内燃机设计课程设计说明书连杆

连杆的计算校核第三章连杆的材料选取于强度效荷3.1连杆材料的选择连杆是一个细长杆件它承受了交变载荷。

为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，一般多用精选含碳量的优质结构钢45磨锻，只有在特别强化且产量不太大的柴油机中用40Cr等合金钢。

合金钢有较高的综合机械性能。

但当存在生产应力集中的因素时，它的耐疲劳能力急剧下降，甚至底到于碳素钢不相上下。

所以合金钢连杆的形状设计、过渡圆滑性、毛胚表面质量等，必须给以更多的注意，才能充分的发挥优质材料的潜力。

40MnB、40MnVB 等硼钢作为高附和的大量生产连杆的材料，显示了良好的使用性能。

40MnB钢化成分（%）：C0.37~0.45，Mn 1.1~1.4,Cr<0.3,P和S≤0.45,B0.001~0.005,经850℃油淬，500℃高温回火后，强度极限＞1000牛顿/毫米2 ，冲击任性＞牛顿•米/厘米2。

连杆纵向断面内宏观金相组织要求金属纤维方向于连杆外形相符，纤维无环曲及中断现象。

连杆一般用钢锻造，在机械加工前一般应进行调治处理（淬火后高温回火），以得到较高的机械性能，既强又韧。

为了提高连杆的疲劳强度，不经机械加工的表面应经过喷丸处理。

连杆还必须经过磁力探伤检验，以求工作的稳定性、和可靠性。

我国已经研究出了连杆辊锻工艺，辊锻连杆不仅不需要大型的锻压设备，而且还改善了工人的劳动条件，为了节约优质钢材降低成本，我国还成功的试用了以稀土镁球墨铸铁制造的高速柴油机连杆。

实验表明，铸造连杆硬度应在HB210~250之间，上限为保证足够的强度，下限是为了保证良好的切削性。

这样硬度的珠光体球具有300~350牛顿/毫米2的抗弯疲劳强度，与中碳钢差不多。

在大批生产铸件连杆时保证制造质量稳定，要求对炉料、浇铸、热处理工艺规程严加控制，并进行仔细的内在质量检查，例如超声波或X 光无损探伤等。

据国外经验，强韧的珠光体液可锻铸铁也适于制造连杆。

3.2连杆的设计与强度效核3.2.1连杆长度的确定设计连杆时首先要确定连杆大小头孔间的距离，即连杆长度l。

连杆课程设计说明书院别：能源与动力工程学院专业：热能与动力工程班级：工程热物理0902姓名：学号：指导教师：2013年1月目录前言：一、连杆概况-------------------------------------------------------------- 31.连杆的结构特点---------------------------------------------------- 42.连杆工作情况-------------------------------------------------------43.连杆设计要求-------------------------------------------------------44.连杆的材料选用----------------------------------------------------5二、连杆PROE建模----------------------------------------------------51.建模步骤----------------------------------------------------------- 52.建模最终图-------------------------------------------------------12三、连杆ANSYS有限元分析----------------------------------------121.导入模型------------------------------------------------------------122.创建网格------------------------------------------------------------133.设置载荷和约束---------------------------------------------------144.求解------------------------------------------------------------------145应力应变结果显示------------------------------------------------15四、总结-------------------------------------------------------------------16五、参考文献-------------------------------------------------------------16前言连杆是发动机中的主要传动部件之一，它把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。

