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活塞连杆机构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解活塞连杆机构的基本结构及其在内燃机中的作用；2. 学生能够描述活塞连杆机构的运动规律和力学原理；3. 学生能够掌握活塞连杆机构的装配和调整方法。
技能目标：1. 学生能够运用图示和模型分析活塞连杆机构的工作原理；2. 学生能够通过实际操作，正确进行活塞连杆机构的拆装和组装；3. 学生能够运用所学知识解决活塞连杆机构在实际应用中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械结构和运动原理的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作意识，使其在合作中解决问题，共同完成任务；3. 增强学生的环保意识，了解活塞连杆机构在节能减排方面的应用和重要性。
课程性质：本课程为工程技术类课程，结合理论教学和实践操作，以提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
学生特点：学生处于中学阶段，具有一定的物理知识和动手能力，对机械结构有一定的好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的参与度和实践操作能力，培养学生在实际情境中发现问题、分析问题和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活和工作中。
二、教学内容1. 活塞连杆机构的基本概念与结构特点- 内燃机工作原理简介- 活塞连杆机构的作用及其在内燃机中的位置- 活塞、连杆、曲轴的结构及其相互关系2. 活塞连杆机构的运动规律与力学原理- 活塞的运动轨迹分析- 连杆的运动规律及其力学模型- 曲轴转动与活塞运动的转换关系3. 活塞连杆机构的装配与调整- 活塞连杆机构的拆装方法与步骤- 装配工艺要求及注意事项- 调整方法及常见问题处理4. 活塞连杆机构的实际应用与案例分析- 活塞连杆机构在各类内燃机中的应用- 节能减排技术在活塞连杆机构中的应用- 实际案例分析，提高学生解决问题的能力教学内容安排与进度：第一课时：活塞连杆机构基本概念与结构特点第二课时：活塞连杆机构的运动规律与力学原理第三课时：活塞连杆机构的装配与调整第四课时：活塞连杆机构的实际应用与案例分析教材章节关联：《工程技术基础》第三章第三节：内燃机的结构与原理《工程技术基础》第三章第四节：内燃机的装配与调整《工程技术案例》第二章：内燃机活塞连杆机构的应用与改进实例三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：- 对于活塞连杆机构的基本概念、结构特点以及运动规律等理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握课程核心内容。
活塞设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过活塞设计的学习，让学生掌握活塞的基本结构、工作原理和设计方法。
具体目标如下：1.了解活塞的定义、分类和应用领域。
2.掌握活塞的材料选择、形状设计和尺寸计算。
3.理解活塞在发动机中的工作原理和作用。
4.能够分析活塞的结构和性能要求，进行合理的设计。
5.能够运用相关软件或工具进行活塞的绘制和模拟。
6.能够进行活塞的实验操作，观察和分析实验结果。
情感态度价值观目标：1.培养学生对机械工程的兴趣和热情，提高学生对活塞设计的认识和重视。
2.培养学生团队合作和解决问题的能力，使学生在活塞设计过程中能够积极思考和创新。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.活塞的基本概念和分类：介绍活塞的定义、特点和应用领域，分析不同类型的活塞及其应用场景。
2.活塞的材料选择：讲解活塞材料的性能要求，介绍常用活塞材料的特点和选择依据。
3.活塞的结构设计：教授活塞的形状设计、尺寸计算和强度分析，引导学生进行活塞结构的设计和实践。
4.活塞的工作原理和作用：解析活塞在发动机中的工作过程，阐述活塞在动力传递和燃烧过程中的作用。
5.活塞的实验和测试：安排活塞实验操作，让学生通过实验观察和分析活塞的性能和工作效果。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过教师的讲解，传授活塞设计的基本知识和原理。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享活塞设计的思路和经验，促进学生之间的交流和合作。
3.案例分析法：分析具体的活塞设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
4.实验法：安排活塞实验操作，让学生通过实际操作观察和分析活塞的性能和工作效果。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的活塞设计教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的活塞设计参考书籍，丰富学生的知识储备。
