汽车四缸汽油机的曲柄连杆机构设计

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曲柄连杆机构设计

活塞和连杆小头 ➢ 往复直线运动，速度高、不断变化 ➢ 上止点下止点，速度变化规律：
零增大最大(临近中间)减小零活塞向下运动:
前半行程加速运动，惯性力向上，Fj；后半行程减速运动，惯性力向下，F’j 活塞向上运动:
前半行程惯性力向下后半行程惯性力向上
往复惯性力与离心力 Parts inertia and centrifugal force
设在前端。 2. 止推轴承设置在后端则可以避免曲轴各曲拐承受功率消耗者的轴向推
力的作用。 3. 从降低曲轴和机体加工尺寸链精度要求出发，也可设在曲轴中央。
11、曲轴的油封装置
发动机工作时，为了防止曲轴前后端沿着轴向漏油，曲轴应有油封装置。在高速内燃机上采用的油封结构都是组合式的，常用的有： 1）甩油盘和反油螺纹； 2）甩油盘和填料（石棉绳）油封； 3）甩油盘和橡胶骨架式油封；
螺钉可能承受剪切力，要设计定位凸台或定位齿。
8、油孔的位置和尺寸
将润滑油输送到曲轴油道中去的供油方法有两种： ①集中供油 ②分路供油 ①润滑油一般从机体上的主轴油道通过主轴承的上轴瓦引入。因为上轴瓦仅承受惯性力的作用，比下轴瓦受力要低一些。 ②从主轴颈向曲柄销供油一般采用斜油道。直的斜油道结构最简单，但有两个主要缺点：一是油道位于曲拐平面内，油道出口处应力集中现象严重。二是斜油道相对轴承摩擦面是倾斜的，润滑油中的杂质受离心力的作用总是冲向轴承的一边。
1.、曲轴的工作情况、设计要求曲轴是内燃机中价格最贵的重要零件。曲轴的成本大致占整机成本的
1/10 。曲轴承受着不断周期性变化的缸内气体作用力、往复惯性力和旋转惯性
力引起的周期性变化的弯曲和扭转负荷。曲轴还可能承受扭转振动引起的附加扭转应力。曲轴最常见的损坏原因是弯曲疲劳。所以，保证曲轴有足够的疲劳强度

汽车四缸汽油机的曲柄连杆机构设计(有全套图纸)

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
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

汽车曲柄连杆机构毕业设计

汽车曲柄连杆机构毕业设计
本篇毕业设计旨在研究汽车曲柄连杆机构的设计与优化。

汽车曲柄连杆机构是汽车发动机的核心部件之一，对发动机的性能和寿命有着重要的影响。

本文将从曲柄连杆机构的构成、工作原理、动力学分析等方面展开研究，探讨如何对曲柄连杆机构进行优化设计，提高发动机的功率、效率和可靠性。

首先，本文将介绍曲柄连杆机构的基本结构和工作原理。

曲柄连杆机构由曲轴、连杆、活塞等几个部件组成，通过曲轴的旋转运动将活塞的往复运动转换成旋转运动，从而带动汽车轮胎转动。

同时，本文将分析曲柄连杆机构的动力学特性，包括振动、载荷传递、磨损等方面的问题，以及对性能的影响。

其次，本文将探讨曲柄连杆机构的优化设计。

通过对曲柄连杆机构的结构、材料、制造工艺等方面进行分析，从而找到优化的方向，提高发动机的功率、效率和可靠性。

本文将针对不同的优化目标，如降低曲柄连杆机构的重量、提高曲轴的刚度、减少磨损等方面进行深入探讨。

最后，本文将对曲柄连杆机构的实际应用进行分析。

通过对不同车型的曲柄连杆机构进行比较，得出不同设计方案的优缺点，为实际应用提供指导。

同时，本文还将讨论曲柄连杆机构在不同工况下的适应性，如高速、重载等情况下的应用。

综上所述，本文将对汽车曲柄连杆机构的设计和优化进行全面研究，为提高发动机性能、降低成本、提高可靠性等方面提供参考。

汽车构造(曲柄连杆机构)