精心打造课程设计说明书2115柴油机连杆设计学生学号：学生姓名：专业班级：指导教师姓名：杜家益/张登攀2018年 1 月目录目录 0第1章绪论 01.1 选题的目的和意义 01.2设计研究的主要内容 0第2章曲柄连杆机构受力分析 (1)2.1 曲柄连杆机构的类型及方案选择 (1)2.2 曲柄连杆机构运动学 (2)未来0精心打造2.1.1 活塞位移 (2)2.1.2 活塞的速度 (3)2.1.3 活塞的加速度 (4)2.2 曲柄连杆机构中的作用力 (4)2.2.1 气缸内工质的作用力 (4)2.2.2 机构的惯性力 (5)2.3 本章小结 (10)3.1 活塞的设计 (10)3.1.1 活塞的工作条件和设计要求 (10)3.1.2 活塞的材料 (11)第４章连杆组的设计 (12)4.1 连杆的设计 (12)4.1.1 连杆的工作情况、设计要求和材料选用 (12)4.1.2 连杆长度的确定 (12)4.1.3 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算 (12)4.1.4 连杆杆身的结构设计与强度计算 (14)4.1.5 连杆大头的结构设计与强度、刚度计算 (16)4.2 连杆螺栓的设计 (16)4.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力 (16)4.2.2 连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算 (17)4.3 本章小结 (17)5.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (18)5.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 (18)5.1.2 曲轴的结构型式 (18)5.1.3 曲轴的材料 (18)5.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (19)5.2.1 曲柄销的直径和长度 (19)5.2.2 主轴颈的直径和长度 (19)5.2.3 曲柄 (20)5.2.4 平衡重 (20)5.2.5 油孔的位置和尺寸 (20)5.2.6 曲轴两端的结构 (21)5.2.7 曲轴的止推 (21)5.3 曲轴的疲劳强度校核 (21)5.3.1 作用于单元曲拐上的力和力矩 (22)5.3.2 名义应力的计算 (24)参考文献 (40)未来1精心打造第1章绪论1.1 选题的目的和意义曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。

能源专业综合课程设计指导书1 目的、要求一、内燃机课程设计的目的：1、复习、巩固已学过的内燃机课程，是对内燃机原理、结构设计、动力学和制造工艺等内容学习效果的一次全面考察。

2、通过对一台增压车用柴油机的初步设计，掌握内燃机的热力过程、动力学性能的理论分析和计算方法，熟悉柴油机的结构和设计过程。

3、提高学生的分析、计算和绘图能力。

二、主要内容和时间安排本设计要求学生对一台四冲程增压车用柴油机进行初步设计，完成一定的计算工作量和绘图工作量。

具体任务，见各人的任务书。

其主要内容和时间安排如下：三、基本要求1、纪律要求：（1）禁止相互抄袭，一经发现，设计不能通过。

（2）平时占总成绩的30%，包括出勤和答疑。

2、基本业务要求：（1）仔细阅读内燃机课程设计指导书，按指导书规定的步骤进行设计，按质按量完成任务书规定的内容。

（2）计算过程中选用的参数必须在常用的范围之内，曲轴转角每5°取一个计算点，计算结果保留四位有效数字，且误差应在5%以下。

（3）允许用计算机进行计算，但禁止程序相互转用，并且必须在说明书后附上自编的源程序。

（4）所画图纸必须符合标准，图线、图面整洁美观、配置合理。

零件图标注的尺寸、精度、粗糙度、形位公差等完整、正确。

装配图的总体尺寸、技术条件、件号标注等齐全。

标题栏、明细表按国家规定绘制。

汉字采用仿宋体书写，汉字、数字大小相同。

（5）设计说明书要求打印，内容完整、图标清晰，不少于6000字。

2 柴油机基本参数选定一、柴油机设计指示设计一台新的四冲程增压柴油机，其设计指标如下： 1、功率Pe有效功率是柴油机的基本性能指标。

Pe 柴油机的用途选定，任务书已经指定了所设计的柴油机的有效功率Pe 。

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。

一般车用柴油机转速为2000r/min ～4000r/min ，一般不超过5000 r/min ，任务书已经指定了所设计的柴油机的转速。

内燃机连杆课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解内燃机连杆的结构原理，掌握其工作过程及功能。

2. 使学生了解内燃机连杆的力学性能要求，掌握相关材料及加工工艺。

3. 帮助学生掌握内燃机连杆的故障类型及原因，提高故障诊断与排除能力。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件绘制内燃机连杆图纸的能力。

2. 提高学生运用所学知识分析和解决内燃机连杆实际问题的能力。

3. 培养学生团队协作和动手实践的能力，完成内燃机连杆的拆装与维修。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对内燃机连杆及内燃机行业的兴趣，培养其职业认同感。

2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程意识，提高学生的综合素质。

3. 增强学生的环保意识，使其认识到内燃机连杆在节能减排中的重要作用。

课程性质分析：本课程以内燃机连杆为研究对象，具有较强的理论性和实践性，旨在培养学生的内燃机专业知识和动手能力。

学生特点分析：学生为初中毕业年级，具备一定的物理知识和动手能力，但内燃机专业知识有限，需要教师引导和启发。

教学要求：结合课程性质和学生特点，采用理论教学与实践教学相结合的方式，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的内燃机连杆相关知识和技能。

