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柴油机动力算及连杆组设计

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1前言………………………………………………………………………..…………………….2 2结构参数计算………………………………………………………...…………………………2 2.1已知条件 .………………………………………….……………………………….2 2.2发动机结构形式…………………………………………………………………… 2 2.3发动机主要结构参数……..………………..…………………….…….……………2 3动力学计算……………………………………………………..……………………………….5 4连杆的设计………………………...………………………………………….………………...9 4.1连杆主要尺寸设计……………….………………………………………………..……9 4.1.1连杆长度的确定……………..……………..……………………..…………9 4.1.2连杆小头尺寸的确定……………..……..……………………………..……9 4.1.3连杆大头尺寸的确………………..……..…………………………………10 4.2连杆强度的计算…………….…………………………………………………………10 4.2.1连杆小头强度的计算………………...……………………………………10 4.2.2连杆大头的强度计算……………...………………………………………13 5小结 …………………………………………...…………………………………..….……….14 6参考文献…………………………………………..…………………………….…….……….15 1前言 《内燃机设计》课程设计是在我们学习了一些基础制图知识和汽车以及发动机的整体知识框架后所给我们的一次很好的锻炼，众所周知现代汽车工业发展越来越快，而作为汽车心脏的发动机自然也成为了发展的重中之重，发动机的结构和性能对汽车起着决定性的影响，比如汽车的行使速度、加速性能、爬坡度、牵引力等等都取决于发动机，因此来说设计发动机是汽车设计的重中之重，而发动机的设计又对我们的想象能力，制图能力，分析计算能力，查阅各种工具书的能力无疑是一次很好的锻炼，因此，我们要充分利用这次课程设计的机会，认真对待，做好充分的准备 ，保证高质量的去完成，这也为以后学习打下了一个很好的基础。

2结构参数计算

2.1已知条件 平均有效压力:1.064MPa 活塞平均速度:7.8m/s 012345678912345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849 2.2发动机结构形式 发动机功率为41.695KW，参考袁兆成版《内燃机设计》设计为4缸4冲程柴油机，冷却方式采用水冷。

2.3发动机主要结构参数 参考袁兆成版《内燃机设计》S/D的取值范围在0.8～1.2之间，取S/D=1 Pe=20785.0VmzDpem=4808.74064.10785.02＝41.695Kw D=80mm 则S=80mm (S与D均取整) 则气缸工作容积V=LSD40192.042

n=SCm30 =3000 r/min 角速度度ω=30n=3.14×3000/30=314rad/s S/2=40mm

3动力学计算 由曲柄连杆机构的受力分析计算： P=Pg+Pj=Pg-mjrω2(cos+λcos2) =Pg-mjj （mj为机构往复惯性质量） 活塞质量mp=630g 连杆小头质量m4=190g 连杆质量m=0.00063(D-80)2+0.0476(D-80)+0.2149≈1.05kg 估算mj=mp+m3+m4≈387.22g P在连杆小头处即活塞销孔处分解为Pn和P1，而P1又在两岸大头分解为K和t， Pn=P*tgβ

Pl=cosP

k= Pl cos(+β)=cos)cos(p cos)sin(P

t

P

-2-101234567814710131619222528313437404346495255586164677073P Pn-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.50.6

0100200300390490590690Pn

P1

-2-101234567810110210310400500600700P1 k

-2-10123456780100200300390490590690k t-1-0.500.511.522.5

0100200300390490590690t

4连杆的设计 连杆是发动机的重要组成部分，主要由连杆大头、大头盖、连杆轴瓦及连杆螺栓等部分组成。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。连杆小头与活塞一起作往复运动，连杆大头与曲轴一起作旋转运动，连杆杆身作复杂的平面摆动。连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。由于受力比较复杂并且需要实验来指导，因此设计时应综合考虑。 材料的选择 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中碳结构钢45钢模锻，在机械加工前应经调制质处理，以得到较高的综合机械性能，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，以求工作可靠。

4.1连杆主要尺寸设计 4.1.1连杆长度的确定 连杆长度由杆比来说明，而=r/l，值越大，连杆越短，则发动机的总高度越小。参考袁兆成版《内燃机设计》设计，值范围为1/3.2～1/3.8。取λ=0.325，则l=39mm/0.325=120mm 4.1.2 连杆小头尺寸的确定 连杆小头位于活塞内腔，尺寸小、轴承比压高、温度较高。本次设计汽油机的连杆材料选取为45钢，密度=7.85g/cm3.