活塞课程设计全套一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握活塞的基本原理和结构，了解活塞在内燃机中的工作原理和性能，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解活塞的定义、分类和基本结构；（2）掌握活塞的工作原理和性能；（3）熟悉活塞在内燃机中的应用。
2.技能目标：（1）能够分析活塞的运动规律；（2）能够计算活塞的受力情况和应力分析；（3）能够评估活塞的性能和优化设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对活塞技术的兴趣和好奇心；（2）培养学生严谨的科学态度和团队协作精神；（3）培养学生关注实际问题，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.活塞的基本原理和结构：活塞的定义、分类、基本结构及其功能；2.活塞的工作原理和性能：活塞的运动规律、受力情况、应力分析等；3.活塞在内燃机中的应用：活塞在内燃机中的工作过程、性能要求等；4.活塞的设计和优化：活塞的材料选择、结构设计、性能评估等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：讲解活塞的基本原理、结构和性能；2.讨论法：引导学生探讨活塞的运动规律和应力分析；3.案例分析法：分析实际工程中的活塞应用案例；4.实验法：学生进行活塞实验，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的活塞教材，为学生提供系统的学习资料；2.参考书：提供相关的专业书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等，形象生动地展示活塞的相关知识；4.实验设备：准备活塞实验所需的设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置与课程内容相关的作业，评估学生的理解和应用能力；3.考试：进行期中、期末考试，评估学生对课程知识的掌握程度；4.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和问题解决能力；5.课程论文：让学生选择活塞相关的话题进行研究，撰写论文，评估学生的 research能力和批判性思维。
课程设计活塞一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握活塞的基本原理和结构，了解活塞在内燃机中的应用，培养学生进行活塞故障诊断和维修的能力。
1.描述活塞的结构和作用。
2.解释活塞在内燃机中的工作原理。
3.列举活塞常见的故障及其原因。
4.能够使用适当的工具对活塞进行拆装和检查。
5.能够诊断活塞故障并提出维修方案。
情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识和责任感。
2.培养学生对汽车维修行业的兴趣和职业认同感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括活塞的结构和作用、活塞在内燃机中的工作原理、活塞故障诊断和维修方法等。
1.活塞的结构和作用：介绍活塞的组成部分，如活塞顶、活塞裙、活塞环等，并解释其在内燃机中的作用。
2.活塞在内燃机中的工作原理：讲解活塞在内燃机中的运动规律和工作原理，包括活塞的往复运动和燃烧室的形成等。
3.活塞故障诊断和维修方法：介绍活塞常见的故障，如裂纹、磨损、变形等，并讲解相应的诊断和维修方法。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生了解活塞的基本原理和结构，掌握活塞在内燃机中的工作原理。
2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作意识和责任感，提高学生对活塞故障诊断和维修的深入理解。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题，提高学生的解决问题的能力。
4.实验法：通过实验室的实践操作，使学生能够亲手拆装和检查活塞，培养学生的动手能力和实际操作技能。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选择合适的教材，如《汽车发动机维修技术》等，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《内燃机原理与应用》等，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作多媒体课件和教学视频，通过动画和图像等形式，使学生更直观地了解活塞的结构和作用。
4.实验设备：提供适当的实验设备，如活塞拆装工具、活塞检验仪器等，供学生进行实验操作和实践学习。