通过课程目标的实现，为学生未来在内燃机行业的发展奠定基础。

二、教学内容1. 内燃机连杆的结构与原理- 内燃机连杆的组成及各部分功能- 连杆与活塞、曲轴的连接方式- 连杆在工作过程中的运动规律2. 内燃机连杆的材料与加工工艺- 常用连杆材料的力学性能及选择- 连杆加工工艺流程及其对性能的影响- 现代加工技术在连杆制造中的应用3. 内燃机连杆的故障诊断与维修- 常见连杆故障类型及原因- 故障诊断方法及排除措施- 连杆维修工艺及注意事项4. 内燃机连杆的CAD绘图- CAD软件的基本操作与使用技巧- 内燃机连杆图纸的绘制方法- 连杆图纸的标注与修改5. 内燃机连杆拆装与维修实践- 实践操作流程及注意事项- 拆装工具的使用与维护- 连杆维修实践操作指导教学大纲安排：第一周：内燃机连杆结构与原理学习第二周：内燃机连杆材料与加工工艺学习第三周：内燃机连杆故障诊断与维修学习第四周：内燃机连杆CAD绘图学习与实践第五周：内燃机连杆拆装与维修实践教学内容与进度依据课程目标和学生的实际情况进行调整，确保学生能够系统、全面地掌握内燃机连杆的相关知识和技能。

内燃机设计与优化课程设计说明书学院专业热能与动力工程年级姓名学号年月日2100T柴油机气缸盖Pro/ENGINEER三维模型绘制1.2100T柴油机简介2100T柴油机为我国70年代左右的产品。

该柴油机是100系列的柴油机之一，为立式水冷四冲程柴油机。

具有工作可靠性能好，结构紧凑，经济指标低，寿命长，使用方便等特点。

移动式，可做拖拉机动力。

其主要技术参数如下：缸径100mm ；冲程120mm；压缩比16 ；额定功率18.4kw ；额定转速2000r/min ；比油耗<=252g/kw.h；1）外形布置特点2100T型柴油机结构紧凑，外廓尺寸不大。

其外形布置的特别之处主要在于进排气门的两侧布置和供油系统和电启动系统的分开布置。

2100T型柴油机为顶置式气门机构。

与侧置式相比，结构较为复杂，零件数目较多，在高速往复运动中，使震动和噪声增加，可靠性降低。

但在高压缩比的柴油机中，侧置式气门布置在结构上难以实现，必须采用顶置式。

2）主要零部件结构特点a)活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆螺栓、轴瓦等组成。

i.2100T柴油机活塞顶部有一浴盆形深坑，活塞头部加工有安装活塞环的活塞环槽，活塞裙部较长和受侧向力，活塞呈椭圆形。

ii.活塞环包括三道气环及一道油环。

第一道气环内侧有挖槽，安装时有挖槽的一面必须朝上；第二、三道气环外侧有挖槽。

采用合金铸铁制造气环，第一道气环表面镀高性能覆盖层，其余气环表面一般镀锡或进行磷化、硫化处理，使环表面更易于气缸磨合。

iii.2100T型柴油机采用圆柱形中空活塞销，利于减少离心惯性力的影响。

一般采用优质低碳钢或低碳合金淬火。

iv.连杆的材料采用40或45号钢，优质中碳钢，主坯用模锻处理或滚压成形，并经调质处理。

●连杆小头为短圆管形，小头与杆身之间则采用半径较大的圆弧圆滑过渡，以减少过渡处得应力集中。

●杆身采用工字形断面，这种形状可以在重量较轻的情况下获得足够的强度和刚度。

发动机连杆组课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解发动机连杆组的结构组成及其在发动机工作中的作用。

2. 学生能掌握发动机连杆组的运动原理，包括活塞行程、曲轴转动和连杆受力分析。

3. 学生能了解发动机连杆组材料选择及其对性能的影响。

技能目标：1. 学生能通过模型观察和动手实践，掌握发动机连杆组的拆装和检查方法。

2. 学生能运用基本的物理知识分析连杆组在发动机运行中的力学特性。

3. 学生能够设计简单的连杆组模型，展示其对发动机连杆组原理的理解。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对汽车工程技术的兴趣，激发探究精神和创新意识。

