曲柄连杆机构课程设计
课题一 曲柄连杆机构教案
教案首页理解基本技术术语 分钟一、发动机的分类：挂图与实物演示发动机分类按照所用燃料按照冲程分 按照冷却方式按照气缸排列按照气缸数目汽油机 柴油机 四冲程内燃机 二冲程内燃机 水冷发动机 风冷发动机 单缸发动机 多缸发动机 单列式 双列式二、发动机专业术语：1.上止点 活塞顶部距离曲轴旋转中心最远极限位置，称为上止点。
2. 下止点 活塞顶部距离曲轴旋转中心最近极限位置，称为下止点。
3. 活塞行程 活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。
4. 曲柄半径 曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，5. 气缸工作容积（图1-2-5） 活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。
一般用V h 表示：6. 气缸总容积（图1-2-7） 活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。
V a 表示， V a ＝V c ＋V h7. 发动机排量 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量V L 。
8. 压缩比它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。
一般用ε表示。
ch c c h c a V V 1V V V =V V +=+=ε 通常汽油机的压缩比为6～10，柴油机的压缩比较高，一般为16～22。
9. 工作循环每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。
挂图与实 物演 示 活塞行程式曲柄半径燃烧室容积 工作容积 下止点上止点教案首页教学过程及时间分配教学内容教学方法课前组织5分钟新课导入提出问题（板书）10分钟理解基本技术术语分钟1、检查学生仪容仪表、胸牌佩带情况、填写教学日志2、讲述要求：纪律、卫生、学习方法、如何作笔记6、学习本节内容的目标1、发动机由机体组由什么零件构成？缸体、缸盖、缸垫、油底壳2、发动机缸体分为几种类型？1）气缸体一般式龙门式隧道式3、气缸套分为几种形式？气缸套干式气缸套湿式气缸套提示引导巡回检查提示引导学生展示（一）75分钟3）曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。
3《汽车构造》电子教案曲柄连杆机构
3《汽车构造》电子教案-曲柄连杆机构教案章节一：曲柄连杆机构概述教学目标：1. 让学生了解曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 让学生掌握曲柄连杆机构的工作原理。
教学内容：1. 曲柄连杆机构的作用：将往复直线运动转化为旋转运动，实现内燃机的做功。
2. 曲柄连杆机构的组成：曲轴、连杆、活塞、气缸、轴承等。
3. 曲柄连杆机构的工作原理：通过活塞在气缸内的往复直线运动，驱动连杆旋转，从而实现曲轴的旋转。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合实物图片和动画演示。
2. 引导学生参与讨论，提问解答。
教学评价：1. 学生能准确描述曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 学生能理解并解释曲柄连杆机构的工作原理。
教案章节二：曲轴的设计与制造教学目标：1. 让学生了解曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握曲轴的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 曲轴的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 曲轴的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 曲轴的结构特点：曲轴轴线、曲拐、曲柄等。
4. 曲轴的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析曲轴的结构特点和强度计算。
教案章节三：连杆的设计与制造教学目标：1. 让学生了解连杆的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握连杆的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 连杆的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 连杆的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 连杆的结构特点：连杆小头、连杆大头、连杆身等。
4. 连杆的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述连杆的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析连杆的结构特点和强度计算。
曲柄连杆机构课程设计
黑龙江工程学院曲柄连杆机构课程设计汽车与交通工程学院车辆工程10-1班赵攀201011951黑龙江工程学院第1章绪论 (2)第2章活塞组的设计 (2)2.1 活塞的设计 (2)2.1.1 活塞头部的设计 (2)2.1.2 活塞裙部的设计 (3)2.2 活塞销的设计 (3)2.2.1 活塞销的结构 (3)第3章连杆组的设计 (3)3.1 连杆的设计 (3)3.1.1 连杆长度的确定 (3)3.1.2 连杆小头的结构设计 (3)3.1.3 连杆杆身的结构设计 (4)3.1.4 连杆大头的结构设计 (4)3.2 连杆螺栓的设计 (4)第4章曲轴的设计 (4)4.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (4)4.1.1 曲轴的结构型式 (4)4.1.2 曲轴的材料 (5)4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (5)4.2.1 曲柄销的直径和长度 (5)4.2.2 主轴颈的直径和长度 (5)4.2.3 曲柄 (6)4.2.4 平衡重 (6)4.2.5 油孔的位置和尺寸 (6)4.2.6 曲轴两端的结构 (6)第5章曲柄连杆机构的创建 (7)6.2 活塞的创建 (7)6.3 连杆的创建 (7)6.4 曲轴的创建 (8)参考文献2黑龙江工程学院3第1章 绪 论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。
本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
第2章 活塞组的设计2.1 活塞的设计2.1.1 活塞头部的设计1、压缩高度的确定压缩高度1H 是由火力岸高度1h 、环带高度2h 和上裙尺寸3h 构成的，即 1H =1h +2h +3h（1）第一环位置一般汽油机D h )12.0~06.0(1=，D 为活塞直径，该发动机的活塞标准直径mm D 80=确定火力岸高度为：mm D h 8801.01.01=⨯==（2）环带高度一般气环高mm b 5.2~5.1=，油环高mm b 5~2=。
汽车设计课程设计曲柄连杆机构受力分析
汽车设计课程设计说明书题目：曲柄连杆机构受力分析一、课程设计要求根据转速、缸内压力、曲柄连杆机构结构参数，计算发动机运转过程中曲柄连杆机构受力，完成计算报告，绘制曲柄连杆机构零件图。
1.1 计算要求掌握连杆往复惯性质量与旋转离心质量折算方法；掌握曲轴旋转离心质量折算方法；掌握活塞运动速度一阶、二阶分量计算方法；分析活塞侧向受力与往复惯性力及相应设计方案；分析连杆力及相应设计方案；采用C语言编写曲柄连杆机构受力分析计算程序；完成曲柄连杆机构受力计算说明书。
