的示功图或对工作过程的循环模拟计算来确定气体作用力的变化情况再根据运动学求出的各运动件的加速度，由此求出惯性力的变化情况，从而得到总的作用力及力矩，在此基础上，进一步分析这些力和力矩对内燃机平衡与振动的影响。
1、旋转曲轴，使所有的活塞在气缸筒内保持同一高度，用铲刀清洁气缸体上平 面 2、将指定活塞连杆旋转到上止点位置，检查连杆是否有明显弯曲现象，检查活 塞连杆组的序号是否与气缸体上的序号一致。 3、将指定活塞连杆旋转到下止点位置，用抹布清洁气缸（口述有无缸肩和积炭）。 4、翻转台架，使油底壳位置向上。 5、检查或设置装配标记（如果无原车标记，用记号笔在连杆和连杆轴承盖上做 记号）。 6、用指针式扭力扳手和14#套筒分2次旋松连杆螺母，手旋并取下螺母。 7、用橡胶锤轻敲连杆螺栓，取出连杆盖（注意连杆轴承不要掉落），同时取下下 盖上的连杆轴承。
8、套上连杆螺栓保护套 9、用榔头柄在合适的位置推出连杆活塞组（用左手在缸体上平面处扶持住）。 10、取下连杆螺栓上的护套，取下连杆和连杆轴承盖上的连杆轴承，并按顺 序摆放。 11、使用活塞环扩张器拆下两道压缩环，用手拆下组合油环，用铲刀清理活塞顶 面积炭。 12、用抹布清洁： 活塞连杆、活塞环、连杆轴承（两片，并注意原来的安装位置摆放）连杆轴承盖、连杆螺母、气缸筒和连杆轴颈。 13、用压缩空气吹净上述清洗零件。 14、目视检测： 气缸体无垂直划痕；活塞有无损伤；连杆轴颈和连杆轴承无麻点、划痕和损伤；活塞销状况 15、测量活塞环侧隙： 清洁塞尺，用塞尺测量活塞环与相应环槽的侧壁的间隙,边滚动边测量(3点位置), 第一道气环：0.040~0.080mm 第二道气环：0.030~0.070mm 结论：如果测量间隙超过标准,则更换活塞。
16、测量活塞环端隙： 用钢直尺或是游标卡尺的深度尺测量活塞高度（50.00mm ）,将第一道（或第二道）气环放入相应气缸，用活塞将活塞环推入气缸（可以用钢直尺借用活塞销平面处测量，此时的距离为47mm），取出活塞，用钢直尺再次检查推入深度应为97mm。清洁塞尺，测量端隙。 第一道气环：0.250~0.450mm(使用极限:1.05mm) 第二道气环：0.350~0.600mm(使用极限:1.20mm) 油环:0.150~0.500mm(使用极限:1.10mm) 结论：如果端隙超过使用极限,更换活塞环, 如果使用新活塞环，端隙超过最大值,重新镗削所有4个气缸或更换气缸体。 17、检查连杆螺栓： 把螺帽装到连杆螺栓上，检查能用手容易地将螺帽拧到底，如果螺帽转动困难，用游标卡尺测量螺栓外径（在距离螺栓底面15mm处测量） 标准外径: 0.860 - 9.000 mm 最大外径: 8.60 mm 结论：如果外侧的直径小于最小值，一起更换连杆螺栓和螺母。
机械原理课程设计指导书 四冲程内燃机设计 一．设计任务 1.机构设计 根据行程速比系数K及已知尺寸确定机构的主要尺寸，并绘制机构运动简图1张（A4）。 2.运动分析 图解求出连杆机构的位置、速度与加速度，绘制滑块的位移、速度与加速度曲线，完成运动分析图1张（A2）。 3.动态静力分析 通过计算和图解，求出机构中各运动副的约束反力及应加于曲柄OA的平衡M（每人负责完成5～6个位置），完成动态静力分析图1张（A1）。 力矩 b 4.计算并画出力矩变化曲线图1张（A3方格纸）。 5.计算飞轮转动惯量F J。 6.计算发动机功率。 7.用图解法设计进、排气凸轮，完成凸轮设计图1张（A3）。 8.绘制内燃机的工作循环图1张（A4）。 9.完成设计说明书（约20页）。 ●分组及组内数据见附表1； ●示功图见附表2； ●组内成员分功见附表3； ●课程设计进程表见附表4； ●四冲程内燃机中运动简图见附图1。
二．设计步骤及注意问题 1. 确定初始数据 根据分组情况（附表1），查出设计初始数据。 活塞行程 H = （mm ） 活塞直径 D= （mm ） 活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e= （mm ） 行程速比系数 K= 连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = （mm ） 曲柄重量 1Q = （N ） 连杆重量 2Q = （N ） 活塞重量 3Q = （N ） 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= （m 2m ） 曲柄的转速 n 1= （rpm ） 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]= 曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l =OA l （mm ） 开放提前角： 进气门：-10°；排气门： -32° 齿轮参数： m =3.5（mm ）； α=20°；a h *=1；25.0*=C 2Z =' 2Z =14； 3Z ='3Z =72 ；1Z =36
毕业设计（论文）外文文献翻译 文献、资料中文题目：发动机活塞连杆组—活塞详解 文献、资料英文题目： 文献、资料来源： 文献、资料发表（出版）日期： 院（部）： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 翻译日期： 2017.02.14