裙部表面的保护
1）镀锡
油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。
2）涂石墨(柴油机）易脆断可加速磨合，自润滑。 3）表面粗糙化有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存
机油润滑。
（4）活塞裙部形状
销座方向
裙部受侧压力的作用，导致活塞发生变形工作时向里变形
工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多，所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形，短轴在销座轴方向。
制造时变形后
开槽活塞（汽油机）
二、活塞环
（一）气环
1.作用：（1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳；（2）传热：将活塞头部的热量传给气缸壁；（3）辅助刮油、布油。
活塞环安装三隙
侧隙
背隙
端隙
气环的密封
气环的泵油作用
气环的泵油作用
气环断面形状：
（2）刮油油片环（轴普向通衬环环组径合向环衬）环
3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。
（四）连杆
功用：将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动
为曲轴的旋转运动。组成：
二、气缸盖
功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷
很大。材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。
气缸盖的分解图
捷达轿车气缸盖总成
二、燃烧室
（三）气缸垫
1、功用：安装在气缸盖和气缸体之间，保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。
Pc

汽油机曲柄连杆机构设计—连杆

4
沈阳理工大学课程设计说明书
4 理论分子变更系数μ0
0
M2 M1
0.506 =1.077 0.47
5 实际分子变更系数μ1
1
0 1r
r
1.077 0.06 =1.073 1 0.06
其中，γr——残余废气系数，γr = 0.04～0.10，取γr =0.06
3.2 换气过程计算
1 排气压力（气缸内废气压力）Pr
则 1+Vs/Vc=8.8
得 Vc=0.028 L
3 近似热计算
3.1 燃料燃烧热化学计算
1 理论空气量 L0
L0
1 gc 0.21 12
gH 4
gO 32
（3.1）
1 0.855 0.145 0.000 =0.512 (千摩尔/千克汽油)
0.21 12
4
32
燃料采用轻汽油 gc 0.855 ， g H 0.145 ， go 0.000
3.3 压缩过程计算
1 平均多变压缩指数 n1
n1=1.32～1.38
取 n1 =1.35
2 压缩过程中任意曲轴转角cx 时的压力 Pcx (画示功图时用)
Pcx
Pa
(Vca Vcx
)n1
（3.2）
（ MPa ）
5
沈阳理工大学课程设计说明书
其中：Vca——进气终点气缸容积。
Vca
Vs c c 1
D2S 4 c 1
指导教师：
专业负责人：
学院教学副院长：
2012 年 12 月 21 日 2012 年 12 月 21 日
2012 年月日
沈阳理工大学课程设计说明书
目录
1 汽油机设计参数---------------------------------------------------------------------------2 2 汽油机基本结构参数选用---------------------------------------------------------------3 3 近似热计算---------------------------------------------------------------------------------4 3.1 燃料燃烧热学计算---------------------------------------------------------------------4 3.2 换气过程计算---------------------------------------------------------------------------4 3.3 压缩过程计算---------------------------------------------------------------------------5 3.4 燃烧过程计算---------------------------------------------------------------------------6 3.5 膨胀过程计算---------------------------------------------------------------------------8 3.6 示功图绘制------------------------------------------------------------------------------9 3.7 汽油机性能指标计算-----------------------------------------------------------------10 4 连杆三维建模----------------------------------------------------------------------------11 4.1 连杆基本尺寸---------------------------------------------------------------------------11 4.2 连杆的建模过程------------------------------------------------------------------------11 4.3 连杆大头盖的建模过程---------------------------------------------------------------14 5 动力计算------------------------------------------------------------------------------------17 5.1 活塞位移、速度、加速度------------------------------------------------------------17 5.2 活塞连杆作用力分析------------------------------------------------------------------18 5.3 曲柄销载荷和连杆轴承载荷---------------------------------------------------------20 6 参考文献------------------------------------------------------------------------------------22 附录