1.2 画图要求活塞侧向力随曲轴转角变化连杆对曲轴推力随曲轴转角变化连杆轴承受力随曲轴转角变化主轴承受力随曲轴转角变化活塞、连杆、曲轴零件图（任选其中两个）二、计算参数2.1 曲轴转角及缸内压力参数曲轴转速为7000 r/min，缸内压力曲线如图1所示。
图1 缸内压力曲线2.2发动机参数本计算过程中，对400汽油机进行运动和受力计算分析，发动机结构及运动参数如表1所示。
表1 发动机主要参数参数指标发动机类型汽油机缸数 1缸径D mm 91冲程S mm 63曲柄半径r mm 31.5连杆长l mm 117偏心距e mm 0排量 mL 400活塞组质量'm kg 0.425连杆质量''m kg 0.46m kg 0.231曲轴旋转离心质量k标定功率及相应转速 kw/（r/min）17/7500最高爆发压力 MPa 5～6MPa三、计算内容和分析图3.1 运动分析3.1.1曲轴运动近似认为曲轴作匀速转动，其转角，t t t n 37006070002602πππα=⋅==s rad s rad dt d /04.733/3700≈==παω3.1.2活塞运动规律图2 中心曲轴连杆机构简图1）活塞位移 111cos cos x r αβλλ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦，其中()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-≈⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈-=-≈-=-==⋅=≈==t t r r x l r l r 04.733cos 14685.3104.733cos 15.31)2cos 1(4)cos 1(sin 2111cos 11)2cos 1(21sin sin 211)sin 1(sin 1cos sin sin /sin 27.01175.31/2222221222αλααλλαλαααλαλββαλαβλ又活塞位移曲线如图3所示图3 活塞位移曲线2）活塞速度 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+==αλαω2sin 2sin r dt dx v()αλαωα2cos cos +=r d dv令0=αd dv， 有()01cos 2cos 2cos cos 2=-+=+αλααλα，︒≈⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫ ⎝⎛==-+84.6412141arccos 021cos 21cos 2max2λλααλα曲轴转角解得最大活塞速度时的即最大活塞速度 ⎪⎭⎫⎝⎛+=max max max 2sin 2sin αλαωr vsm s rad mm /86.2326.169sin 11725.3163.84sin /37005.31≈⎪⎭⎫⎝⎛︒⨯+︒⋅⨯=π平均活塞速度 s m r mm n r Sn v m /7.1430min/70005.31230230=⋅⋅=⋅==活塞速度曲线如图4所示图4 活塞速度曲线3）活塞加速度 ()αλαωαα2cos cos 2+=⋅==r dtd d dv dt dv j()αλαωα2sin 2sin 2+-=r d dj令0=αd dj，有 ()0cos 41sin cos sin 4sin 2sin 2sin =+=+=+αλαααλααλα，由0sin =α，即︒=0α或︒=180α时，得正、负最大加速度：），得第二＞时（仅当，得当由418.175)41arccos(0cos 41/3.12356)1(,/6.21496)1(22180220λλααλλωλωαα ≈-='=+-≈--=≈+===s m r j s m r j 个负最大加速度，即()αλαωα'+'='2cos cos 2r j()[]2222/4.12418811cos 2cos sm r r -≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-'+'=λλωαλαω 活塞加速度曲线如图5所示图5 活塞加速度曲线3.1.3连杆运动规律 1）连杆摆动角由αλβsin sin =，得()αλβsin arcsin =()λβλβ-==arcsin arcsin min max2）连杆摆动角速度 dtd βω=1 αλαλωβαλωβωαλωββαλβ221sin 1cos cos cos cos cos sin sin -===⇒=⋅⇒=dt d dt d 3）连杆摆动角加速度 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==αλαλωωε2211sin 1cos dt d dt d ()()232222sin 1sin 1αλαλλω---=3.2 受力分析 3.2.1 活塞气体力活塞气体力 ()h g g F p p P ⋅-=010 N其中：g p 缸内气体压力 bar (1bar=5101⨯pa)；0p 大气压力 一般取0p =1bar ；04.65104911042222≈⨯⋅=⨯=--ππD F h cm 2活塞气体力曲线如图6所示图6 活塞气体力曲线3.2.2 往复惯性力往复运动质量 '''3.0m m m j ⋅+=，连杆质量—活塞组质量，—m m ''' 563.046.03.0425.0=⨯+= kg 往复惯性力 ()2cos cos2j j P m r ωαλα=-⋅⋅+⋅ 往复惯性力曲线如图7所示图7 往复惯性力曲线3.2.3 活塞侧压力及连杆力气体压力与往复惯性力作用在气缸中心线上，将往复惯性力用单位活塞面积的力计量，则合成的单位活塞面积的力为：()αλαω2cos cos 2+-=+=hj g j g F r m p p p pk t p p l n 、、、对曲轴连杆机构的作用如右图所示。
第二章曲柄连杆机构教案2-2
教案章节课题第2章曲柄连杆机构构造与维修2.3 活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞；1.活塞的构造；2.活塞的维修；课型课时 2 教具学具电教设备多媒体课件教材发动机实物教学目标知识教学点1.活塞的结构及结构特点2.活塞销座孔的结构特点3、活塞裙部的结构特点能力培养点1．了解活塞连杆组的组成及相互连接关系；2．能够描述活塞结构和特点；3．熟悉活塞的修理方法和检测工具的正确使用。
德育渗透点团队合作精神以及互帮互学的作风培养教学重点难点重点1．活塞结构特点；2．活塞的修理尺寸和活塞的选用。
难点活塞的修理尺寸和活塞的选用学法引导引导学生养成以自主学习以及学习能力的培养，通过实操引导学生动手能力和综合职业能力的养成。
教学内容更新、补充、删节无参考资料教材：汽车维护与故障排除；汽车构造（发动机篇）；汽车发动机构造与维修;多媒体及VCD：汽车发动机总成拆装；汽车多媒体教学系统；CA6102汽油发动机多媒体教学系统。
课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间（分钟）复习发动机的机体组件的组成并提示活塞连杆组与气缸的配合情况。
启发提问 4导入新课通过分析气缸与活塞的配合情况引入活塞连杆组的作用和密封情况对发动机性能的影响。
多媒体演示引入新课 6讲授新课2.3活塞连杆组的构造与维修活塞、活塞环、活塞销和连杆、活塞衬套、连杆轴承和盖等。
2.3.1 活塞1、功用和工作条件（1）功用封闭气缸，并和气缸壁、气缸盖共同构成燃烧室；承受气体压力。
（2）工作条件高温：2000K以上；高压：5MPａ～9MPａ散热条件差、润滑差、交变载荷等。
（3）对活塞的要求①有足够的强度和刚度；②耐热性、耐磨性、耐腐蚀性要好；③对温度的适应性要好（即温度变化时，热胀冷缩量要小）；④质量要小。
2、活塞的结构主要分为顶部、头部和裙部三部分组成。
（1）顶部平顶、凸顶、凹顶和成型顶等。