目录第一章概述 (2)1.1压缩机简介 (2)1.2压缩机分类 (2)1.3活塞式压缩机特点 (2)第二章总体结构方案 (3)2.1设计基本原则 (3)2.2气缸排列型式 (3)2.3运动机构 (3)第三章设计计算 (4)3.1 设计题目及设计参数 (4)3.2 计算任务 (4)3.3 设计计算 (4)3.3.1 压缩机设计计算 (4)3.3.2 皮带传动设计计算 (8)第四章压缩机结构设计 (11)4.1气缸 (11)4.2气阀 (12)4.3活塞 (12)4.4活塞环 (13)4.5填料 (13)4.6曲轴 (13)4.7中间冷却器 (13)参考文献 (14)第一章概述1.1压缩机简介压缩机（compressor），是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏。
它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝（放热）→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。
作为一种工业装备，压缩机广泛应用于石油、化工、天然气管线、冶炼、制冷和矿山通风等诸多重要部门；作为燃气涡轮发动机的基本组成元件，在航空、水、陆交通运输和发电等领域随处可见；作为增压器，已成为当代内燃机不可缺少的组成部件。
在诸如大型化肥、大型乙烯等工艺装置中，它所需投资可观，耗能比重大，其性能的高低直接影响装置经济效益，安全运行与整个装置的可靠性紧密相关，因而成为备受关注的心脏设备。
1.2压缩机分类压缩机按工作原理可分为容积式和动力式两大类；按压缩级数分类，可分为单级压缩机、两级压缩机和多级压缩机；按功率大小分类，可分为微小型压缩机、中型压缩机和大型压缩机。
按压缩机的结构形式可分为立式、卧式。
压缩机具有其鲜明的特点，根据其工作原理的不同决定了其不同的适用范围。
1.3活塞式压缩机特点活塞式压缩机与其他类型的压缩机相比，特点是：（1）压力范围最广。
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1 引言活塞式压缩机设计是专业课程设计的主要方向之一。
活塞式压缩机的主要特点有：压力范围广，效率高，适应性强。
然主要缺点有：外形尺寸和重量较大，需要较大的基础，气流有脉动性和易损零件较多。
综合考虑我们的设计题目主要以排气量小于1m3/min 的微型或小型角度式空气压缩机为主。
用于提供压缩空气的角度式空气压缩机包括V型、W型、S型等结构型式，主要分为单级和两级压缩两大类；润滑方式分：有油润滑、无油润滑；冷却方式主要为风冷；气阀型式主要为舌簧阀。
单级和多级压缩各有优点，有油和无油各有特点，风冷是小型空气压缩机常见的冷却方式，与水冷相比也各有优点。
目前，小型空气压缩机气阀常用舌簧阀，主要是余隙小，气缸利用率高。
空气压缩机的设计原则：（1）满足用户提出的关于排气量、排气压力以及有关使用条件的要求；（2）有足够的使用寿命及使用可靠性；（3）运转的经济性；（4）动力平衡性良好；（5）维护及检修方便；（6）尽可能使用新结构、新技术及新材料；（7）制造工艺性良好；（8）机器轻巧。
以上原则往往彼此之间相矛盾，应根据压缩机的用途，在保证主要要求下，尽量满足其他要求[1]。
活塞式压缩机的发展趋势是：（1）高压、高速、大容量。
在某些化工部门，提高压力可以提高合成效率，因而压缩机的压力在逐渐提高。
高转数、短行程的结构应用降低了机器占地面积和金属消耗量。
（2）提高效率以及延长使用期限。
（3）按产品系列化、通用化、标准化进行生产，以便于产量、质量的提高，且适用于产品变型。
、MPa、MPa、MPa、，MPa、MPa两档为主。
2 总体结构方案设计总体方案设计是整个设计的关键，方案的选择一定要有充分的选择依据。
在理解的基础上，准确表达设计方案的目的。
明了该种结构方案的热力学目的和特点，动力学目的和特点，结构优化设计的目的以及其它需要完善和实现的目标。
2．1 设计参数压缩介质：空气空气相对湿度：以石家庄地区为准吸气压力：大气压排气压力：排气量：≥活塞行程：S=65mm一级进气温度：（10~45）℃2．2 设计要求选取适宜的级数、冷却方式等，确保排气量≥。
佳木斯大學机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）说明书题目单杆活塞式液压缸的设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化（卓越工师）组员曾瑶瑶、王健跃、杨兰、沈宜斌指导教师臧克江完成日期2016年6月佳木斯大学机械工程学院目录设计要求 (II)第1章缸的设计 (1)1.1 液压缸类型和结构型式的确定 (1)1.1.1结构类型 (1)1.1.2局部结构及选材初选 (1)1.2液压缸主要尺寸的确定 (2)1.2.1 液压缸筒的内径D的确定 (2)1.2.2 活塞杆直径d的确定 (2)1.2.3 缸筒长度l的确定（如图1-3） (3)1.2.4 导向套的设计 (3)1.3活塞及活塞杆处密封圈的选用 (4)1.4缓冲装置设计计算 (4)第2章强度和稳定性计算 (7)2.1缸筒壁厚和外径计算 (7)2.2缸底厚度计算 (7)2.3 活塞杆强度计算 (7)致谢 (8)参考文献 (9)设计要求设计单杆活塞式液压缸；系统压力：10MPa；系统流量：100L/min；液压缸行程：450mm；速度：30mm/s；液压缸输出力：5000N；油口尺寸：M24*1.5，且两油口尽可能在缸筒的缸底侧；液压缸与外界联接方式缸底固定，活塞杆为耳环联接。