四杆机构的设计步骤和方法

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四杆机构的设计步骤和方法（大纲）一、四杆机构概述1.1四杆机构简介1.2四杆机构的应用领域二、四杆机构设计步骤2.1确定设计目标2.2分析四杆机构类型2.3确定机构参数2.4选择合适的材料2.5计算运动与动力参数2.6进行仿真分析与优化三、四杆机构设计方法3.1几何法3.1.1尺度法3.1.2位置法3.2解析法3.2.1矩阵法3.2.2微分方程法3.3计算机辅助设计方法3.3.1CAD软件3.3.2仿真软件四、四杆机构设计实例4.1曲柄摇杆机构设计实例4.2双曲柄机构设计实例4.3双摇杆机构设计实例五、四杆机构设计注意事项5.1运动副间隙的考虑5.2刚度与强度的校核5.3疲劳寿命分析5.4安全系数的选择六、四杆机构设计总结与展望6.1设计成果总结6.2存在问题与改进方向6.3未来发展趋势与应用前景一、四杆机构概述以下是对四杆机构设计步骤和方法中的四杆机构概述部分的撰写：1.1 四杆机构简介四杆机构是由四个杆件组成的机械系统，它们通过关节连接在一起。

这四个杆件分别是：曲柄、连杆、摇杆和机架。

四杆机构根据其结构特点和运动特性，可以分为多种类型，如直动四杆机构、摆动四杆机构、转动四杆机构等。

四杆机构在工程应用中具有广泛的应用前景，其设计和研究在机械工程领域具有重要意义。

曲柄连杆机构的结构

曲柄连杆结构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。

它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。

而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。

无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。

要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备一些机构和系统。

曲柄连杆机构的结构组成包括：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。

1、工作原理：将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。

2、作用：提供燃烧场所，把燃料燃烧后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。

3、组成：曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。

课程设计1.6L四冲程汽油机连杆组设计说明

XX大学机械工程学院本科生课程设计说明书课程设计名称： 1.6L四冲程汽油机连杆组设计姓名：盘明明专业班级：能源与动力工程卓越151学号：1501160117指导教师：XXXX考核成绩：二0一八年七月十日XX大学机械工程学院《1.6L四冲程汽油机连杆组设计》课程设计任务书一、课程设计的题目1.6L四冲程汽油机连杆组设计二、课程设计的内容设计1.6L排量的四冲程汽油机连杆组三、课程设计任务和要求1. 装配图设计2. 零件设计3. 说明书一份四、课程设计主要技术参数其初始条件为：1.平均有效压力0.7-1.3MP2.活塞速度小于18m/s目录导言 (5)1．汽油机结构参数 (5)1.1 初始条件 (5)1.2发动机类型 (5)1.3基本参数 (5)1.3.1行程缸径比S/D选择 (5)1.3.2气缸工作容积、缸径D的选择 (5)2．热力学计算 (6)2.1 热力循环基本参数确定 (6)2.2 P-V图的绘制 (6)2.3 P-V图的调整 (8)2.4 P-V图转换成P-图 (9)2.5 有效功及有效压力的求解 (10)3．运动学计算 (11)3.1 曲柄连杆机构的选型 (11)3.2 连杆比的选择 (11)3.3 活塞运动规律 (11)3.4连杆运动规律 (12)4．动力学计算 (13)4.1 质量转换 (13)4.2 作用在活塞上的力 (15)4.2.1 气体力 (15)4.2.2 往复惯性力 (15)4.2.3 旋转惯性力 (16)4.2.4 曲柄连杆机构中力的传递和相互关系 (16)4.3 输出合成转矩 (17)5．连杆零件结构设计 (17)5.1 材料选择 (18)5.2 连杆长度L (18)5.3 连杆小头孔径d1、外径D1、宽度B1和衬套外径d (18)5.4 连杆大头孔径2、外径2、连杆螺栓孔间距C、宽度2、高度H3和高度H4 (18)5.5 连杆杆身的结构设计 (19)5.6 连杆螺栓的设计 (19)5.7 连杆结构设计说明 (19)6．连杆强度公式校核 (20)6.1 连杆小头的强度校核 (20)6.1.1 衬套过盈配合及温升产生的小头应力 (20)6.1.2 由拉伸载荷引起的小头应力 (20)6.1.3 由压缩载荷引起的小头应力 (22)7. ANSYS压应力分析 (24)8. 主要参考文献资料 (30)9．附录 (30)附录 1.内燃机基本参数附录 2.运动学与动力学参数表附录3.装配图1.6L四冲程汽油机连杆组设计导言：连杆的作用是：连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