The machine piston connecting rod set- detailed exposition of piston The piston connecting rod set is composed of the piston, piston wreath, piston pin, connecting rod, connecting rod axle bush, etc. Ⅰ. effect: The effect of the piston is to bear the air pressure, and pass to connecting rod to drive the bent axle to revolve through connecting rod axle bush, the piston coping is still a part of the burning room. The work condition: Piston works under the condition of heat, high pressure, high speed, and bad lubrication .Piston directly contacts with the heat air. The temperature can amount to above 2500 Ks in a moment .The piston is heated severely, but the condition of spreading the hot is bad .So while the piston works, the temperature is very high and the coping is up to the 600-700 Ks: And the temperature distributes asymmetrically; The piston coping bears great air pressure, especially the pressure is greatest in the route of doing
第二章：曲柄连杆机构受力分析 2-1写出中心曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式，并说出位移、速度和加速度的用途。答：X = r[(1-cosα)+ λ/4(1-cos2α)] = XⅠ+XⅡ; V = rω(sinα+sin2α*λ/2) = vⅠ+vⅡ; a = rω2(cosα+λcos2α) = aⅠ+aⅡ; 用途：1）活塞位移用于P-φ示功图与P-V示功图的转换，气门干涉的校验及动力计算；2）活塞速度用于计算活塞平均速度Vm= =18 m/s，用于判断强化程度及计算功率，计算最大素的Vmax，评价汽缸的磨损；3）活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行平衡分析及动力计算。 2-2气压力P g和往复惯性力P j的对外表现是什么？有什么不同？ 答：气压力Fg的对外表现为输出转矩，而Fj的对外表现为有自由力产生使发动机产生的纵向振动。不同：除了上述两点，还有 ?Fjmax < Fgmax ?Fj总是存在，但在一个周期其正负值相互抵消，做功为零；Fg是脉冲性，一个周期只有一个峰值。 2-3 解：连杆力：；侧向力：； 曲柄切向力：；径向力：； 证明：输出力矩：； 翻倒力矩： ==. 所以翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。 2-4 解：1，假设每一缸转矩都一样，是均匀的，仅仅是工作时刻即相位不同。 如果第一缸的转矩为，则第二缸的转矩为，； 第一主轴颈所受转矩； 第二主轴颈所受转矩； 第三主轴颈所受转矩； 第四主轴颈所受转矩； 2， 2.5 当连杆轴颈和连杆轴承承受负荷是，坐标系应该固定在哪个零件上? 2.6 轴颈负荷与轴承负荷有什么关系？
互为反作用力关系 2.7 什么叫做自由力？ 答 2.8提高转矩均匀性的措施？ 答 1，增加气缸数 2，点火要均匀 3，按质量公差带分组 4，增加飞轮惯量 2.9 3. 为什么说连杆轴颈负荷大于主轴颈负荷？ 答主轴径主要承受往复惯性力和气压力，曲轴一般动平衡，旋转惯性力较小，主轴径较短弯曲应力也较小，连杆轴径要承受连杆传来的往复惯性力和气压力，还要承受连杆及曲柄销的旋转惯性力。 2.10 连杆的当量质量换算原理表达式 2.11 从设计的角度出发说明什么是动力计算，以及计算出那些结果 答为了进行零件强度的计算，轴承负荷计算和输出转矩计算，曲柄连杆机构中力的计算是必不可少的。 1合成力 2 侧向力 3 连杆力 4 切向力 5 径向力 6 单杠转矩 7 翻倒力矩 2010-12-08 第三章：燃机的平衡 3-1四冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。 答：解：点火间隔角为 A= =180° （1）作曲柄图和轴测图，假设缸心距为a。 一阶曲柄图二阶曲柄图轴测图