连杆小头的内径，参考袁兆成版《内燃机设计》设计， d1/D=0.25～0.3， 取d1=0.3D=24mm， 连杆小头的外径，参考袁兆成版《内燃机设计》设计， D1/d=1.2～1.35， 取D1=1.25d1=30mm， 连杆小头的宽度，参考袁兆成版《内燃机设计》设计，B1/d1=1.2～1.4， 取B1=1.2d1=28.8mm， 衬套外径，参考袁兆成版《内燃机设计》设计，d1/d=1.05~1.15， 取d=1.1 d1 =26.4mm

4.1.3连杆大头尺寸的确定 连杆大头的结构与尺寸基本上决定了曲柄销直径D2、长度B2、连杆轴瓦厚度等等，对曲轴的强度、刚度和承压能力有很大的 影响。大头的外形尺寸又决定了凸轮轴位置和曲轴箱形状，大头的重量产生的离心力会使连杆轴承、主轴承负荷增大，磨损加剧，有时还不得不为此而增加平衡重，给曲轴设计带来困难，因此在设计连杆大头时，应在保证强度和刚度的条件下，尺寸尽量小，重量尽量轻。 连杆大头内径，参考袁兆成版《内燃机设计》设计，D2/D=0.55～0.65， 取D2=0.59D=47.2mm 连杆大头外径，参考袁兆成版《内燃机设计》设计，D′2/D=0.60～0.68， 取D′2 =0.63D=50.4mm 连杆螺栓孔间距离，参考袁兆成版《内燃机设计》设计，C/ D′2 =1.2～1.25, 取C=1.2D′2 =60.48mm 高度H3，参考袁兆成版《内燃机设计》设计，H3 / D′2 =0.35～0.4，取H3 =0.38D′2=19.15mm 高度H4 ，参考袁兆成版《内燃机设计》设计，H4/ D′2 =0.38～0.44，取H4=0.4D′2=20.16mm 杆身设计 杆身也承受交变载荷，可能产生疲劳破坏合变形，连杆高速摆动时的横向惯性力也会使连杆弯曲变形。因此连杆杆身必须有足够的断面积，并消除产生应力集中的因素。 连杆杆身的断面采用“I”字形结构，这样能在足够的强度和刚度下获得最小的质量。杆身断面从小头到大头逐渐增大，这是由杆身的受力情况决定的，而且杆身两头分别与小头、大头作圆滑过渡，这样既可避免应力集中，又能达到传力均匀。

工字形断面的平均高度与气缸直径的比值H/D=0.3-0.4，高宽比H/B=1.4-1.8。H=0.3*80=24mm，B=H/1.5=16mm，取t=5mm，

4.2.1连杆小头强度的计算

衬套过盈配合的预紧力及温升产生的应力 p)μd-d(1)μd-D(1tΔ212212'221221ddEdDE

d

式中2d—小头外径，为30mm； 1d—小头内径，为24mm；

'α —衬套材料的线膨胀系数，对于青铜，可取'α =1.85101/0c；

α—连杆小头材料的线膨胀系数，对于钢可取α=1.0105（1/0c）；

μ,'μ—泊桑比，一般可取μ='μ=0.3； E—连杆小头材料的弹性模数对于刚，E=2.2510N/mm 1E—衬套材料的弹性模数，对于青铜，1E=1.15510N/mm

计算得t0.065mm。 计算可得：Mpap51.22

把小头视为内压厚壁圆筒，在压力P的作用下外表面的切向应力为 内表面'i=pDdD21212121d-=102.5 N/mm2

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柴油机活塞连杆组件装配要求

柴油机活塞连杆组件装配要求

HEBEINONGJI摘要:本文对柴油机活塞连杆组件装配技术要求做了重点阐述，为修理维修人员提供参考，提高柴油机的修理质量。

关键词：柴油机;活塞连杆;装配要求柴油机活塞连杆组件装配要求七台河市农业机械化学校王海林活塞连杆组件是柴油机中工作条件最恶劣的组件，也是易损件，每次柴油机大修时都要对其进行拆卸,对每个零件进行技术状态评定，更换损坏的零件。