第1章缸的设计1.1 液压缸类型和结构型式的确定1.1.1结构类型1、采用单作用单杆活塞缸；2、液压缸的安装形式采用轴线固定类中的头部内法兰式安装在机器上。
法兰设置在活塞杆端的缸头上，内侧面与机械安装面贴紧，这叫头部内法兰式。
液压缸工作时，安装螺栓受力不大，主要靠安装支承面承受，所以法兰直径较小，结构较紧凑【1】。
这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。
而且压力机的工作时的作用力是推力，则采用图1-1的安装形式。
图1-1安装形式1.1.2局部结构及选材初选1、缸筒的材料采用45号无缝钢管（如图1-2）；图1-2缸筒的设计2、缸底的材料：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接【2】；3、缸盖：采用45号钢，与缸筒采用法兰连接；4、缸体与外部的链接结构为刚性固定：采用头部内法兰式连接；5、活塞：活塞采用铸铁；6、活塞杆：活塞缸采用45号钢，设计为实心；7、排气装置：在缸筒尾端采用组合排气塞；8、密封件的选用：活塞和活塞杆的密封件采用O形密封圈加挡圈【3】。
摘要根据设计任务书的要求，本设计说明书针对粗镗活塞销孔组合机床的夹具设计进行说明。
设计中的专用夹具是为活塞零件的粗镗工序所设计的夹具。
此处专用夹具主要包括定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置。
设计的主要内容包括研究原始资料，夹具设计初步方案制定，主要零件的设计说明，绘制夹具总装配图，标注尺寸、技术要求、零件编号及编制零件明细表，绘制夹具零件图。
设计过程中经过对不同方案的比较，最后确定最优方案。
关键词活塞销孔夹具结构设计AbstractBook design task in accordance with the requirements, the design specification for rough piston pin hole boring machine-specific description of the fixture design. Dedicated fixture design for the Pistons rough boring parts of the fixture design process. Dedicated fixture here include positioning devices, clamping devices, and other device specific folder. The main elements of design including raw data, the preliminary fixture design program development, the design of the main parts that draw the general assembly jig, mark size, technical requirements, part number and schedule of the preparation of parts, drawing parts diagram fixture. The design process through the comparison of different programs, and finally to determine the optimal program.Keywords:piston’s thole hole、fixture structural design目录1 前言 (4)2 夹具概述 (5)3 活塞零件与组合机床概述 (5)3.1 活塞概述 (5)3.2 粗镗活塞销孔主要技术条件分析 (7)3.3 活塞的材料及毛坯制造 (8)3.4 活塞销孔的机械加工工艺过程的分析 (8)3.5 机床的主要技术参数以及刀具主要参数 (9)3.5.1机床尺寸参数 (9)3.5.2机床主要参数计算 (9)3.5.3 安装夹具连接部分尺寸 (11)4 粗镗活塞销孔专用机床的夹具设计 (11)4.1夹具结构的初步设计方案 (11)4.1.1工件的定位方案 (11)4.1.2夹具的引导方式 (12)4.1.3工件的夹紧机构 (12)4.1.4夹具体的设计 (16)4.1.5传动方式 (17)4.2 定位误差分析 (17)4.3夹具设计的计算 (17)4.3.1原动力计算 (17)4.3.2 扳手和螺栓的选用 (18)5 夹具（零件）的公差配合和技术条件 (18)5.1 夹具公差的制定以及技术条件 (18)5.2夹具零件的公差和技术条件 (18)6 总结 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1 前言毕业设计是高等工业院校学生毕业前进行的全面综合训练，是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获得的最后训练机会，也是对学生在校期间所获得知识的检验。