活塞连杆组教案 一、教学内容分析 本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，掌握了发动机活塞连杆组的结构、作用和工作过程，学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握活塞连杆组的组成、作用、工作过程； 2、掌握活塞的结构和作用。 3、掌握活塞环的分类和作用； 4、理解活塞销的两种安装方式； 5、掌握连杆的作用和结构。 过程与方法： 通过这节课的学习，同学们将了解活塞连杆组的组成和作用，和各部分的主要作用。在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对活塞连杆组知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解活塞连杆组和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：活塞连杆组的组成、作用、工作过程； 活塞的结构和作用； 飞活塞环的分类和作用。 2、教学难点：活塞销的两种安装方式。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1课时 六、教学过程： 活塞连杆组 复习旧课：回顾曲柄连杆机构的组成部分，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图： 1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾曲柄连杆机构的有关知识，将有利于学生对活塞连杆组成这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、活塞连杆组 1、观看活塞连杆组相关视频。 学生带着问题观看相关视频，问题如下： （1）、同学们从视频中看到了什么？ （2）、活塞连杆组的作用和组成是什么?
新乡职业技术学院 教案 （2015~2016学年第一学期） 课程汽车发动机构造与维修系（部）汽车技术系 教师梁强
汽车发动机构造与维修教案第 1 页
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〖组织教学〗 1、统计考勤，整理工作衣； 2、复习提问： 1）曲柄连杆机构的作用？ 2）曲柄连杆机构的组成？ 〖导入任务〗 发动机做为汽车的动力核心，承担着产生及输出动力的作用。那么，发动机的动力核心，又是什么呐？——“活塞连杆组”。 任务2 活塞连杆组的拆装 〖任务分析〗 活塞连杆组的拆装是发动机大修、发动机进水、发动机严重烧机油的时候必须要做的维修作业项目，也是考技能操作考试中重点考查项目。 〖知识拓展〗 一、工具的使用 实物演示 情境式教学，启 发引导学生思 考： 活塞连杆组的 组成？ 教师引出 学习目的及重 点、难点 多媒体演示 启发学生思考： 活塞连杆组有 部分组成？哪 些知识已学 过？哪些是新 准备工具静 心上课 结合生活实 际，积极思考 踊跃回答 同学间互相 交流讨论，共 同分析
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1、扭力扳手的使用 使用的方法： 拆装时用一只手把住套筒，另一只手握紧扭力扳手手柄往身边扳转。禁止往外推，以免滑脱而损伤身体；注意事项： ?拧紧螺栓螺母时，不能用力过猛，以免损坏螺纹；?禁止使用无刻度盘或刻度线不清的扭力扳手； ?拆装时，禁止在扭力扳手的手柄上再加套管或用锤子锤击； ?扭力扳手使用前后应擦净油污，轻拿轻放； 2、活塞压缩器的使用多媒体演示 启发教学： 扭力扳手的使 用方法？注意 事项有哪些？ 实物操作展示 启发引导： 分析扭力扳手 使用的要点？ 结合所学知 识发挥空间 想象 学生交流可 以充分发挥 每个同学的 学习积极性， 提高学习兴 趣
第一章内燃机设计总论 一、开发设计组成 答：1、产品开发计划阶段；2、设计实施阶段；3、产品试制检验阶段； 4、改进与处理阶段。 二、三化要求 答：1、产品系列化； 2、零部件通用化； 3、零件设计标准化。 三、汽油机的优点 答：1、空气利用率高，升功率高。 2、零部件强度要求较低，制造成本低。 3、低温起动性好，加速性好，工作柔和，噪声较小。 4、升功率高，最高燃烧压力低，机构轻巧，比质量小。 5、不冒黑烟，颗粒排放少。 柴油机的优点： 1、燃料经济性好。 2、工作可靠，耐久性好。 3、通过增压和扩缸，增加攻略。 4、防火安全性好。 5、CO和HC的排放比汽油机少。 四、内燃机评定参数 答：1、强化指标。平均有效压力Pme和活塞平均速度Vm的乘积。 2、比质量m/Pe。单位：kg/kW。工作过程的强化程度和结构设计的完善程度。 3、升功率kW/L。发动机工作的完善性。 五、气缸直径D和汽缸数Z 答： 气缸直径改变之后，除估算功率、转矩外，活塞直径、气门直径、气门最大升 程要重新确定，活塞环要重新选配，曲轴平衡要重新计算，要进行曲柄连杆机构动力计算和扭振计算，要进行压缩比验算、燃烧室设计、工作过程计算甚至重新设计凸轮型线等。 六、行程S 答：行程S改变后，在结构上要重新设计曲轴，要重新进行曲柄连杆机构动力计算、 平衡计算、机体高度改变或者曲轴中心移动、压缩比验算与修正、工作过程计算