（2）活塞头部①上部为所气环槽（2～3道）；②下部为油环槽（1～2道）；③油环槽内有回油孔。
冲压机构曲柄连杆机构课程设计
冲压机构曲柄连杆机构课程设计近年来，随着工业的不断发展和机械制造技术的进步，冲压机在现代制造业中扮演着越来越重要的角色。
而冲压机的核心部件——曲柄连杆机构，更是其实现高效、精密加工的关键。
对于冲压机构曲柄连杆机构的课程设计显得尤为重要。
在进行课程设计的过程中，首先需要全面评估曲柄连杆机构的结构和工作原理。
曲柄连杆机构是由曲柄、连杆和曲柄轴等部件组成的，通过这些部件之间的配合协作，将旋转运动转化为直线运动。
在课程中，应当深入浅出地介绍这些部件的功能和联系，让学生全面理解曲柄连杆机构的构成和工作原理。
在课程设计中需要充分考虑曲柄连杆机构在冲压机中的应用。
冲压机是一种广泛应用于金属加工领域的机械设备，而曲柄连杆机构则是其核心驱动部件。
课程设计应当结合实际案例，引导学生深入了解曲柄连杆机构在冲压机中的作用和重要性，包括在不同工艺条件下曲柄连杆机构的运动规律、受力特点等方面的应用。
在撰写课程设计文章时，需要对冲压机构曲柄连杆机构的相关理论知识进行总结和回顾性的阐述。
通过对该知识体系的梳理和总结，可以帮助学生全面、深刻地理解该主题，并在实际工程应用中灵活运用相关知识。
我个人认为在课程设计中，也可以结合一些实际案例或工程项目，来展示曲柄连杆机构在冲压机中的具体应用场景，这样能更好地帮助学生理解和掌握相关知识。
在冲压机构曲柄连杆机构的课程设计中，应当从简到繁，由浅入深地探讨该主题，让学生在学习过程中逐步理解和掌握相关知识。
也需要注重对实际应用的引导和讲解，以便学生将理论知识灵活运用到实际工程中。
通过这样一种课程设计的方式，可以更好地帮助学生全面、深刻地理解冲压机构曲柄连杆机构的相关知识，并为将来的工程实践奠定坚实的基础。
总结起来，对于冲压机构曲柄连杆机构的课程设计，应当重视其结构和工作原理、在冲压机中的应用、以及对相关理论知识的总结和回顾，以期帮助学生全面、深刻、灵活地理解和掌握相关知识。
也应充分展示个人对该主题的理解和观点，为学生提供更多的思考和启发。
机械设计中的曲柄连杆机构设计
机械设计中的曲柄连杆机构设计1. 概述在机械设计中，曲柄连杆机构是常用的传动机构之一。
它由曲柄和连杆组成，常用于转动运动转换为往复运动的转换装置。
本文将针对曲柄连杆机构的设计进行讨论和探究。
2. 曲柄连杆机构的基本原理曲柄连杆机构基于几何原理，通过曲柄的旋转将往复运动转化为旋转运动或者将旋转运动转化为往复运动。
其基本组成部分包括曲柄、连杆和活塞。
曲柄是一个旋转的轴，连杆通过连接曲柄和活塞来实现往复运动。
3. 曲柄连杆机构设计的要点在进行曲柄连杆机构设计时，有几个重要的要点需要考虑：3.1 运动要求首先需要明确机构所承载的运动要求。
例如，机构所需的往复运动频率、行程大小、运动轨迹的形状等。
这些要求将直接影响到曲柄连杆机构的设计参数。
3.2 曲柄结构设计曲柄的结构设计需要考虑曲柄的强度和刚度。
曲柄的形状和长度会直接影响到机构的运动特性。
一般情况下，曲柄的结构设计会采用一定的经验公式或者有限元分析等方法来确定。
3.3 连杆设计连杆的设计也是曲柄连杆机构中的重要环节。
连杆的长度、剖面形状和材料选择都需要进行合理的设计。
连杆的设计需要满足强度和刚度要求，同时还需要考虑质量和制造难度等因素。
3.4 活塞设计活塞在曲柄连杆机构中起到连接曲柄和连杆的作用，其设计也需要考虑密封性能和轻质化要求。
活塞的几何形状和材料选择都会对机构的性能产生影响。
4. 曲柄连杆机构设计的优化在进行曲柄连杆机构设计时，可以利用一些优化方法来提高机构的性能。
比如遗传算法、神经网络等可以用来寻找最优的设计参数组合。
优化设计可以使曲柄连杆机构在满足运动要求的同时，具备更好的性能指标，如减小能耗、提高传动效率等。
5. 曲柄连杆机构设计的案例分析为了更好地理解曲柄连杆机构设计的实际应用，下面以某某机械设备中的曲柄连杆机构设计为例进行分析。
包括对设计要求的分析、曲柄连杆机构参数的计算和优化等。
6. 结论曲柄连杆机构作为一种常用的传动机构，在机械设计中具有广泛的应用。
汽车设计课程设计计算说明书曲柄连杆机构受力分析
一、课程设计要求根据转速、缸内压力、曲柄连杆机构结构参数，计算发动机运转过程中曲柄连杆机构受力，完成计算报告，绘制曲柄连杆机构零件图。
1.1 计算要求掌握连杆往复惯性质量与旋转离心质量折算方法；掌握曲轴旋转离心质量折算方法；掌握活塞运动速度一阶、二阶分量计算方法；分析活塞侧向受力与往复惯性力及相应设计方案；分析连杆力及相应设计方案；采用C语言编写曲柄连杆机构受力分析计算程序；完成曲柄连杆机构受力计算说明书。
1.2 画图要求活塞侧向力随曲轴转角变化连杆对曲轴推力随曲轴转角变化连杆轴承受力随曲轴转角变化主轴承受力随曲轴转角变化活塞、连杆、曲轴零件图（任选其中两个）二、计算参数2.1 曲轴转角及缸内压力参数曲轴转速为7000 r/min，缸内压力曲线如图1所示。
图1 缸内压力曲线2.2发动机参数本计算过程中，对400汽油机进行运动和受力计算分析，发动机结构及运动参数如表1所示。
表1 发动机主要参数参数指标 发动机类型 汽油机 缸数 1 缸径D mm 91 冲程S mm 63 曲柄半径r mm 31.5 连杆长l mm 117 偏心距e mm 0 排量 mL 400 活塞组质量'm kg 0.425 连杆质量''m kg 0.46 曲轴旋转离心质量k m kg 0.231 标定功率及相应转速 kw/（r/min ）17/7500 最高爆发压力 MPa5～6MPa三、计算内容和分析图3.1 运动分析 3.1.1曲轴运动近似认为曲轴作匀速转动，其转角，t t t n 37006070002602πππα=⋅==s rad s rad dt d /04.733/3700≈==παω3.1.2活塞运动规律图2 中心曲轴连杆机构简图1）活塞位移 111cos cos x r αβλλ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦，其中()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-≈⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈-=-≈-=-==⋅=≈==t t r r x l r l r 04.733cos 14685.3104.733cos 15.31)2cos 1(4)cos 1(sin 2111cos 11)2cos 1(21sin sin 211)sin 1(sin 1cos sin sin /sin 27.01175.31/2222221222αλααλλαλαααλαλββαλαβλ又活塞位移曲线如图3所示图3 活塞位移曲线2）活塞速度 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+==αλαω2sin 2sin r dt dx v()αλαωα2cos cos +=r d dv令0=αd dv， 有()01cos 2cos 2cos cos 2=-+=+αλααλα，︒≈⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫ ⎝⎛==-+84.6412141arccos 021cos 21cos 2max2λλααλα曲轴转角解得最大活塞速度时的即最大活塞速度 ⎪⎭⎫⎝⎛+=max max max 2sin 2sin αλαωr vsm s rad mm /86.2326.169sin 11725.3163.84sin /37005.31≈⎪⎭⎫⎝⎛︒⨯+︒⋅⨯=π平均活塞速度 s m r mm n r Sn v m /7.1430min/70005.31230230=⋅⋅=⋅==活塞速度曲线如图4所示图4 活塞速度曲线3）活塞加速度 ()αλαωαα2cos cos 2+=⋅==r dtd d dv dt dv j()αλαωα2sin 2sin 2+-=r d