1某款新型柴油机的活塞设计研究该柴油机的活塞材料应该满足下面的要求：机械强度高，耐磨性比较好、重量轻、导热系数大、线膨胀系数小、耐腐蚀性比较好、稳定性比较好、加工也比较方便，该工艺总共12%的共晶铝硅合金ZL111被选择用于处理。
1.1分析活塞的头部设计1.1.1分析在活塞的顶部活塞顶部的厚度也由最大气压决定，所以它具有足够的刚度和良好的导热性。
对于4个工作强度低的柴油发动机，选择未填充的平顶活塞顶盖。
为了将活塞环安装在活塞头上，必须加厚侧壁，这也有利于热传递。
在过渡半径中就是（0.05-0.1），其中d是7mm，侧壁的厚度为（0.05-0.1）d=7mm。
另外，活塞顶部的厚度由散热与刚度的条件决定，取决于强度。
当满足强度要求时，应尽可能取最小值。
1.1.2分析环槽的确定事实证明，第一环的磨损最大，发动机大修与活塞组之间的间隔很大程度上取决于第一环的使用寿命。
为了降低气环，尤其是第一个气环的温度，可以考虑采取以下措施：①第一环排列在活塞顶的厚度以下。
②隔热槽就是在第一环的上方开了一个槽。
③将滑块插入铝制活塞环的凹槽中。
④活塞顶部涂有等离子喷涂陶瓷。
某些发动机在第二个环形槽的底部有两个槽，它们不仅仅可以使用背面带有尖锐边缘的活塞环，这样还可以起到减压室的作用，防止了机油由燃烧室而流出，因此减少油耗。
环槽的高度取决于环的高度。
在具有较高机械负荷和热负荷的柴油发动机中，增加到第一转的侧隙为0.1-0.2mm。
其余约为0.04-0.13mm。
气环的后部间隙通常为0.5mm。
环形凹槽底部过渡的圆角通常为0.1-0.4mm。
在活塞的结构设计中具体如下：①一种推力侧与反侧是非对称设计的。
②为了减小活塞销的长度，这样优化了活塞销的形状。
③优化活塞销座上部的壁厚并减少质量。
在以上分析的基础上，柴油机采用了凹形顶部活塞，活塞表面涂有0.2-0.3mm的陶瓷。
1.2销座设计在销座的设计中应尽可能考虑活塞销的直径，以使销座之间能够相互适应。
简述活塞的基本组成活塞是内燃机的重要组成部件，决定了内燃机的发动机的动力性能和可靠性。
活塞由活塞环、活塞销、活塞三部分构成。
活塞环，又称活塞缘，是活塞端部上安装的环形零件，由碳钢或铬钼钢材料制成，具有良好的热强度、耐磨性和抗氧化性能。
活塞环主要用于夹紧活塞和活塞销，防止燃烧气缸因过度磨损掉夹在环内的活塞和活塞销。
活塞销是活塞的爪子，其作用是将曲轴杆上的回转动能传给活塞，使活塞发生瞬间的往复运动。
活塞销一般由金属或塑料制成，具有良好的热电性能，可以抵抗高温和摩擦，以及抗腐蚀和耐磨性能。
活塞是内燃机的重要构件，也是活塞的主体部分，它的设计对发动机的整体性能起着至关重要的作用。
活塞由铸铁、铝等金属材料制成，具有良好的强度、热稳定性能，活塞的装配精度也是内燃机机械效能的重要指标之一。
总之，活塞由活塞环、活塞销、活塞三部分组成，它们的材质、精度、结构、加工精度等对内燃机的发动机动力性能起着非常重要的作用。
活塞组件选用的材料是决定其工作性能的关键因素。
根据发动机型式和使用环境，采用不同的钢材。
一般来说，活塞环使用碳钢、铬钼钢或铝合金；活塞销使用铜、铝合金和复合材料以及一定的金属；活塞通常使用铸铁或铝合金，根据不同的发动机型式使用适量的增加剂，以提高其性能，如抗磨性、耐热性、抗腐蚀性和抗氧化作用。
活塞环、活塞销和活塞的结构也广泛不同，现代发动机的活塞环更倾向于有多极结构，结构设计可以抵御高温和摩擦，拓宽活塞的工作范围，密封和抗磨性能也得到提高，结构设计也变得精细。
活塞的加工精度也直接影响发动机的整体性能，做工精度在千分之十内，表现出良好的平衡性和稳定性，现代活塞的加工精度达到千分之六内，以满足高精度的内燃机的要求。
要说明活塞的基本组成，就不得不提到它的材质、结构、加工精度等重要因素，这些因素共同影响内燃机发动机的性能及可靠性，所以活塞的设计部分必须格外小心，从而获得最佳的发动机性能，满足现代发动机高效、经济、精度高的要求。
课程设计任务书一、设计题目：活塞结构设计与加工工艺二、设计参数：五十铃6120、排量2.0L、D S⨯为120⨯135、转速1300r•min 顶岸高度F、活塞销直径BO、裙长SL、销座间距A、总长GL、最大爆发压力、活塞销校核三、设计要求：1用计算机绘制活塞总装配图一张（A1图）、零件图（加工工件）一张（A2图）2设计说明书一份（包括零件图分析、定位方案确定、定位误差计算等内容；最好能写出整个工艺过程）四、进度安排：第一周：查找课程设计所需要的书籍，资料。
第二周：对活塞进行尺寸设计计算。
第三周：强度校核第四周：绘图并书写说明书。
第五周：应用制图软件绘制零件图及装配图并完善课程设计说明书。
五、总评成绩及评语：指导教师签名日期年月目录前言 (1)1活塞的概述 (2)1.1活塞的功用及工作条件 (2)1.2活塞的材料 (2)1.3活塞结构 (2)1.3.1活塞顶部 (2)1.3.2活塞头部 (3)1.3.3活塞裙部 (3)2活塞的结构参数 (4)3活塞最大爆发压力的计算 (5)3.1热力过程计算 (5)3.2柴油机的指示参数 (8)3.3柴油机有效效率 (10)4活塞销的受力分析 (12)5活塞的加工工艺 (14)参考文献： (15)本文由闰土服务机械外文文献翻译成品淘宝店整理课程设计前言内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。