O 1,6720°5,23,4 120°240°360° 480° 600° 536241M 0,1 M 1,2 M 1M 2,3M 3,4M 2 M 3M 4,5M 4 M 5,6M 5M 6 M 6,71] )sin 1([)( ) sin 1()sin (1 cos sin sin L r sin sin r sin L AOB )cos cos ()(21 2221 22212αλαλββλαλαββααβ--+=∴-=-===?+-+=-'='=l l r x r l l r AO O A A A x －连杆比＝ 有利用正弦定理，中，在 第二章、曲柄连杆受理机构分析 1、曲柄连杆中力的关系 答：P33，图2-5 2、多缸机扭矩（动力计算），多缸机曲柄图。合成扭矩计算。 第一主轴颈所受扭矩 M0,1=0 第二主轴颈所受扭矩 M1,2=M1(α) 第三主轴颈所受扭矩 M2,3= M1,2+M1（α＋240） 第四主轴颈所受扭矩 M3,4= M2,3+ M1（α＋480） 第五主轴颈所受扭矩 M4,5= M3,4+ M1（α＋ 120） 第六主轴颈所受扭矩 M5,6= M4,5+ M1（α＋600） 第七主轴颈所受扭矩 M6,7= M5,6+ M1（α＋ 360） 3、中心曲柄连杆机构的运动规律 ∏ I ∏ I ∏I ++=++ =+-+-=-+-=+-=∴-≈---=-a a r a v v r v X X r r r x )2cos (cos )2sin 2 (sin x )]2cos 1(41 )cos 1[( )]2cos 2121(21)cos 1[( sin 21 )cos 1[( sin 211 sin 16 1sin 81sin 211)sin 1( 2222664422212 2＝＝度和加速度求两次导数得到活塞速对＝又αλαωαλ αωαλααλαα λααλαλαλαλαλ
曲柄连杆机构机体组教案 一、教学内容分析 机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配机体。本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，只有掌握了发动机机体各组件的结构、作用和工作过程，才能继续深入学习与发动机有关的后续知识。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握曲柄连杆机构的组成和作用； 2、掌握机体组的组成和作用； 3、掌握机体的结构形式主要有哪些。 过程与方法： 通过本次机体组这节课的学习，同学们将了解机体组各组成部件的结构形式及作用。由于同学们刚开始接触发动机，对发动机各个组成部件的相关知识还较生疏，所以，在讲解机体组这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片或者视频的展示，以加强学生对发动机机体组知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在完成一个个具体的任务过程中机体组的组成和各零部件的作用，从而培养学生独立分析问题、解决问题的能力、举一反三的能力。 三、教学重难点 1、教学重点：曲柄连杆机构的组成和作用； 机体组的组成和作用； 机体组各零部件的作用。 2、教学难点：汽缸体的结构形式； 机体内各种结构形式的燃烧室结构。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1课时 六、教学过程： 复习旧课：回顾发动机总体构造内容，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图：1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾发动机总体构造知识，将有利于学生对发动机机体组这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、观看曲柄连杆机构相关视频 学生带着问题观看相关视频，问题如下： 1、发动机曲柄连杆机构有哪几部分组成？ 2、发动机曲柄连杆机构的作用是什么呢？ 二、小组讨论：
第一章：内燃机设计总论 1-1根据公式 τ2 785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可 以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。 2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。 3）可以通过增压、扩缸来增加功率。 4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。 5）CO 和HC 的排放比汽油机少。 汽油机优点： 1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。 