dj令0=αd dj，有 ()0cos 41sin cos sin 4sin 2sin 2sin =+=+=+αλαααλααλα，由0sin =α，即︒=0α或︒=180α时，得正、负最大加速度：），得第二＞时（仅当，得当由418.175)41arccos(0cos 41/3.12356)1(,/6.21496)1(22180220λλααλλωλωαα ≈-='=+-≈--=≈+===s m r j s m r j个负最大加速度，即()αλαωα'+'='2cos cos 2r j()[]2222/4.12418811cos 2cos sm r r -≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-'+'=λλωαλαω 活塞加速度曲线如图5所示图5 活塞加速度曲线3.1.3连杆运动规律 1）连杆摆动角由αλβsin sin =，得()αλβsin arcsin = ()λβλβ-==arcsin arcsin min max2）连杆摆动角速度 dtd βω=1 αλαλωβαλωβωαλωββαλβ221sin 1cos cos cos cos cos sin sin -===⇒=⋅⇒=dt d dt d 3）连杆摆动角加速度 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==αλαλωωε2211sin 1cos dt d dt d ()()232222sin 1sin 1αλαλλω---=3.2 受力分析 3.2.1 活塞气体力活塞气体力 ()h g g F p p P ⋅-=010 N其中：g p 缸内气体压力 bar (1bar=5101⨯pa)；0p 大气压力 一般取0p =1bar ；04.65104911042222≈⨯⋅=⨯=--ππD F h cm 2活塞气体力曲线如图6所示图6 活塞气体力曲线3.2.2 往复惯性力往复运动质量 '''3.0m m m j ⋅+=，连杆质量—活塞组质量，—m m ''' 563.046.03.0425.0=⨯+= kg 往复惯性力 ()2cos cos2j j P m r ωαλα=-⋅⋅+⋅ 往复惯性力曲线如图7所示图7 往复惯性力曲线3.2.3 活塞侧压力及连杆力气体压力与往复惯性力作用在气缸中心线上，将往复惯性力用单位活塞面积的力计量，则合成的单位活塞面积的力为：()αλαω2cos cos 2+-=+=hj g j g F r m p p p pk t p p l n 、、、对曲轴连杆机构的作用如右图所示。
课题一 曲柄连杆机构教案
教案首页理解基本技术术语 分钟一、发动机的分类：挂图与实物演示发动机分类按照所用燃料按照冲程分 按照冷却方式按照气缸排列按照气缸数目汽油机 柴油机 四冲程内燃机 二冲程内燃机 水冷发动机 风冷发动机 单缸发动机 多缸发动机 单列式 双列式二、发动机专业术语：1.上止点 活塞顶部距离曲轴旋转中心最远极限位置，称为上止点。
2. 下止点 活塞顶部距离曲轴旋转中心最近极限位置，称为下止点。
3. 活塞行程 活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。
4. 曲柄半径 曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，5. 气缸工作容积（图1-2-5） 活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。
一般用V h 表示：6. 气缸总容积（图1-2-7） 活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。
V a 表示， V a ＝V c ＋V h7. 发动机排量 多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量V L 。
8. 压缩比它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。
一般用ε表示。
ch c c h c a V V 1V V V =V V +=+=ε 通常汽油机的压缩比为6～10，柴油机的压缩比较高，一般为16～22。
9. 工作循环每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程，即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。
挂图与实 物演 示 活塞行程式曲柄半径燃烧室容积 工作容积 下止点上止点教案首页教学过程及时间分配教学内容教学方法课前组织5分钟新课导入提出问题（板书）10分钟理解基本技术术语分钟1、检查学生仪容仪表、胸牌佩带情况、填写教学日志2、讲述要求：纪律、卫生、学习方法、如何作笔记6、学习本节内容的目标1、发动机由机体组由什么零件构成？缸体、缸盖、缸垫、油底壳2、发动机缸体分为几种类型？1）气缸体一般式龙门式隧道式3、气缸套分为几种形式？气缸套干式气缸套湿式气缸套提示引导巡回检查提示引导学生展示（一）75分钟3）曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。
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。
项目三(教案)：曲柄连杆机构的拆装与维修
课中插入内容：
活塞环如何安装？
回答学生随时提出的问题
四、总结本次教学内容
五、对每个学生这次课的总体评价，并作好登记
作业布置
教学后记
教师
授课班级
授课专业
汽车运用与维修
课时
1
教学内容
五、活塞销的构造与维修
教学方法
讨论法、演示法、讲解法
教学目标
学会活塞销的安装
教学重点
活塞销的安装
教学难点
半浮式活塞销的安装
课中插入内容：
活塞为什么要采取不同的控制措施？
回答学生随时提出的问题
四、总结本次教学内容
五、对每个学生这次课的总体评价，并作好登记
作业布置
教学后记
教师
授课班级
授课专业
汽车运用与维修
课时
1
教学内容
一、活塞的构造与维修
教学方法
讨论法、演示法、讲解法
教学目标
学会活塞的选配
教学重点
活塞的选配
教学难点
活塞的安装
课中插入内容：
哪些活塞环安装有方向性？
回答学生随时提出的问题
四、总结本次教学内容
五、对每个学生这次课的总体评价，并作好登记
作业布置
教学后记
教师
授课班级
授课专业
汽车运用与维修
课时
1
教学内容
四、活塞环的构造与维修
教学方法
讨论法、演示法、讲解法
教学目标
学会活塞环的选配及安装
教学重点
活塞环的选配及安装
教学难点
课中插入内容：
活塞用什么材料制造？
回答学生随时提出的问题
四、总结本次教学内容
《曲柄连杆机构的拆装及故障排除》教学设计
《拖拉机汽车应用技术》教学设计专业农业机械使用与维护学习领域发动机曲柄连杆机构学习情境发动机曲柄连杆机构的拆装及故障排除教学时间16小时工作情景描述通过发动机出现异响这一故障，对曲柄连杆机构进行拆装检修，过程中锻炼学生使用工具以及拆装方法。
学习任务1．曲柄连杆机构的三大组成以及工作原理2．曲柄连杆机构各部件的拆装方法和工艺。
3．检修发动机曲柄连杆机构排除故障。
与其他情景的关系通过本次学习进一步熟悉工具的使用以及拆装工艺，并逐步学会排除故障的步骤和方法，为接下来的学习情境打好基础。
学习目标1．能熟练使用汽修工具。
2．能掌握曲柄连杆机构的组成和工作原理。
3．能熟练拆装曲柄连杆机构各部分组成并能诊断和排除故障。
4．在拆装和维修过程中能严格执行相关技术标准规范和安全操作规程，有纪律观念和团队意识，并具备环境保护和文明生产的基本素质。
5．能反思、改进工作过程，能运用专业词汇和同学、老师讨论工作过程中的各种问题。
学习内容1．曲柄连杆机构的组成和工作原理。
2．汽修工具的使用。
3．曲柄连杆机构的拆装方法和工艺。
4．发动机异响故障的诊断和排除。
教学条件1．所需工具、材料、设备：①发动机拆装实训台架6台；②汽修工具6套；2．资料：①发动机结构原理图；②教材、评分表③发动机拆装规范及检验标准。