活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。
活塞是内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏，特别是坦克、舰艇和军用车船用内燃机活塞则要求更高，它已成为制约内燃机发展的一个突出问题。
本次课程设计的题目是发动机铝活塞的结构及工艺设计，选择利用合适的机床加工发动机活塞，通过这次课程设计，要求熟练掌握并能在实际问题中进行创新和优化其加工工艺过程。
活塞结构设计与工艺设计1活塞的概述1.1活塞的功用及工作条件活塞是曲柄连杆机构的重要零件煤气主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。
此外，活塞又是燃烧室的组成部分。
活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。
作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达14—16MPa。
而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用，在气体压力、往复惯性力和侧压力的共同作用下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。
由此可见，活塞应有足够的强度和刚度，而且质量要轻。
活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞顶部的温度很高，各部的温差很大，柴油机活塞顶部常布置有凹坑状燃烧室，使顶部实际受热面积加大，热负荷更加严重。
高温必然会引起活塞材料的强度下降，活塞的热膨胀量增加，破坏活塞与气缸壁的正常间隙。
另外，由于冷热不均匀所产生的热应力容易使活塞顶部出现疲劳热裂现象。
所以要求活塞应有足够的耐热性和良好的导热性，小的线膨胀系数。
同时在结构上采取适当的措施，防止过大的热变形。
活塞运动速度和工作温度高，润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。
要求应具良好的减摩性或采取特殊的表面处理。
1.2活塞的材料现代内燃机广泛使用铝合金活塞。
铝合金导热性好（比铸铁大3-4倍），密度小（约为铸铁的1/3）。
因此铝活塞惯性力小，工作温度低，温度分布均匀，对改善工作条件减少热应力延缓机油变质有利。
目前铝活塞广泛采用含硅12%左右的共晶铝硅合金制造，外加铜和镍，以提高热稳定性和高温机械性能。
铝活塞毛胚可采用金属模铸造，锻造和液压模锻等方法生产。
为了提高铝活塞的强度和硬度，并稳定形状尺寸，必须对活塞进行淬火和时效热处理。
1.3活塞结构活塞按部位不同，分为顶部，头部和裙部三部分。
1.3.1活塞顶部活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形状和压缩比有关，一般有平顶，凸课程设计顶和凹顶三种。
1.3.2活塞头部活塞头部是指由活塞顶部到油环下端面之间的部分。
在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。
在油环槽的低部还加工有回油孔或横向切槽。
活塞头部有足够的厚度，从活塞顶部到环槽区的断面要尽可能的圆滑，过度圆角半径应足够大，以减少热流阻力，便于热量从活塞顶部经活塞环传给气缸壁，使活塞环的温度不至于过高。
1.3.3活塞裙部活塞头以下的部分为活塞裙部，活塞销座位于裙部。
裙部起导向作用，并承受侧压力。
因此，活塞裙部的形状保证活塞在气缸得到良好的导向，气缸与活塞之间在任何工况下都能保证均匀，合适的间隙，并有一定的承压面积。
活塞结构设计与工艺设计2活塞的结构参数发动机选取为6120型柴油机，参数设计参照《新型铝活塞》 活塞缸径D=120mm （一）压缩高度KH=80mm（二）顶岸（第一环槽至活塞顶端距离）F=17mm （三）采用三道环（其中两道气环，一道油环）气环高度取5mm ，油环高度取7mm第一道环岸高度为6mm 第二道环岸高度略小于第一道环岸高度，为5mm （四）活塞销直径为BO=44mm 顶环槽宽为3mm （五）群长SL=100mm 下裙长为65mm （六）销座间距AA=44mm（七）活塞重量 系数X=0.9—1.4 取X=1.23,331.23122128N G X D g =⨯=⨯=(八)顶部厚度S=15mm 总长=80+65=145mm燃烧室0.6kd D=3kd h= 0.612072k d mm =⨯= 243kd h mm ==铝的线性膨胀系数为623.110⨯ 1o C活塞头部的最大温度为350摄氏度，所以其变形量为 612023.1103500.97021X mm mm -=⨯⨯⨯=≈ 活塞裙部最大温度为200摄氏度，所以其形变量为612023.1102000.55440.6Y