2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。 3）低温启动性好、加速性好，噪声低。 4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。 5）不冒黑烟，颗粒排放少。 1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？ 答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。 ②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。 1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？ 答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。 1-5活塞平均速度提高，可以强化发动机动力性，请分析带来的副作用是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。 ② 惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。 ③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些？为什么？ 答：新型燃烧室，多气门（提高ηv），可变配气相位VVT （提高ηv），可变进气管长度（提高ηv）,可变压缩比，可变增压器VGT 、VNT （可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOHC 、SOHC （结构紧凑，往复惯性力小）。
汽车发动机的曲柄连杆机构 【概述】 曲柄连杆机构是汽车发动机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在做功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。 发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。 【组成】 曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，即机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。 机体组 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装 基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种 载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。发动机的机体组 主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 气缸体 气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持 发动机各运动部件相互之间的准确位置关系。气缸体上部的圆柱 形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运 动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道 等。 一、气缸体的工作条件、要求及材料 （1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、适当冷却 ?发动机中最大的零件 ?承受拉、压、弯、扭等机械负荷 ?承受高温燃气很大的热负荷 ?发动机大部分零件安装在机体上 （2）力求结构紧凑、质量轻 ?尽量减小整机的重量（发动机最大的零件） ?加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料 ?一般高强度灰铸铁或球墨铸铁、合金铸铁 ?为了减轻质量、加强散热采用铝合金 二、气缸体的分类 （一）按结构形式 根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体
目录 一柴油机基本参数选定 (2) 1．1柴油机设计指示 (2) 1．2柴油机基本结构参数选用 (2) 二近似热计算 (3) 2.1燃料燃烧热化学计算 (3) 2.2换气过程计算 (3) 2.3压缩过程计算 (4) 2.4燃烧过程计算 (4) 2.5膨胀过程计算 (7) 2.6示功图绘制 (7) 2.7柴油机性能指标计算 (8) 三连杆尺寸的确定、建模以及制图 (8) 四动力计算 (10) 4.1 活塞位移、速度、加速度 (10) 4.2 活塞连杆作用力分析 (11) 4.3 曲柄销载荷和连杆轴承载荷 (12) 参考文献 (13) 附表 (13)