2. 学生通过学习发动机连杆组的重要性，增强对机械精度和工艺美学的认识。

3. 学生在学习中体会团队合作的重要性，培养安全操作和爱护设备的责任感。

本课程结合了物理学和工程技术，针对高中年级学生的认知水平和动手能力，设计具有实践性和探究性的教学内容。

通过本课程，学生不仅学习发动机连杆组的相关知识，而且提高解决实际问题的能力，同时培养对工程技术的热情和正确的工作态度。

二、教学内容1. 引入发动机连杆组的基本概念，介绍其结构组成，包括活塞、连杆、曲轴等零部件，并阐述其在内燃机工作过程中的功能。

（关联教材章节：内燃机构造与原理第二章）2. 讲解发动机连杆组的运动原理，分析活塞行程与曲轴转动的关系，探讨连杆受力情况。

（关联教材章节：内燃机构造与原理第三章）3. 探讨发动机连杆组材料的选择，分析不同材料对发动机性能的影响，如强度、耐磨性等。

（关联教材章节：内燃机材料与工艺第四章）4. 实践操作环节，组织学生进行发动机连杆组的拆装和检查，使学生亲身体验并掌握相关技能。

（关联教材章节：内燃机维修与保养第五章）5. 设计并制作简易的发动机连杆组模型，巩固学生对连杆组原理的理解，提高学生的动手实践能力。

（关联教材章节：内燃机设计与制作第六章）6. 安排学生进行力学分析，运用所学知识解决实际问题，培养学生的问题分析和解决能力。

连杆设计说明书课程设计要求：课程设计要求：1.了解活塞、连杆、曲轴的设计基准、工艺基准、和加工基准。

2.正确的表达零件的形状，合理布置试图。

3.正确理解和标注尺寸公差和形位公差。

4.能读懂图样上的技术要求。

5.正确编写课程设计说明书。

6.熟练掌握AutoCAD 绘制工程图纸。

连杆的作用连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成，连杆体与连杆盖分为连杆小头、杆身和连杆大头。

连杆小头用来安装活塞销，以连接活塞。

连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。

一般做成分开式，与杆身切开的一半称为连杆盖，二者靠连杆螺栓连接为一体。

连杆轴瓦安装在连杆大头孔座中，与曲轴上的连杆轴颈装和在一起，是发动机中最重要的配合副之一。

常用的减磨合金主要有白合金、铜铅合金和铝基合金。

连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。

例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。

连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。

连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。

连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。

因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。

它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。

连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。

通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。

连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。

传统连杆加工工艺中其材料一般采用45 钢、40Ｃr 或40MnB 等调质钢。

连杆组连杆组包括连杆体、连杆盖、小头衬套、连杆瓦、连杆螺栓、连杆螺母等。

在三维造型时，可以将连杆体、盖、螺栓等作为一体，因小头衬套材料为铜铅合金，可以分开造型，然后组装成一体进行分析。

XX大学机械原理课程设计说明书四冲程内燃机设计院（系）机械工程学院专业机械工程及自动化班级××机械工程×班学生姓名×××指导老师×××年月日课程设计任务书兹发给×××班学生×××课程设计任务书，内容如下：1．设计题目：四冲程内燃机设计2．应完成的项目：（1）内燃机机构运动简图1张（A4）（2）内燃机运动分析与动态静力分析图1张（A3）（3）力矩变化曲线图1张（A4）（4）进气凸轮设计图1张（A4）（5）工作循环图1张（A4）（6）计算飞轮转动惯量（7）计算内燃机功率（8）编写设计说明书1份3．参考资料以及说明：（1）机械原理课程设计指导书（2）机械原理教材4．本设计任务书于20××年1月4日发出，应于20××年1月15日前完成，然后进行答辩。

指导教师签发201×年12月31日课程设计评语：课程设计总评成绩：指导教师签字：201×年1月15日目录摘要 (1)第一章绪论 (2)1．1课程设计名称和要求 (2)1．2课程设计任务分析 (2)第二章四冲程内燃机设计 (4)2．1机构设计 (4)2．2运动分析 (7)2．3动态静力分析 (11)2．4飞轮转动惯量计算 (16)2．5发动机功率计算 (18)2．6进排气凸轮设计 (18)2．7工作循环分析 (19)设计小结 (21)参考文献 (22)摘要内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。

