曲柄连杆机构的认识实习报告

EA113汽油机曲柄连杆机构

一 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。因此，曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件，其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。随着发动机强化指标的不断提高，机构的工作条件更加复杂。在多种周期性变化载荷的作用下，如何在设计过程中保证机构具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为曲柄连杆机构设计的关键性问题[1]。

通过设计，确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构，包括必要的结构尺寸确定、运动学和动力学分析、材料的选取等，以满足实际生产的需要。

在传统的设计模式中，为了满足设计的需要须进行大量的数值计算，同时为了满足产品的使用性能，须进行强度、刚度、稳定性及可靠性等方面的设计和校核计算，同时要满足校核计算，还需要对曲柄连杆机构进行动力学分析。

为了真实全面地了解机构在实际运行工况下的力学特性，本文采用了多体动力学仿真技术，针对机构进行了实时的，高精度的动力学响应分析与计算，因此本研究所采用的高效、实时分析技术对提高分析精度，提高设计水平具有重要意义，而且可以更直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态，便于进行精确计算，对进一步研究发动机的平衡与振动、发动机增压的改造等均有较为实用的应用价值。

二 曲柄连杆机构的设计与分析

1 曲柄连杆机构运动学

中心曲柄连杆机构简图如图2.1所示，图2.1中气缸中心线通过曲轴中心O，OB为曲柄，AB为连杆，B为曲柄销中心，A为连杆小头孔中心或活塞销中心。

当曲柄按等角速度旋转时，曲柄OB上任意点都以O点为圆心做等速旋转运动，活塞A点沿气缸中心线做往复运动，连杆AB则做复合的平面运动，其大头B点与曲柄一端相连，做等速的旋转运动，而连杆小头与活塞相连，做往复运动。在实际分析中，为使问题简单化，一般将连杆简化为分别集中于连杆大头和小头的两个集中质量，认为它们分别做旋转和往复运动，这样就不需要对连杆的运动规律进行单独研究。

中 北 大 学

毕业设计开题报告

学 生 姓 名： 学 号：

学 院、系：

专 业：

设 计 题 目： 6 V150柴油机曲柄连杆机构运动学动

力学分析及斜切口连杆组结构设计

指导教师: 教授

年 月 日 毕 业 设 计 开 题 报 告

1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1.1 发动机的发展简史

汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏——发动机技术的进步和创新步显得更受关注。回顾一下发动机的发展历程或许更能使你理解这一百多年来汽车技术所发生的巨大变革。发动机的不同形式，各有各自的优缺点。

18世纪中期，瓦特发明的蒸汽机引发了欧洲工业革命。1770年，法国人居纽成功地把蒸汽机运用到了车子上，制作了世界第一辆三轮蒸汽机车。虽然速度很慢，但开创了汽车的新时代。这种蒸汽发动机的缺陷是：热量浪费太大，效率不高，只有简单的往复式的线性运动。

1858年定居法国巴黎的里诺发明了煤气发动机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。里诺的煤气发动机以煤气和空气的混合燃烧取代了往复式蒸汽机的蒸汽，用电池和感应线圈产生电火花。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等，已经初步具备了现代发动机的基本雏形，是内燃机的初级产品，为现代汽车发动机的出现打下了结构设计方面的基础。

法国工程师德罗沙认识到，要想尽可能提高内燃机的热效率，就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围（冲程）尽量长。在此 基础上，他在1862年提出了著名的等容燃烧四冲程循环：进气、压缩、燃烧和膨胀、排气。 1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机（单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min）。在这部发动机上，奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了气缸盖，使混合气充分形成。奥托把三个关键的技术思想：内燃、压缩燃气、四冲程融为一体，使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。

学习活动1 认识曲柄连杆机构各零部件

学习目标：

建议学时：

学习地点：

学习准备：

学习过程

学习曲柄连杆机构的功用和组成

1.查阅资料，找出图中未命名的各零部件的名称和完成下列空格。

图1.1 曲柄连杆机构

 功用：产生并传递_______。

在作功行程中，曲柄连杆机构把燃气作用在活塞顶部的力转变成曲轴转矩，进而向工作机械输出机械能。在其他行程中，把曲轴的旋转转变成活塞的往复直线运动。

 组成：__________、__________、___________________。

2.查找资料并结合图1.1完成下表

序号 名称 功用 组成

1 机体组

2 活塞连杆组

3 曲轴飞轮组

一、机体组

1、汽缸体和曲轴箱

如图1.2所示，汽缸体材料的选择：一般采用灰铸铁，现在为了减轻质量也采用铝合金。

图1.2 发汽缸体和曲轴箱

1）结构和分类

结合实物，识别汽缸体分类并选出对应的名称填空。

①根据曲轴箱的形式可以分为一般式、龙门式、隧道式。

_______________________

____________________

_____________________

②根据汽缸的排列形式可以分成直列式、V形和水平对置。

____________ ____________ ____________

③根据冷却方式可以分成水冷和风冷。

___________ __________

④根据水套可以分成干式和湿式。

________________ ________________

干式和湿式水套的区别：______________________________________________

____________________________________________________________________

1

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告

（学生填表）

学院： 车辆与动力工程学院 2013年 4月9日

课题名称 4102C柴油机曲轴连杆活塞组改进设计

学生姓名 孟飞 专业班级 热发091 课题类型 工程设计

指导教师 马志豪 职称 教授 课题来源 生产

1.设计（或研究）的意义

一百多年来，柴油机技术得以全面的发展，应用领域起来越广泛。大量研究成果表明，柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。

柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是，柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度可达500-700℃，压力可达40—50个大气压。活塞接近上止点时，发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，柴油混合气自行燃烧，猛烈膨胀，产生爆发力，推动活塞下行做功，此时的温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的功率很大。

柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域，尤其是在车用动力方面的优势最为明显，全球车用动力“柴油化”趋势业已形成。

据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。人们逐渐认识到柴油机是保持汽车大批量、低成本生产中解决环保与节能双重压力最有效、最经济的手段之一。

柴油机的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化柴油机，提高单机功率；研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工2