mm mm -=⨯⨯⨯=≈课程设计3活塞最大爆发压力的计算最大爆发压力计算参考《内燃机原理》环境压力00.1013p Mp α= 环境温度0293T K=几何压缩比21ε= 有效压缩比18.9ε'=燃烧过量空气系数α=1.65 参与废弃系数0.02r γ=参与非其温度720r T K= 增压空气压力0.12135k p Mpa=最大燃烧压力6.47265z p Mpa= Z 点热利用系数0.70z ξ=B 点热利用系数0.85b ξ= 燃烧室扫其系数 1.15s ϕ=燃料质量分数0.87C = 0.126H = 0.004O = 燃料低42286.68u kJH kg =3.1热力过程计算充气过程系数 增压器后空气温度：01 1.811.800.121352933180.1013k kn n k k p T T K p --⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭式中，去增压器内平均多变压缩指数 3.8k n =（1） 压缩始点温度3185 1.110.027203311 1.02k k c r r a r T T T T K ξγγ+∆+++⨯⨯===+式中，k T ∆——新气预热度，k T ∆=5K; c ξ---比热修正系数，c ξ=1.11 （2） 压缩始点压力1.0 1.00.121350.12135a k p p Mpa ==⨯=（3） 充气系数`118.43640.1213510.73811203310.161810.02k av a k r T p T p εηεγ==⨯⨯⨯=-++（4） 平均多变压缩指数()()()1111`18.3158.315119.260.0025374118.41n n n a bT ε---==+⨯+++ （1） 式中，a ，b —常数，对于空气（忽略残余废气），a= 19.26 ，b=0.0025第一次试算，式（1）等号右端代入1n =1.37 , 1 1.96810.3625.382n -== 第二次试算，式（1）等号右端代入1n =1.369, 1 1.96810.3625.382n -==（5） 压缩终点温度()11 1.3621`33118.4950n c a T T K K ε--==⨯= （6） 压缩终点压力`1 1.3620.161818.48.544n c a p p Mpa Mpa ε==⨯=活塞结构设计与工艺设计（7） 燃料燃烧所需理论空气量()()0110.870.1260.004=0.4950.21124320.2112432kmol C H O L kg ⎛⎫⎛⎫=+-=+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭空气燃料 （8） 燃烧所需的实际空气量()()()()0 1.650.495/0.817/L L kmol kg kmol kg α==⨯=空气燃料空气燃料 （9） 理论分子变化系数00.03690.063911 1.03871.65βα=+=+=（10） 实际分子变化系数0 1.03870.02 1.035110.02r r βγβγ++===++（11） Z 点烧去的燃料质量分数0.700.8240.85z z b x ξξ===（12） Z 点处分子变化系数01 1.03871110.824 1.0313110.02z z r x ββγ--=+=+⨯=++（13） Z 点燃烧产物的平均摩尔比定容热容()[]()()()()()()()'''1.0641()10.0641.0640.8240.0220.470.00361.6510.020.640.8241.6510.020.8240.0219.260.00251.6510.020.0640.82419.890.00307z r v r z r v vpmz r zZ z zx c x c c x T T T γαγγαγ++(+)--=(+)+⨯++=⨯++⨯+-++⎡⎤⎣⎦+++⨯=+ 式中，'v a c a bT =+（14） b 点燃烧产物的平均摩尔比定容热容()()()()()()()'''1.064(1)(1)10.0641.0640.0220.470.0036 1.65110.0219.260.00251.6510.020.06420.180.00322r v r v vpmb r b z b c c c T T T γαγαγ++-+=(+)++++-++=++=+式中，'v a c a bT =+（15） z 点燃烧产物的平均摩尔比定压热容8.31519.890.003078.31528.2020.00307ppmz vpmz z zc c T T =+=++=+（16） 燃料发热量课程设计()()()()()()''129342286.680.8710.02 1.03520.180.003229319.260.002529329342743.34/u u r vpmb v H H L c c kJ kg γβ=++-⨯=+++⨯-+⨯⎡⎤⎣⎦⨯=燃料压力升高比6.472560.7588.544z c p p λ===（17） Cyz 段的燃料燃烧公式，就最大燃烧温度Z