汽油机曲柄连杆机构结构设计与有限元分析_王治平

第29卷第6期新乡学院学报（自然科学版） 2012年12月 V ol. 29 No. 6 Journal of Xinxiang University(atural Science Edition) Dec. 2012收稿日期：2012-09-12修回日期：2012-10-08 作者简介：王治平(1957-)，男，安徽潜山人. 副教授，研究方向：数字化汽车设计. E-mail: ahjdwzp@.汽油机曲柄连杆机构结构设计与有限元分析王治平（安徽机电职业技术学院汽车工程系，安徽芜湖 241000）摘要：根据力学分析结果和强度要求设计了内燃机曲柄连杆机构结构，并建立该机构三维数字化虚拟装配模型，结合有限元理论及其分析软件ANSYS ，模拟分析了曲柄连杆机构装配体热力耦合，结果表明，数字化模型结合装配体有限元分析，可解决曲柄连杆机构结构强度评价问题，有助于缩短汽油机开发周期和减少成本.关键词：结构设计；强度理论；曲柄连杆机构；有限元分析；热力耦合中图分类号：TK413.3 文献标志码：A 文章编号：1674–3326(2012)06–0543–03Structure Design and Finite Element Analysis of Crankshaft andConnecting Rod Mechanism of Gasoline EngineWANG Zhi-ping(Department of Automobile Engineering, Anhui Technical College of Mechanical andElectrical Engineering, Wuhu 241002, China)Abstract: Aiming at crankshaft and connecting mechanism of internal combustion engine, structure is designedon the basis of mechanics analysis and strength theory. Three-dimensional digitalized virtual assembly model ofthe structure is built. Combined with finite element theory and ANSYS, thermodynamics coupling simulationanalysis on the crankshaft and connecting mechanism is carried out. The result indicates that strength estimationproblems of crankshaft and connecting mechanism could be solved through digitalized model and finite elementanalysis of assembly, so that development cycle could be shortened and development cost could be saved.Key words: structure design; strength theory; crankshaft and connecting mechanism; finite element analysis;thermo mechanical coupling0 引言曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环的两大机构之一. 以往对于内燃机曲柄连杆机构的力学分析和热分析都是分开研究的，有时仅分析其应力，不作热分析；有时仅作热分析而不作应力分析，因而不能很好地反映其实际工况.本文结合机械强度理论和有限元装配体分析软件，依据强度理论进行结构设计，分析其载荷情况，最后进行装配体热力耦合有限元分析.1 曲柄连杆结构设计在运动学分析的基础上，可把曲柄、连杆、曲轴等简化成曲柄连杆机构(见图1). 活塞在运动过程中主要受到往复惯性力F j 、离心惯性力F R 、活塞作用力F r 和推动力F .由运动学关系知，活塞行程和曲轴转角之间的关系为 1z [(1cos )4(1cos 2)]S R a l a -»-+-.(1)图1 曲柄连杆机构Fig. 