一、柴油机基本参数选定 1.1、 柴油机设计指示 1、功率Pe 有效功率是柴油机基本性能指标。Pe 由柴油机的用途选定，任务书指定所需柴油机有效功率Pe 为66.2KW 。 2、转速n 转速的选用既要考虑被柴油机驱动的工作机械的需要，也要考虑转速对柴油机自身工作的影响。本设计中的柴油机为1050rpm 。 3、冲程数τ 本设计的柴油机采用四冲程，即τ=4. 4、平均有效压力Pem 平均有效压力Pem 表示每一工作循环中单位气缸工作容积所做的有效功，是柴油机的强化指标之一。查表去本柴油机的Pem=0.61Mpa 5、有效燃油消耗率be 这是柴油机最重要的经济性指标。影响柴油机经济性的因素很多，在设计中要仔细分析。四冲程非增压柴油机215[g/(kw ·h)]～285[g/(kw ·h)]。 6、可靠性和寿命 可靠性和寿命是车用柴油机的基本要求之一，设计时必须提出具体指标，但本课程设计从略。 此外，设计指标还可能包括造价、排污、噪声等方面的因素。 1.2、柴油机基本结构参数选用 由有效功率计算公式：τ 30e n V i P P s em ???= 可知由于Pe 、Pem 、n 、τ已选定，则柴油机的总排量s V i ?=12.4，下一步应选定柴油机的基本结构参数：气缸直径d 、活塞行程S 、缸数i 及其它一些参数。 1、气缸直径d 气缸直径d 的选取影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的机械负荷和热负荷。为了系列化，常选用固定的缸径系列。任务书规定了车用柴油机的气缸直径d=146mm 。 2、活塞行程S 增大活塞行程S 使活塞平均速度Vm=S ×n/30提高，机械负荷加大，一般车用柴油机的Vm ≤14米/秒；同时S 也是柴油机基本结构指标S/d 的决定因素，车用柴油机的S/d=1.0～1.3，取S/d=1.2则暂时取S=175.2mm 。 3、气缸数i 及气缸排列方式 由于设计任务书已指明d 和S 的值，因而满足功率要求可通过改变气缸数i 实现。 S 4 d 2 π= Vs =2.9可以得到i=4则Vs=3.1。实际4 2 d Vs S π= =185.2mm ，所以i=4，S=185.2，直列。
活塞连杆组教案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
活塞连杆组拆装与测量教案 垫江一职中古春燕【课题】活塞连杆组拆装与测量 【课程性质】理论课与实验课相结合 【授课对象】汽车运用与维修专业 【巩固上讲内容】活塞连杆组的结构 【教学目的与要求】 知识目标： 1、了解活塞连杆组的组成并熟悉活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦的作用 2、能够熟练拆装活塞连杆组 3、能够正确使用外径千分尺测量活塞直径 4、使用塞尺和直尺测量活塞环“三隙” 能力目标： 培养学生实际动手操作能力以及理论与实际相结合的能力 情感目标： 强化专业学习的态度，激发技能学习的热情 【教学重点】 1、能够熟练拆装装活塞连杆组 2、能够正确使用外径千分尺测量活塞直径 3、使用塞尺和直尺测量活塞环“三隙” 【教学难点】 1、能够熟练拆装装活塞连杆组 2、能够正确使用外径千分尺测量活塞直径
3、使用塞尺和直尺测量活塞环“三隙” 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、演示法、现场教学法 【课时安排】2课时 【实训分组】每组6人，5组 【实训器材及设备】 1、CA6102发动机活塞连杆组件五套 2、常用工具、专用工具五套 【课时分布】 巩固上讲内容（活塞连杆组的结构）5分钟 活塞连杆组拆装与检验25分钟 活塞连杆组拆卸15分钟 用外径千分尺测量活塞直径5分钟 用塞尺和直尺测量活塞环“三隙”15分钟 安装活塞连杆组20分钟 教学反馈5分钟 【教学过程】 一、巩固上节内容（活塞连杆组结构） （一）、活塞连杆组的组成： 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承等主要部件组成。 1、活塞 （1）作用： 是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 （2）工作环境：高温、高压、受力大，并且导致活塞侧压力大，惯性力大，承受交变载荷。 （3）结构：活塞顶部、活塞头部（环槽）、活塞裙部（上大下小椭圆锥形）、活塞销座。 2、活塞环 （1）分类：
2-1.解：中心曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式： )]2cos 1(4 1)cos 1[(αλα-+-=r x ； )2sin 2(sin αλαω+ =r v ； )2cos (cos 2αλαω+=r a . 用途： 1）活塞位移用于P-φ示功图与P-V 示功图的转换，气门干涉的校验及动力计算； 2）活塞速度用于计算活塞处于不同位置时与气缸套的磨损程度，一般以最大活塞速度m ax v 进行评价； 3）活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行平衡分析及动力计算。 2-2.自由力是指:在内燃机工作过程中机体内部存在的那些彼此不能相互抵消的力。 2-3.解：（1）气压力g F 是内燃机对外做功的主动力，只有转矩输出，同时也有由其产生的翻倒力矩作用在机体上，并传至机体支承上； 往复惯性力j F 总是存在，与加速度的变化规律相同，两者相差一个常数，方向相反。 （2）不同点： ① 气体作用力是做功的动力，产生输出转矩； ②气体作用力在机体内部平衡，没有自由力；往复惯性力没有平衡，有自由力产生，是发动机纵向振动的根源； ③从两者的最大值比较和作用时间比较，可以得出：max max g j F F <：j F 总是存在，在一个周期内其正负值相互抵消，做功为零；g F 呈脉冲性，一个周期内只有一个峰值。 2-4.解：（1）曲柄连杆受力图如右图所示： 各力的表达式：