T()()()()()()''08.3158.3150.7042743.34(1) 1.650.49519.260.00259288.3150.7589280.0220.180.003239288.3150.7589281.031310.0228.2020.00307z uv c r vpmb z r ppmz z z zH c T c T L c T T T ξλγλαβγ+++++=+=+⨯+⨯+⨯⨯++⨯+⨯⨯=⨯+⨯+简化后得 80740.0629.670.0032294z zT T =+ （2）第一次试算，取式（2）等号右端的z T = 2000K 得170202234.88.15z T K K ==第二次试算，取式（2）等号右端的z T =2200K 得170202195.58.52z T K K ==第三次试算，取式（2）等号右端的z T = 2196K 得1702021968.52z T K K ==最后取2196z T K =膨胀过程参数： （18） 初膨胀比1.03521962.420.785950z c βρλT ⨯===T ⨯（19） 后膨胀比'18.47.62.42εδρ===（20） 求多变膨胀指数2n 及膨胀终点温度b T ，zb 膨胀线上的后燃公式，()()28.3151'1z Z b b u b z zvpmz z vpmb br bT T n H c T c T L ββξξβγββ⎛⎫- ⎪⎝⎭-==-+-+活塞结构设计与工艺设计()()()()2 1.03138.31521961.0315142743.340.850.70 1.0313 4.750.00073421962196 4.820.00070.81710.021.035 1.0315b b b T n T T ⎛⎫⨯- ⎪⎝⎭-=⎡⎤-+++⨯-+⎢⎥+⎣⎦（3）()2182568.315121401.42 4.820.0007bb bT n T T --=-- （4）将式子（3）与式子（4）联立，得22111 1.03512196 1.03137.6b zn n z T T K ββδ--==⨯⨯ （5） 第一次试计算，取b T =2000K 得，2153310.11177100n -== 1757b T = 第二次试计算，取b T =2189K 得，2151510.003257070n -== 2189b T =K 最后取2189b T K = 2 1.00325n =（23） 膨胀终点压力2 1.003256.472650.957.6zb n p p Mpa Mpa δ=== 3.2柴油机的指示参数（21） 理论平均指示压力（以有效行程为准）()()2111210.003250.362111'111'111'8.5440.758 2.421110.758 2.4211117.40.003757.6 1.369118.42.242c n n p p n n Mpa Mpaλρλρρεδε--⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-+---⎢⎥ ⎪ ⎪---⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎡⨯⎤⎛⎫⎛⎫=⨯-+--- ⎪ ⎪⎢⎥-⎝⎭⎝⎭⎣⎦= （22） 实际平均指示压力（以全行程为准）()()()()()''1''2.24218.410.950.121352118.40.982112.0346i b a i p p p p Mpa εεεφε-+--=-1-+--=⨯-=式中，φ ————示功图丰满系数，φ=0.98 （23） 指示油耗()()6612.54100.8710.161812.541028.9628.960.871318 2.034697.69v ki k i p gg Kw h LT p gKw h η⨯⨯⨯=⨯⨯=•⨯⨯⨯=•（24） 指示效率333600103600100.87197.6942286.68i i u g H η⨯⨯===⨯（25） 增压器中绝热压缩功()1000.2861005.210.121351005.229310.101342.2078k k k TkS p W T p kJ kg kJ kg-⎡⎤⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫=⨯-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦= （26） 增压器中绝热效率()()10.28600.444100.12135110.10130.620.12135110.1013k kk kS TkSk kk k p p T T p p η--⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪∆⎝⎭⎝⎭=-===∆⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭式中，k-------比热容比，k =1.4，1 1.410.2861.4k k --==;k n ------多变指数， 1.8k n =，1 1.810.4441.8k k n n --==。