教学方法组织形式学生独立工作和合作学习相结合，通过小组讨论、和教师谈话培养交流能力。
教学流程1．教师讲解曲柄连杆机构的结构组成和拆装顺序，并强调安全规则。
2．学生7～8人一组，讨论并确定拆装方案。
3．以小组为单位，陈述曲柄连杆机构拆装顺序及分工情况，教师认可后方可进行拆装。
4．各组在拆装过程中遇到的问题进行讨论并在教师指导下进行分析解决。
5．每组完成曲柄连杆机构的认识和拆装后对拆装方法和安装质量进行检测评分、填写评分表。
6．每组在拆装过程中诊断异响故障并排除。
7．教师对各组的拆装以及故障排除过程进行监督和最后评价。
8．学生反思工作过程并在小组中交流（还可以选小组代表在全班介绍），讨论思考题。
3《汽车构造》电子教案-曲柄连杆机构
《汽车构造》电子教案-曲柄连杆机构教学目标：1. 了解曲柄连杆机构的作用和组成；2. 掌握曲柄连杆机构的工作原理；3. 能够分析并解决曲柄连杆机构相关问题。
教学重点：1. 曲柄连杆机构的组成；2. 曲柄连杆机构的工作原理。
教学难点：1. 曲柄连杆机构的工作原理；2. 曲柄连杆机构的设计与计算。
教学准备：1. PPT课件；2. 相关教材或参考资料；3. 教学视频或动画。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾上一节课的内容，了解内燃机的工作原理；2. 提问：曲柄连杆机构在汽车发动机中的作用是什么？二、曲柄连杆机构的组成（10分钟）1. 讲解曲柄连杆机构的组成，包括曲轴、连杆、活塞、轴承等部件；2. 展示曲柄连杆机构的结构图，让学生清晰地了解各个部件之间的关系；3. 分析各个部件的作用和功能。
三、曲柄连杆机构的工作原理（15分钟）1. 讲解曲柄连杆机构的工作原理，包括活塞的运动、曲轴的旋转等；2. 利用教学动画或视频，演示曲柄连杆机构的工作过程；3. 让学生通过实际操作，体验曲柄连杆机构的工作原理。
四、曲柄连杆机构的设计与计算（10分钟）1. 讲解曲柄连杆机构的设计与计算方法，包括曲轴的直径、连杆的长度等；2. 引导学生通过实例，分析并计算曲柄连杆机构的相关参数；3. 讨论曲柄连杆机构设计中的注意事项。
2. 提出拓展问题，引导学生进一步深入学习曲柄连杆机构的相关知识。
教学反思：本节课通过讲解、演示和实际操作，使学生了解了曲柄连杆机构的组成、工作原理和设计方法。
在教学过程中，要注意引导学生积极参与，提高学生的动手能力和思维能力。
也要注重理论与实际应用相结合，让学生更好地掌握曲柄连杆机构的相关知识。
六、曲柄连杆机构的应用案例分析（10分钟）1. 讲解曲柄连杆机构在汽车发动机中的应用案例，如往复式压缩机、发动机的点火系统等；2. 分析这些应用案例中曲柄连杆机构的作用和工作原理；3. 让学生通过实例，了解曲柄连杆机构在不同设备中的应用和重要性。
kcsj曲柄课程设计
kcsj曲柄课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握曲柄的基本概念、构造和分类。
2.使学生了解曲柄在机构中的应用和作用。
3. 引导学生理解曲柄的运动规律和力学特性。
技能目标：1. 培养学生运用曲柄知识解决实际问题的能力。
2. 提高学生通过观察、实验和计算分析曲柄运动的能力。
3. 培养学生团队协作和沟通交流的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械原理和机构设计的兴趣，培养探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程意识。
3. 引导学生关注曲柄在生活中的应用，提高对科技创新的认识。
课程性质：本课程属于机械设计基础学科，通过曲柄课程设计，使学生掌握曲柄相关知识，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生已具备一定的机械基础知识，对曲柄有一定了解，但尚未深入探讨其应用和设计。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
通过课程目标分解，确保学生能够达到预定的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 曲柄的基本概念：介绍曲柄的定义、构成要素及其在机构中的作用。
参考教材章节：第三章第三节2. 曲柄的分类与构造：分析不同类型的曲柄及其构造特点，如单拐曲柄、双拐曲柄等。
参考教材章节：第三章第四节3. 曲柄的运动规律：讲解曲柄的运动特点、运动方程及运动规律。
参考教材章节：第四章第一节4. 曲柄的力学分析：探讨曲柄在运动过程中的力学特性，如受力分析、扭矩计算等。
参考教材章节：第四章第二节5. 曲柄的应用实例：分析曲柄在汽车、机械臂等实际工程中的应用案例。
参考教材章节：第五章6. 曲柄的设计方法：介绍曲柄的设计原则、步骤和计算方法。
参考教材章节：第六章教学内容安排与进度：第一课时：曲柄的基本概念、分类与构造第二课时：曲柄的运动规律第三课时：曲柄的力学分析第四课时：曲柄的应用实例第五课时：曲柄的设计方法三、教学方法1. 讲授法：通过生动的语言和形象的表达，讲解曲柄的基本概念、分类、运动规律和力学分析等理论知识，为学生奠定扎实的理论基础。
KSCJ14曲柄课程设计
KSCJ 14曲柄课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握曲柄的概念、构造及工作原理；2. 学生能了解曲柄在机械设备中的应用，并能举例说明；3. 学生能掌握曲柄的力学分析，包括受力分析、运动分析等。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决曲柄在实际应用中遇到的问题；2. 学生能通过绘制图纸，展示曲柄的构造及其与相关部件的连接方式；3. 学生能运用计算软件，对曲柄进行力学分析，为优化设计提供依据。
情感态度价值观目标：1. 学生对机械设计产生兴趣，培养探究精神和创新意识；2. 学生认识到曲柄在机械领域的重要性，增强对机械工程的尊重和热爱；3. 学生通过合作学习，培养团队协作能力和沟通表达能力。
课程性质：本课程为机械设计基础课程，旨在帮助学生掌握曲柄的相关知识，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
学生特点：学生为初中年级，具备一定的物理知识和动手能力，对机械设计有一定的好奇心和兴趣。
教学要求：教师需采用理论与实践相结合的教学方法，注重培养学生的动手能力、思考能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高解决实际问题的能力。
教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的主观能动性。
二、教学内容1. 曲柄的基本概念与构造- 曲柄的定义、分类及用途- 曲柄的构造要素：曲柄轴、曲柄臂、连接销等- 曲柄与连杆、活塞等部件的连接方式2. 曲柄的工作原理与力学分析- 曲柄的运动轨迹与工作原理- 曲柄的受力分析：扭矩、弯矩等- 曲柄的运动分析：角速度、角加速度等3. 曲柄的应用实例与案例分析- 曲柄在汽车发动机中的应用- 曲柄在其他机械设备中的应用实例- 曲柄失效案例分析：断裂、磨损等4. 曲柄的设计与优化- 曲柄的设计原则与步骤- 曲柄的力学计算与校核- 曲柄的优化设计方法教学大纲安排：第一课时：曲柄的基本概念与构造第二课时：曲柄的工作原理与力学分析第三课时：曲柄的应用实例与案例分析第四课时：曲柄的设计与优化教学内容进度：第一周：曲柄基本概念与构造学习第二周：曲柄工作原理与力学分析学习第三周：曲柄应用实例与案例分析学习第四周：曲柄设计与优化学习及实践操作教材章节关联：《机械设计基础》第三章：曲柄与连杆机构《机械设计基础》第四章：曲柄机构的设计与计算《机械设计基础》案例篇：曲柄失效案例分析三、教学方法为了提高教学效果，激发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：- 对于曲柄的基本概念、构造、工作原理等理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握曲柄的基础知识。