侧向力： βtan F F N = 连杆力：β cos F F L = 切向力：)sin(cos )sin(βαβ βα+=+=F F F L t 径向力：)cos(cos )cos(βαβ βα+=+=F F F L k （2）单缸转矩 r F r F M t ββαcos )sin(+== 翻倒转矩 r F r Ftg h F M N ββαββββαβsin )sin(cos sin sin )](180sin[' +-=+--=-= M r F =+-=β βαcos )sin( 即翻倒力矩与输出力矩大小相等、方向相反。 2-5.解：曲柄的当量质量应换算到曲柄组的质心位置。 2-6.解：（1）求某一主轴颈的转矩，只要把从第一拐起到该主轴颈前一拐的各单缸转矩叠加起来即可。叠加时第一要注意各缸的工作相位，第二要遵循各缸转矩向后传递的原则。 （2）求连杆轴颈转矩，根据转矩向后传递的原则，qi M 应该是前一个主轴颈上的积累转矩zi M 与作用在本曲柄销上的切向力所引起单缸转矩的一半。 （3）各主轴颈所受转矩： 此四冲程四缸机的发火顺序为1-3-4-2，由此可得 第一主轴颈所受转矩01=z M 第二主轴颈所受转矩)(12αM M z = 第三主轴颈所受转矩)180(123 ++=αM M M z z 第四主轴颈所受转矩)540(134 ++=αM M M z z
第一节曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是柴油机的主要运动件，主要包括曲轴和连杆，对于十字头式柴油机还包括十字头组件。曲柄连杆机构的主要作用是将活塞的往复运动转换成回转运动，并输出动力。 一、十字头组件 1．十字头组件的作用及工作条件 十字头组件是船用二冲程十字头式柴油机的特有部件。它的主要作用是将活塞组件和连杆组件连接起来，把活塞的气体力和惯性力传给连杆，承受侧推力并给活塞在气缸中的运动导向。主要包括十字头本体，十字头滑块和十字头轴承（连杆小端轴承）等。如图2-26所示。 十字头组件的工作条件是比较苛刻的。十字头本体和轴承要承受周期性的气体爆发压力；十字头滑块要承受侧推力的作用。特别是十字头头轴承，由于单向受力及连杆只作摆动，不易形成良好的润滑，工作条件更为恶劣。 图2-26十字头的构造 2．十字头的构造 十字头的结构有以下几种类型。根据十字头滑块的结构形式可分为单滑块结构、圆筒形滑块结构和双滑块结构。双滑块结构的正倒车承压面相同，比较安全可靠。导板设在机架的横隔板上(见图2-27)，使连杆摆动平面宽敞，由机器的两侧进行检修工作比较方便，因此应用广泛。单滑块式十字头结构简单，制造与安装容易，以前应用较多，现在已很少采用。圆筒形滑块仅为个别机型使用。 根据十字头与活塞杆的连接方式有两种，一种是活塞杆穿过十字头上的孔用螺帽固定，
另一种是利用活塞杆下部凸缘和螺栓与十字头连接。第一种形式由于活塞杆穿过十字头，连杆小端必须采用分岔形式，使十字头轴承工作可靠性降低，现在已基本不用。而第二种形式由于连杆小端采用全支撑式结构，扩大了轴承的承载面积，改善了轴承的受力状况，使十字头轴承的工作可靠性大大提高。目前MAN B&W和SULZER公司最新生产的柴油机都采用这种结构。 图2-26为MAN B&W公司生产的S-MC-C型柴油机的十字头，它主要由十字头销3和十字头滑块4组成。活塞杆通过四个螺栓固定在十字头销上部的平面上，十字头销连杆小端轴承5支撑，连杆小端轴承盖为中空结构，两侧为十字头滑块，滑块两侧的工作面上都浇有减磨合金，并开设油槽，滑块可沿着固定在机架上两侧的相应导板滑动，并传递侧推力。 3．十字头轴承工作分析和提高可靠性措施 柴油机故障统计表明，十字头轴承是柴油机各种轴承中发生故障最多的轴承。这种轴承之所以易发生故障，是由于它们的工作条件比较差。 图2-27 L35MC/MCE柴油机十字头导板 １、５-螺栓；２-导轨；３、４-垫片；６-十字头销；７-连杆小端轴承；８-托架 十字头轴承的工作特点： (1)轴承的比压大。十字头轴承承受气体力和活塞惯性力的作用，燃烧气体压力很高，而十字头轴承与十字头销又是同处于往复运动中，其尺寸受到较大的限制。 (2)难以形成足够的润滑油膜。连杆小端轴承绕十字头销摆动，十字头式柴油机都是低速机，连杆的摆角和摆动角速度都很小。当活塞处在上下止点位置时，摆动角速度最大，而曲柄销在左右水平位置时，摆动角速度为零。由于摆动角速度时大时小且不断地改变方向，使十字头轴承往往处于边界润滑状态，因此难以形成足够的润滑油膜，摩擦和磨损比较严重。 (3)单向受力。十字头柴油机都是二冲程机，十字头销始终压在轴承下瓦上，不利于滑油的供应和楔形油膜的形成。