四冲程内燃机是将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。

燃气膨胀推动活塞作功，把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，驱动从动机械工作，完成一个工作循环的内燃机。

目录摘要 (1)1、生产纲领，确定生产类型计算 (2)2、零件的分析 (3)2.1加工表面的尺寸精度和形状精度 (3)2.2主要加工表面之间的相互位置精度 (3)2.3加工表面的粗糙度及其它方面的表面质量要求 (3)2.4热处理及其它要求 (3)3、选择毛坯及毛坯制造方法 (4)3.1确定毛坯类型 (4)3.2确定毛坯制造方法 (5)3.3表面加工余量及余量公差的确定 (5)4、工艺规程设计 (5)4.1定位基面的选择 (5)4.2定位方案的选择 (5)5、连杆零件表面加工方法的选择 (6)6、制定工艺路线 (8)7、选择加工设备 (10)7.1选择机床 (10)7.2选择夹具 (10)7.3选择刀具 (10)7.4选择量具 (11)8、加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算 (11)9、填写工序卡 (15)附录 (16)致谢 (19)参考文献 (20)摘要本设计针对连杆零件的加工，通过对所给零件的工艺要求及图样的分析，制定了合理的加工工艺规程、选择毛胚及毛胚制造方法、连杆零件表面加工的方法、制定工艺路线。

在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。

使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。

关键词：连杆零件夹具工艺规程1 生产纲领，确定生产类型计算生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。

零件生产纲领可按下式计算。

N=Qn（1+a%）（1+b%）（1-1）N-----生产纲领Q-----生产台数n-----零件数量a﹪---备品率b﹪---废品率根据生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。

第五章 连杆组第一节 连杆组的工作情况连杆组由连杆体、大头盖、连杆轴瓦及连杆螺栓等组成。

连杆的运动情况比较复杂：小头部分随活塞组作往复直线运动。

连杆工作时受到两种载荷：一是燃气作用力和曲柄连杆机构中往复惯性力所引起的纵向载荷；一是连杆杆身复合运动所引起的横向载荷。

上述两种载荷的大小和方向都是变化的。

此连杆组装配时还造成静载荷，在小头是因压入衬套而引起，在大头是由于拧紧连杆螺栓所引起。

由动力学分析可知，沿连杆中心线的纵向载荷F 为：βc o s jg p p F += （N ）式中 P g ——燃气作用力，单位N ；P j ——活塞连杆的往复惯性力，单位为Ｎ；β——连杆摆角，单位为度。

在四冲程内燃机中，力F 使连杆杆身承受拉压疲劳载荷。

当F 为正时，杆身受压，由于连杆为细长杆件，在摆动平面和与其垂直的平面内，F 力还使连杆产生纵向弯曲，造成轴承不均匀磨损。

当F 为负值时杆身受拉。

为了在负值最大时，不致使连杆体与大头盖的接合互相分离，连杆螺栓必须在装配时给予足够的拧紧力。

对于二冲程式内燃机的连杆，在整个循环中自始至终都受压。

横向载荷为杆身摆动所产生的附加弯矩此附加弯矩为杆身的转动惯量与连杆摆动的角加速度的乘积。

作用在连杆上的纵向载荷比横向载荷的值要大得多。

根据上述分析，连杆在设计时必须首先有足够的疲劳强度和结构刚度。

若疲劳强度不足，往往会造成连杆杆身或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。

若刚度不足，就会造成杆身弯曲变形及连杆大头的失圆变形，这将导致活塞、气缸、轴承及曲柄销的偏磨，加大了连杆螺栓的附加弯矩。

另一方面，连杆是运动件，必须尽可能地减小它的重量。

因此，连杆设计必须从选材、结构设计及制造工艺等方面来综合考虑，采取措施。

第二节 连杆的结构形式连杆的结构形式随内燃机结构而异，一般有三种结构：直列式内燃机的连杆或V形内燃机的并列连杆；V形内燃机的叉形连杆和主副连杆。

直列式连杆结构简单而具有代表性，是本章讨论的重点。