活塞连杆组件的装配是柴油机大修时必须要进行的，而装配质量对柴油机的工作可靠性和使用耐久性影响很大，应该按技术要求进行。

1活塞铝合金制成。

在气缸内做往复运动，压缩气体并承受气体膨胀作功的压力。

由顶部、环槽部和裙部组成。

顶部直接承受气体压力,并有相应的燃烧室。

环槽部安装活塞环，裙部引导活塞直线运动，并承受侧压力。

活塞顶的形状与燃烧室结构密切相关。

活塞装配要求如下：⑴活塞和气缸必须有适当的配合间隙。

为的是防止柴油机工作时，活塞在气缸中受热膨胀而卡死。

测量方法:将活塞倒放入气缸套上部，用厚薄规插入活塞裙部与气缸之间进行测量。

测量时应注意将厚薄规插入垂直销孔的方向，并使其深入整个活塞裙部的长度内。

各机型的气缸间隙(裙部长轴与气缸套之间)见说明书。

(2)活塞顶部是承受气体压力的部分，它与气缸、气缸盖组成燃烧室。

活塞顶部往往被制成各种形状的凹坑,用以弓I导气流运动，形成涡流，改善混合气形成的条件。

安装时活塞顶凹坑尖顶与燃烧室喷孔相对。

(3)活塞位于上止点时,活塞顶与气缸盖平面之间的距离称压缩余隙，压缩余隙大小影响压缩比，各种机型都对压缩余隙有规定值，不得随意改变。

安装气缸垫时要注意气缸垫的厚度标准，否则会造成压缩余隙的改变。

(4)活塞销孔中心线与活塞裙部中心线必须垂直，以保证活塞在气缸中运行的直线性，减少缸塞组件的磨损。

销孔磨损量、圆度超限时应更换。

销孔应无毛刺，挡圈槽不得有崩坍等缺陷。

(5)活塞有拉毛、划痕、烧蚀严重，裂纹、环槽崩角、磨损超限等现象时应予以更换。

2活塞销活塞销连接活塞与连杆,将活塞承受的气体压力传给连杆。

第三章 连杆设计

第三章 连杆设计

图d 压缩载荷引起的应力 压缩载荷
图3-11确定不同φ值时的 N0和M0的曲线
•小头在拉伸载荷作用下，在任意断面上产生的内、外表应力，以 及小头在压缩载荷下，在任意断面上产生的内、外表应力均用下列 公式计算： •ζ
α
={2M(6rm+h)/[h(2rm+h)]+KN}/αh
•ζ i ={-2M(6 rm-h）/ [h（2 rm-h）]+KN}/αh
第三章 连杆组设计
第一节
概述
一、组成：连杆体(小头、杆身、连杆大头)、连杆盖、
连杆螺栓、连杆瓦、小头衬套。
二、功用：连杆组将活塞上所受的力传递给曲轴变成转
矩，同时将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。
三、工作情况：
运动形式
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。
d. 在φ =0°的断面上（即小头中心截面）的弯矩和法向力
M0j=Fjrm(0.00033φ-0.0297) N0j =Fj (0.572-0.0008φ)
e.与铅垂平面夹角为 的连杆小头上的任意断面Ⅱ—Ⅱ，其弯矩和 法向力： 在0°≤φ ≤ 90°时： M1j=M0j+ N0j rm(1-cosφ)-Fjrm(1-cosφ ) N1j = N0j cos φ +0.5Fj (1-cosφ ) 在90°≤φ ≤ φ 时： M2j=M0j+ N0j rm(1-cosφ)-0.5Fjrm(sinφ -cosφ ) N2j = N0j cos φ +0.5Fj (sinφ -cosφ )
图3-10连杆小头受压时 载荷分布和固定脚
曲柄连杆机构详细设计

曲柄连杆机构详细设计

第二章发动机曲柄连杆机构第一节曲柄连杆机构概述1. 功用曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，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，曲柄连杆机构在作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。

2.工作条件发动机工作时，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。

3.组成曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，、和。

第二节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。

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（图2-1）图2-11.气缸体(cylinder block)水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体--轴箱，也可称为气缸体。

气缸体一般用灰铸铁铸成，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。

气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。

（如图2-2）图2-2（１）一般式气缸体：其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。

这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差（２）龙门式气缸体：其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。

它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

连杆机构设计

连杆机构设计

第2章 连杆组的设计2.1连杆的工作情况、设计要求和材料选用1、工作情况连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起做旋转运动。

因此，连杆体除有上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动。

2、设计要求（1）结构简单，尺寸紧凑，可靠耐用。

（2）在保证具有足够强度和刚度的前提下，尽可能减轻重量，以降低惯性力。

（3）尽量缩短长度，以降低发动机的总体尺寸和总重量。

（4）大小头轴承工作可靠，耐磨性好。

（5）连杆螺栓疲劳强度高，连接可靠。

（6）易于制造，成本低。

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，在设计时应首先保证连杆具有在足够的疲劳强度和结构钢度。

如果强度不足，就会发生连杆螺栓、大头盖或杆身的断裂，造成严重事故，同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好的影响。

所以设计连杆的一个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的刚度和强度。

为此，必须选用高强度的材料；合理的结构形状和尺寸。

3、材料的选择为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，采用精选含碳量的优质中碳结构钢45模锻，表面喷丸强化处理，提高强度。

2.2连杆长度的确定近代中小型告诉柴油机，为使发动机结构紧凑，最适合的连杆长度应该是，在保证连杆及相关机件在运动不与其他机件相碰的情况下，选取最小的连杆长度。

连杆长度l 与结构参数lR=λ（R 为曲柄半径）有关，此次设计选取286.0=λ。

mm S Rl 210286.021202=⨯===λλ2.3连杆小头的设计小头主要尺寸为连杆衬套内径d 和小头宽度1b 。

1.连杆衬套内径dmm D d 3810536.036.0=⨯==2.衬套厚度δmm d 5.238066.0066.0=⨯==δ3.小头内径1dmm d d 435.223821=⨯+=+=δ4.小头宽度1bmm d b 403805.105.11=⨯==5.小头外径2dmm d d 524321.121.112=⨯==2.4连杆杆身的设计连杆杆身从弯曲刚度和锻造工艺性考虑，采用工字形截面。