畢業(yè)設(shè)計開題報告 s1110柴油機曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告課題 名稱：s1110柴油機曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計學(xué)生姓名： 侯逸強指導(dǎo)教師： 曹曉輝專業(yè)名稱： 熱能與動力工程（動力機械及其自動化）江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院2015年03月10日61 學(xué)生必須撰寫“畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告”，由指導(dǎo)教師簽署意見，系教學(xué)主任批準(zhǔn)后實施。2開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期完成，開題報告不合格者不得參加答辯。3畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴(yán)謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。4本報告中，由學(xué)生本人撰寫

2、的對課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于3000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。5.開題報告檢查原則上在畢業(yè)設(shè)計開始后第24周完成。江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名侯逸強學(xué)號3110404034專業(yè)動力機械指導(dǎo)教師姓名曹曉輝職稱講師所在系部動力系課題來源自選課題課題性質(zhì)理論研究課題名稱S1110柴油機曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的內(nèi) 容和意義汽車自上個世紀(jì)末誕生以來，已經(jīng)走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從 卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時 18公里的速度，到現(xiàn)在，竟 然誕生了從速度為零到加速到 100公里/小時只需要三秒鐘

3、多一點的超 級跑;車。汽布的發(fā)展有著一個漫長的過程。經(jīng) 100多年來的不斷改進、 創(chuàng)新，凝聚了人類的智慧和匠心，并得益于石油、鋼鐵、鋁、化工、塑 料、機械設(shè)備、電力、道路網(wǎng)、電子技術(shù)與金融等多種行業(yè)的支撐，帶 動了它們的發(fā)展，成為今日這樣具有多種型式、不同規(guī)格，廣泛用于社 會經(jīng)濟生活多種領(lǐng)域的交通運輸工具。汽布的核心部件自然是動力裝置內(nèi)燃機，車用動力是內(nèi)燃機的最大 用戶，其次是各種各樣的工程機械，農(nóng)用機械和小型移動式機具的動力。 內(nèi)燃機無外乎都是由兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成。 即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣 機構(gòu)，燃料供給系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，點火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)組成。本 次畢業(yè)設(shè)計的研究對象就是 S1

4、110柴油機曲柄連桿機構(gòu)。曲柄連桿機構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機中的動力傳遞系統(tǒng)。曲柄連桿機構(gòu)是 發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動部分。在作功沖程中， 它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能活塞往復(fù)運動、 由曲軸旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能， 對外輸出動力；在其它沖程中，則依靠曲柄和飛輪的轉(zhuǎn)動慣性、通過連 桿帶動活塞上下運動，為下一次作功創(chuàng)造條件。義獻綜述曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計主要是對主要零部件進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并對 曲柄連桿機構(gòu)進行了有關(guān)運動學(xué)和動力學(xué)的理論分析。1.機械工業(yè)出版社袁兆成編著的內(nèi)燃機設(shè)計，介紹內(nèi)燃機曲柄連桿 機構(gòu)的運動規(guī)律，分析作用在內(nèi)燃機主要零部件上的力，作為設(shè)計中進 行零件剛度，強度和磨損級工作情況分

5、析的依據(jù)，并進行受力分析。通過對中心曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律，偏心曲柄連桿機構(gòu)運動學(xué)和關(guān)節(jié)曲 柄連桿機構(gòu)運動學(xué)假設(shè)分析，并對曲柄連桿機構(gòu)中力的傳遞和相互關(guān)系 進行分析研究計算。從而對曲柄飛輪組，連桿組和活塞組設(shè)計，來完成 整個曲柄連桿機構(gòu)的設(shè)計。2 .王吉忠的曲柄連桿機構(gòu)動力學(xué)分析中，概述動力學(xué)是研究產(chǎn)生運 動的力。曲柄連桿機構(gòu)的動力學(xué)分析是內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，它是分 析曲柄連桿機構(gòu)中力的作用情況，并從中找出影響內(nèi)燃機曲軸的輸出扭 矩、曲軸旋轉(zhuǎn)的均勻程度和動力不平衡的根本原因，從而確定改善內(nèi)燃 機動力性能的措旌。動力學(xué)分析還為內(nèi)燃機主要零件的強度、剛度、磨 損、振動和軸承負荷等計算提供必要的數(shù)

6、據(jù)。運轉(zhuǎn)著的內(nèi)燃機，其曲柄 連桿機構(gòu)中作用著氣體對活塞的壓力、往復(fù)或旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量的自重和慣 性力、外部負荷對內(nèi)燃機的反作用力、運動副間的摩擦阻力等。在動力 學(xué)分析中，一般將各運動部件的自重和運動副之間的摩擦阻力忽略不計， 主要分析氣體壓力和慣性力在曲柄連稈機構(gòu)中的作用情況。3 .李純玲的汽車發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計中提到內(nèi)燃 機的曲柄連桿機構(gòu)還需要進行結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計。因為曲柄連桿機構(gòu)是發(fā) 動機的兩大機構(gòu)之一，它的尺寸大小直接影響發(fā)動機的體積和重量，因此 設(shè)計出重量輕而各方面性能又達到要求的曲柄連桿機構(gòu)是一項重要的工 作。設(shè)計以曲柄連桿機構(gòu)為研究對象建立三維數(shù)字化參數(shù)模型 ，將有限元