4105曲柄连杆机构设计(免费非原创)
课程设计说明书题目：曲柄连杆机构设计姓名：班级：学号：指导老师：完成时间：目录第1章绪论 (4)1.1题目分析 (4)1.2设计研究的主要内容 (4)第2章连杆组的设计 (15)2.1连杆的工作情况、设计要求和材料选用 (15)2.2连杆长度的确定 (16)2.3连杆小头的设计 (16)2.4连杆杆身的设计 (17)2.5连杆大头的设计 (17)2.6连杆强度计算 (18)2.7连杆螺栓设计 (25)2.8本章小结 (27)第3章活塞组的设计 (5)3.1活塞的工作条件和设计要求 (5)3.2活塞的材料 (6)3.3活塞的主要尺寸 (7)3.4活塞的头部设计 (9)3.5活塞的销座设计 (9)3.6活塞的裙部设计 (10)3.7活塞强度计算 (11)3.8活塞销的设计 (12)3.9活塞环的设计 (13)3.10本章小结 (15)第4章曲轴组的设计 (27)4.1曲轴的结构型式和材料的选择 (27)4.2曲轴的主要尺寸确定 (28)4.3曲轴油孔位置 (30)4.4曲轴端部结构 (30)4.5曲轴平衡块 (31)4.6曲轴的轴向定位 (31)4.7曲轴疲劳强度计算 (32)4.8飞轮的设计 (41)4.9本章小结 (42)总结 (43)参考文献 (44)致谢 (45)第1章绪论1.1 题目分析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。
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。
汽车设计课程设计计算说明书曲柄连杆机构受力分析
一、课程设计要求根据转速、缸内压力、曲柄连杆机构结构参数，计算发动机运转过程中曲柄连杆机构受力，完成计算报告，绘制曲柄连杆机构零件图。
1.1 计算要求掌握连杆往复惯性质量与旋转离心质量折算方法；掌握曲轴旋转离心质量折算方法；掌握活塞运动速度一阶、二阶分量计算方法；分析活塞侧向受力与往复惯性力及相应设计方案；分析连杆力及相应设计方案；采用C语言编写曲柄连杆机构受力分析计算程序；完成曲柄连杆机构受力计算说明书。
1.2 画图要求活塞侧向力随曲轴转角变化连杆对曲轴推力随曲轴转角变化连杆轴承受力随曲轴转角变化主轴承受力随曲轴转角变化活塞、连杆、曲轴零件图（任选其中两个）二、计算参数2.1 曲轴转角及缸内压力参数曲轴转速为7000 r/min，缸内压力曲线如图1所示。
图1 缸内压力曲线2.2发动机参数本计算过程中，对400汽油机进行运动和受力计算分析，发动机结构及运动参数如表1所示。
表1 发动机主要参数参数指标 发动机类型 汽油机 缸数 1 缸径D mm 91 冲程S mm 63 曲柄半径r mm 31.5 连杆长l mm 117 偏心距e mm 0 排量 mL 400 活塞组质量'm kg 0.425 连杆质量''m kg 0.46 曲轴旋转离心质量k m kg 0.231 标定功率及相应转速 kw/（r/min ）17/7500 最高爆发压力 MPa5～6MPa三、计算内容和分析图3.1 运动分析 3.1.1曲轴运动近似认为曲轴作匀速转动，其转角，t t t n 37006070002602πππα=⋅==s rad s rad dt d /04.733/3700≈==παω3.1.2活塞运动规律图2 中心曲轴连杆机构简图1）活塞位移 111cos cos x r αβλλ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦，其中()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-≈⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈-=-≈-=-==⋅=≈==t t r r x l r l r 04.733cos 14685.3104.733cos 15.31)2cos 1(4)cos 1(sin 2111cos 11)2cos 1(21sin sin 211)sin 1(sin 1cos sin sin /sin 27.01175.31/2222221222αλααλλαλαααλαλββαλαβλ又活塞位移曲线如图3所示图3 活塞位移曲线2）活塞速度 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+==αλαω2sin 2sin r dt dx v()αλαωα2cos cos +=r d dv令0=αd dv， 有()01cos 2cos 2cos cos 2=-+=+αλααλα，︒≈⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫ ⎝⎛==-+84.6412141arccos 021cos 21cos 2max2λλααλα曲轴转角解得最大活塞速度时的即最大活塞速度 ⎪⎭⎫⎝⎛+=max max max 2sin 2sin αλαωr vsm s rad mm /86.2326.169sin 11725.3163.84sin /37005.31≈⎪⎭⎫⎝⎛︒⨯+︒⋅⨯=π平均活塞速度 s m r mm n r Sn v m /7.1430min/70005.31230230=⋅⋅=⋅==活塞速度曲线如图4所示图4 活塞速度曲线3）活塞加速度 ()αλαωαα2cos cos 2+=⋅==r dtd d dv dt dv j()αλαωα2sin 2sin 2+-=r d dj令0=αd dj，有 ()0cos 41sin cos sin 4sin 2sin 2sin =+=+=+αλαααλααλα，由0sin =α，即︒=0α或︒=180α时，得正、负最大加速度：），得第二＞时（仅当，得当由418.175)41arccos(0cos 41/3.12356)1(,/6.21496)1(22180220λλααλλωλωαα ≈-='=+-≈--=≈+===s m r j s m r j个负最大加速度，即()αλαωα'+'='2cos cos 2r j()[]2222/4.12418811cos 2cos sm r r -≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-'+'=λλωαλαω 活塞加速度曲线如图5所示图5 活塞加速度曲线3.1.3连杆运动规律 1）连杆摆动角由αλβsin sin =，得()αλβsin arcsin = ()λβλβ-==arcsin arcsin min max2）连杆摆动角速度 dtd βω=1 αλαλωβαλωβωαλωββαλβ221sin 1cos cos cos cos cos sin sin -===⇒=⋅⇒=dt d dt d 3）连杆摆动角加速度 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==αλαλωωε2211sin 1cos dt d dt d ()()232222sin 1sin 1αλαλλω---=3.2 受力分析 3.2.1 活塞气体力活塞气体力 ()h g g F p p P ⋅-=010 N其中：g p 缸内气体压力 bar (1bar=5101⨯pa)；0p 大气压力 一般取0p =1bar ；04.65104911042222≈⨯⋅=⨯=--ππD F h cm 2活塞气体力曲线如图6所示图6 活塞气体力曲线3.2.2 往复惯性力往复运动质量 '''3.0m m m j ⋅+=，连杆质量—活塞组质量，—m m ''' 563.046.03.0425.0=⨯+= kg 往复惯性力 ()2cos cos2j j P m r ωαλα=-⋅⋅+⋅ 往复惯性力曲线如图7所示图7 往复惯性力曲线3.2.3 活塞侧压力及连杆力气体压力与往复惯性力作用在气缸中心线上，将往复惯性力用单位活塞面积的力计量，则合成的单位活塞面积的力为：()αλαω2cos cos 2+-=+=hj g j g F r m p p p pk t p p l n 、、、对曲轴连杆机构的作用如右图所示。