7、算法內(nèi)置在優(yōu)化算法中，對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。通過應(yīng)用三維軟件分別 建立了活塞、連桿和曲軸的三維模型。然后對其進行虛擬裝配，對裝配體 有限元模型進行熱力耦合分析，解決曲柄連桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計的剛強度評 價問題。最后從曲柄連桿機構(gòu)受力及運動特點等方面入手，通過對各個零 件的結(jié)構(gòu)簡化，分別建立了活塞、連桿和曲軸的三維數(shù)字化模型。當(dāng)曲柄 連桿機構(gòu)載荷和約束條件不變時，讓活塞、連桿、曲軸在更小結(jié)構(gòu)尺寸的 情況下也能夠滿足強度要求。研究內(nèi)容siiio 柴油機曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計主要分為曲軸飛輪組設(shè)計，連桿組 設(shè)計和活塞組設(shè)計。（一）曲軸飛輪組設(shè)計曲軸是發(fā)動機最重要的機件之一，它的尺寸參數(shù)在很大程度上不但 影響著發(fā)

8、動機的整體和質(zhì)量，而且影響著發(fā)動機的可靠性和壽命。主要 是承受連桿傳來的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，然后通過飛輪輸出，另外， 還用來驅(qū)動發(fā)動機的配氣機構(gòu)及其他輔助裝置。因此設(shè)計曲軸時要求：（1）有足夠的耐疲勞載荷強度。以耐彎曲疲勞載荷為主。（2）有足夠的承壓面積，軸頸表面要耐摩擦。（3）盡量減少應(yīng)力集中。（4）剛度 要好，變形小，否則會使其他零件的工作條件惡化。（二）連桿組設(shè)計連桿組的功用是將作用在活塞上的氣體壓力傳給曲軸，并將活塞的 往復(fù)運動變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，與連桿大頭一起作旋轉(zhuǎn)運動，連桿桿身 作復(fù)雜的平面運動。主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷。 因此，在設(shè)計時應(yīng)首先保證連桿具有足夠

9、的疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛度。其中又分為連桿大頭，連桿小頭和連桿桿身設(shè)計。（1）連桿大頭聯(lián) 結(jié)連桿和曲軸，要求有足夠的強度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦和連桿 螺栓，甚至整機工作可靠性。為了便于維修，對于像本設(shè)計的高速柴油 機，連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動平面內(nèi)的總寬必須小 于氣缸直徑，大頭的外型尺寸又決定了凸輪軸位置和曲軸箱形狀，因此 在設(shè)計連桿大頭時，應(yīng)在保證強度、剛度的條件下，尺寸盡量小，重量 盡量輕。合理確定大頭的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀。（2）小頭采用薄壁圓環(huán)型結(jié)構(gòu)， 它的形狀簡單，制造方便，材料能充分利用，受力時應(yīng)力分布較均勻。 小頭到桿身的過渡采用單圓弧過渡。（3）連桿桿身在膨脹行程中承受

10、作用 在活塞上的氣體壓力的壓縮作用，在吸氣行程中承受往復(fù)慣性力的拉伸 作用，當(dāng)連桿受壓時，有可能發(fā)生不穩(wěn)定彎曲，此外當(dāng)連桿作高速擺動 運動時還要承受本身的橫向慣性力的彎曲作用。（三）活塞組設(shè)計活塞組主要用來與氣缸、氣缸蓋相配合形成一個容積變化的密閉空 問，在這里完成內(nèi)燃機的工作過程；同時活塞組也承受燃氣壓力，并把 它傳給連桿、曲軸，將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，從而對 外輸出扭矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動.它由活塞、活塞環(huán)、活塞銷等機件組成?；钊闹饕饔檬浅惺軞飧字械臍怏w壓力，并將此力通過活塞銷傳 給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。活塞頂部還有氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒 室。由于活塞頂部直接與高溫燃

11、氣周期性接觸，燃氣的最高溫度可達 2500K以上，因此活塞的溫度也很高，例如活塞頂部的溫度可高達 600 700K。高溫一方面使活塞的機械強度顯著下降，另一方面使活塞材料的 熱膨脹量增大，容易破壞活塞與其相關(guān)零件的配合?；钊敳吭谧龉π?程時，承受著燃氣的帶沖擊性的高壓力。對于汽油機活塞，瞬時的壓力 最大值可達36MPa對于柴油機活塞，其最大值可達 69MPa采用增 壓時最大值可達1315MPa高壓導(dǎo)致活塞的側(cè)壓力大，加速活塞外表 面的磨損，也容易引起活塞的變形。參考文獻：1Pro/ENGINEER Wildfire實用培訓(xùn)教程清華大學(xué)出版社2AutoCAD200皺用指南機械工業(yè)出版社3MATLAB6.0K礎(chǔ)及應(yīng)用清源計算機工作室4機械設(shè)計手冊15冊機械工業(yè)出版社5內(nèi)燃機設(shè)計天津大學(xué)出版社6內(nèi)燃機學(xué)機械工業(yè)出版社7S1110柴油機曲軸等部分圖樣3.23.15文獻閱讀及調(diào)研報告3.163.29