设计说明书——曲柄连杆机构
黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。
其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。
再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。
仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。
关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/EI黑龙江工程学院本科生毕业设计ABSTRACTThis article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism.First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine.Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/EII黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国内外的研究现状 (1)1.3 设计研究的主要内容 (3)第2章曲柄连杆机构受力分析 (4)2.1 曲柄连杆机构的类型及方案选择 (4)2.2 曲柄连杆机构运动学 (4)2.1.1 活塞位移 (5)2.1.2 活塞的速度 (6)2.1.3 活塞的加速度 (6)2.2 曲柄连杆机构中的作用力 (7)2.2.1 气缸内工质的作用力 (7)2.2.2 机构的惯性力 (7)2.3 本章小结 (14)第3章活塞组的设计 (15)3.1 活塞的设计 (15)3.1.1 活塞的工作条件和设计要求 (15)3.1.2 活塞的材料 (16)3.1.3 活塞头部的设计 (16)3.1.4 活塞裙部的设计 (21)3.2 活塞销的设计 (23)3.2.1 活塞销的结构、材料 (23)3.2.2 活塞销强度和刚度计算 (23)3.3 活塞销座 (24)3.3.1 活塞销座结构设计 (24)黑龙江工程学院本科生毕业设计3.3.2 验算比压力 (24)3.4 活塞环设计及计算 (25)3.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计 (25)3.4.2 活塞环强度校核 (25)3.5 本章小结 (26)第4章连杆组的设计 (27)4.1 连杆的设计 (27)4.1.1 连杆的工作情况、设计要求和材料选用 (27)4.1.2 连杆长度的确定 (27)4.1.3 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算 (27)4.1.4 连杆杆身的结构设计与强度计算 (30)4.1.5 连杆大头的结构设计与强度、刚度计算 (33)4.2 连杆螺栓的设计 (35)4.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力 (35)4.2.2 连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算 (35)4.3 本章小结 (36)第5章曲轴的设计 (37)5.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (37)5.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 (37)5.1.2 曲轴的结构型式 (37)5.1.3 曲轴的材料 (37)5.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (38)5.2.1 曲柄销的直径和长度 (38)5.2.2 主轴颈的直径和长度 (38)5.2.3 曲柄 (39)5.2.4 平衡重 (39)5.2.5 油孔的位置和尺寸 (40)5.2.6 曲轴两端的结构 (40)5.2.7 曲轴的止推 (40)5.3 曲轴的疲劳强度校核 (41)5.3.1 作用于单元曲拐上的力和力矩 (41)黑龙江工程学院本科生毕业设计5.3.2 名义应力的计算 (45)5.4 本章小结 (47)第6章曲柄连杆机构的创建 (48)6.1 对Pro/E软件基本功能的介绍 (48)6.2 活塞的创建 (48)6.2.1 活塞的特点分析 (48)6.2.2 活塞的建模思路 (48)6.2.3 活塞的建模步骤 (49)6.3 连杆的创建 (50)6.3.1 连杆的特点分析 (50)6.3.2 连杆的建模思路 (50)6.3.3 连杆体的建模步骤 (51)6.3.4 连杆盖的建模 (52)6.4 曲轴的创建 (52)6.4.1 曲轴的特点分析 (52)6.4.2 曲轴的建模思路 (52)6.4.3 曲轴的建模步骤 (53)6.5 曲柄连杆机构其它零件的创建 (55)6.5.1 活塞销的创建 (55)6.5.2 活塞销卡环的创建 (55)6.5.3 连杆小头衬套的创建 (55)6.5.4 大头轴瓦的创建 (55)6.5.5 连杆螺栓的创建 (56)6.6 本章小结 (56)第7章曲柄连杆机构运动分析 (57)7.1 活塞及连杆的装配 (57)7.1.1 组件装配的分析与思路 (57)7.1.2 活塞组件装配步骤 (57)7.1.3 连杆组件的装配步骤 (58)7.2 定义曲轴连杆的连接 (59)7.3 定义伺服电动机 (60)黑龙江工程学院本科生毕业设计7.4 建立运动分析 (60)7.5 进行干涉检验与视频制作 (61)7.6 获取分析结果 (62)7.7 对结果的分析 (64)7.8 本章小结 (64)结论 (65)参考文献 (66)致谢 (67)附录 (68)黑龙江工程学院本科生毕业设计第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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程软件训练目录目录 (1)第1章绪论 (3)第2章活塞组的设计 (4)2.1 活塞的设计 (4)2.1.1 活塞的材料 (4)2.1.2 活塞头部的设计 (4)2.1.3 活塞裙部的设计 (5)2.2 活塞销的设计 (5)2.2.1 活塞销的结构 (5)第3章连杆组的设计 (6)3.1 连杆的设计 (6)3.1.1 连杆材料的选用 (6)3.1.2 连杆长度的确定 (6)3.1.3 连杆小头的结构设计 (6)3.1.4 连杆杆身的结构设计 (6)3.1.5 连杆大头的结构设计 (6)3.2 连杆螺栓的设计 (7)第4章曲轴的设计 (8)4.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (8)4.1.1 曲轴的结构型式 (8)4.1.2 曲轴的材料 (8)4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (8)4.2.1 曲柄销的直径和长度 (8)4.2.2 主轴颈的直径和长度 (9)4.2.3 曲柄 (9)4.2.4 平衡重 (9)4.2.5 油孔的位置和尺寸 (10)4.2.6 曲轴两端的结构 (10)1工程软件训练第5章曲柄连杆机构的创建 (11)5.1 活塞的创建 (11)5.2 连杆的创建 (11)5.3 曲轴的创建 (11)第六章曲柄连杆机构静力学分析 (13)6.1 活塞的静力分析 (13)6.2 连杆的静力分析 (13)2工程软件训练第1章绪论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。
本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
3工程软件训练4第2章 活塞组的设计2.1 活塞的设计2.1.1 活塞的材料在发动机中，灰铸铁由于耐磨性、耐蚀性好、膨胀系数小、热强度高、成本低、工艺性好等原因，曾广泛地被作为活塞材料。
但近几十年来，由于发动机转速日益提高，工作过程不断强化，灰铸铁活塞因此比重大和导热性差两个根本缺点而逐渐被铝基轻合金活塞所淘汰。
铝合金的优缺点与灰铸铁正相反，铝合金比重小，约占有灰铸铁的1/3，结构重量仅占铸铁活塞的%70~50。
因此其惯性小，这对高速发动机具有重大意义。
铝合金另一突出优点是导热性好，其热传导系数约为铸铁的4~3倍，使活塞温度显著下降。
对汽油机来说，采用铝活塞还为提高压缩比、改善发动机性能创造了重要的条件。
共晶铝硅合金是目前国内外应用最广泛的活塞材料，既可铸造，也可锻造。
含硅9%左右的亚共晶铝硅合金，热膨胀系数稍大一些，但由于铸造性能好，适应大量生产工艺的要求，应用也很广。
综合分析，该发动机活塞采用铝硅合金材料铸造而成。
2.1.2 活塞头部的设计1、压缩高度的确定压缩高度1H 是由火力岸高度1h 、环带高度2h 和上裙尺寸3h 构成的，即1H =1h +2h +3h（1）第一环位置一般汽油机D h )12.0~06.0(1=，D 为活塞直径，该发动机的活塞标准直径mm D 80=确定火力岸高度为：mm D h 8801.01.01=⨯==（2）环带高度一般气环高mm b 5.2~5.1=，油环高mm b 5~2=。
该发动机采用三道活塞环，取mm b 5.11=，mm b 5.22=，mm b 33=。
环岸的高度c ，D c )05.0~04.0(1=，12)2~1(b c =，汽油机接近下限。
则 mm D c 405.01==，工程软件训练5mm b c 35.12212=⨯==。
因此，环带高度mm b c b c b h 14335.245.1322112=++++=++++=。
（3）上裙尺寸对于汽油机D H )0.6~0.35(1=，所以mm D H 40805.05.01=⨯=⨯=。
mm h h H h 181********=--=--=。
2、活塞顶和环带断面由于EA113 5V 1.6L 发动机为高压缩比3.9=ε，因而采用近似于平顶的活塞。
实际统计数据表明，活塞顶部最小厚度，汽油机为D )0.1~0.06(=δ，即mm 6)80075.0(=⨯=δ。
2.1.3 活塞裙部裙部单位面积压力（裙部比压）按下式计算：2m ax DH N q = 取mm D H 368045.045.02=⨯==。
则 799.0368083.2410=⨯=q MPa 一般发动机活塞裙部比压值约为MPa 5.1~5.0，所以设计合适。
2.2活塞销的设计2.2.1 活塞销的结构活塞销与活塞销座和连杆小头衬套孔的连接配合，采用“全浮式”。
活塞销的直径D d )3.0~25.0(1=，取mm D d 2025.01==，取mm d d 147.012==活塞销长度D l )9.0~8.0(=，取mm D l 648.0==工程软件训练6第3章 连杆组的设计3.1 连杆的设计3.1.1 连杆材料的选用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。
3.1.2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 它通常是用连杆比l r /=λ来说明的，通常~25.0=λ0.3125，取27.0=λ，mm r 23.40=，则mm l 15023.4027.0=⨯=。
3.1.3 连杆小头的结构设计连杆小头主要结构尺寸如图4.1所示，小头衬套内径1d 和小头宽度1B 已在活塞组设计中确定，mm 20d 1=，mm 26B 1=。
为了改善磨损，小头孔中以一定过盈量压入耐磨衬套，衬套大多用耐磨锡青铜铸造，这种衬套的厚度一般为3mm ~2=δ，取 2.2mm =δ，则小头孔直径24mm d =，小头外径d )35.1~2.1(D 1=，取mm 302427.1D 1=⨯=。
3.1.4 连杆杆身的结构设计连杆杆身从弯曲刚度和锻造工艺性考虑，采用工字形断面，杆身截面宽度B 约等于D )3.0~2.0((D 为气缸直径)，取mm D B 162.0==，截面高度B H )8.1~5.1(=，取mm B H 2665.1==。
为使连杆从小头到大头传力比较均匀，在杆身到小头和大头的过渡处用足够大的圆角半径。
3.1.5 连杆大头的结构设计连杆大头的结构与尺寸基本上决定于曲柄销直径2D 、长度2B 、连杆轴瓦厚度2δ和连杆螺栓直径m d 。
其中在2D 、2B 在曲轴设计中确定，mm D 8.472=，mm B 262=，则大头宽度mm b 262=，轴瓦厚度mm ）（3~5.12=δ，取mm 5.22=δ，大头孔直径mm d 502=。
工程软件训练7连杆大头与连杆盖的分开面采用平切口，大头凸台高度221)5.0~35.0(d H H ≈≈，取mm d H 2245.021==，取mm d H 2245.022==，3.2 连杆螺栓的设计根据气缸直径D 初选连杆螺纹直径M d ，根据统计D d M )12.0~1.0(=，取mm D d M 81.0==。
工程软件训练8第4章 曲轴的设计4.1 曲轴的结构型式和材料的选择4.1.1 曲轴的结构型式曲轴的设计从总体结构上选择整体式，它具有工作可靠、质量轻的特点，而且刚度和强度较高，加工表面也比较少。
为了提高曲轴的弯曲刚度和强度，采用全支撑半平衡结构[11]，即四个曲拐，每个曲拐的两端都有一个主轴颈，如图5.1所示：图4.1 曲轴的结构型式4.1.2 曲轴的材料在结构设计和加工工艺正确合理的条件下，主要是材料强度决定着曲轴的体积、重量和寿命，作为曲轴的材料，除了应具有优良的机械性能以外，还要求高度的耐磨性、耐疲劳性和冲击韧性。
同时也要使曲轴的加工容易和造价低廉。
在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能采用一般材料。
以铸代锻，以铁代钢。
高强度球墨铸铁的出现为铸造曲轴的广泛采用提供了前提。
该发动机曲轴采用球墨铸铁铸造而成。
4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计4.2.1 曲柄销的直径和长度在考虑曲轴轴颈的粗细时，首先是确定曲柄销的直径2D 。
对于汽油机，65.0~60.0/2 D D ，D 为气缸直径，已知D =80mm ，则，曲柄销直径取为2D =0.60D =48mm 。
曲柄销的长度2l 是在选定的基础上考虑的。
从增加曲轴的刚性和保证轴承的工作能力出发，应使2l 控制在一定范围内，同时注意曲拐各部分尺寸协调，根据统计工程软件训练92l /2D =70.0~50.0，取2l =0.622D =30mm 。
轴颈的尺寸，最后可以根据承压面的投影面积22201.0l D F =与活塞投影面积24D F π=之比来校核，此比值据统计在范围内，而且汽油机偏下限。
那么由26.0804304801.0401.02222=⨯⨯⨯==ππD l D F F ，则长度取值合适。
4.2.2 主轴颈的直径和长度为了最大限度地增加曲轴的刚度，适当地加粗主轴颈，这样可以增加曲轴轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，其次，加粗主轴颈后可以相对缩短其长度，从而给加厚曲柄提高其强度提供可能。
从曲轴各部分尺寸协调的观点，建议取21)25.1~05.1(D D =，取1D =1.162D =56mm 。
由于主轴承的负荷比连杆轴承轻，主轴颈的长度1l 一般比曲柄销的长度短，这样可满足增强刚性及保证良好润滑的要求。
据统计4.0~3.0/1=D l ，取1l =0.3D =24mm 。
4.2.3 曲柄曲柄应选择适当的厚度、宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。