1 Rankshaft-connectingmechanism新乡学院学报（自然科学版） ·544· 其中：S z 为活塞位移；R 为活塞半径；λ=R /L 为活塞半径和连杆长度之比；α为曲轴转角. 由位移、速度和加速度关系并由(1)式变化可得活塞加速度zS &&为 z 2(cos cos 2)S R w a l a =+&&. (2) 由动力学关系式可知，往复惯性力F j 为21j B z B [(1cos )4(1cos 2)]F m Sm R w a l a -=-=--+-&&. (3) 离心力F R 为 2R A F m R w =-. (4)作用在活塞上的推动力F 为r j F F F =+. (5)其中m B 为活塞质量，m A 为连杆质量，F r 为活塞顶部作用力.由于气体燃烧产生的压力和温度的影响，由(5)式和(4)式得到活塞受到的相应主应力为/F A s =s1， (6)R 1/F A s s =-=s2s3. (7)根据(6)式和(7)式计算铝合金活塞受到的主应力. 由第二强度理论验证可得，活塞结构满足设计要求()[]u s s s s --£s1s2s3， (8)其中：σs1、σs2、σs3为活塞在三个方向的主应力；A 、A 1为活塞横截面、竖截面面积；[σ]为活塞的允许应力.由图1的受力关系，可把活塞上的推动力分解为沿连杆方向的力F w 和垂直连杆方向的力N 1，w /cos F F b =， (9)1tan N F b =. (10)按照(9)式计算材料为45号钢的连杆主应力. 根据第一强度理论验证，可得连杆结构满足设计要求w 2/()/(cos )[]F bh F bh s b s ==£r2. (11)其中σr2为连杆的拉压应力，[σ2]为连杆的允许应力，b 为截面最大宽度，h 为截面最大厚度，β为连杆和活塞竖直方向的夹角. 推力驱动可使F w 分解为连杆轴颈上的径向力R 1和切向力T 1，1w cos()cos()cos R F F a b a b b =+=+， (12)1w sin()sin()cos T F F a b a b b =+=+. (13)因此，由(13)式知，作用于曲轴上的弯矩M 1为11w sin()sin()cos M T R RF RF a b a b b ==+=+. (14)曲轴主要受到弯矩和径向力作用，其最大正应力σmax 和最大切应力τmax 为max 1q2M W s s ==， (15)max 1z z q1q3)()2R S I b t s s *==-. (16)可根据(15)式、(16)式和第四强度理论验证材料为球铁的曲轴满足设计要求4[]s s =£r4. (17)其中：W 为曲轴截面系数；σr4为曲轴应力；σq1、σq2、σq3分别为曲轴三个方向上的主应力；[σ4]为曲轴需要应力；b 为曲轴截面宽度；S *z 为曲轴截面对中性轴的静矩；I Z 为曲轴截面对中性轴的惯性矩.2 曲柄连杆机构装配体有限元分析载荷的确定曲柄连杆机构载荷主要是气缸内燃烧过程中产生的气体作用在活塞上表面的高温和高压，燃烧过程中活塞上表面的平均温度T m 和平均放热系数m a 分别为720720m g g g 00d d T T a aa a =òò， (18) 7201m g 0720d a a a -=ò， (19)其中：g a 为瞬时放热系数，可由Eichelberg 经验公式g m 0.85)=+a C 计算得到；T g 为燃烧的瞬时温度(℃)，且有g ()T PV mR =；P 为燃烧的瞬时压强(MPa)；V 为气体容积(m 3)；R 为常数；m 为气体质王治平：汽油机曲柄连杆机构结构设计与有限元分析 ·545·量(kg)；C m 为活塞平均速度(m/s). 燃烧过程中作用在活塞上表面的压力为：2n π4F D P =. (20)其中F n 为活塞顶的气体作用力，D 为活塞直径.3 曲柄连杆机构热力耦合分析3.1 曲柄连杆机构装配体三维建模曲柄连杆机构由活塞、活塞销、连杆衬套、连杆、连杆瓦盖、连杆轴瓦、连杆螺母、曲轴等组成. 可以在CATIA V5中建立其数字化模型，并装配起来.3.2 装配体热力耦合分析以设计的某型号汽油机及其对应工况为例，可按下述步骤实现热力耦合分析功能：1)把在CATIA 中装配好的模型导入ANSYS12.1中；2)对于曲柄连杆机构三维实体模型，可选solid45、solid69、solid70、solid239、solid185等单元类型；经实践结果分析，最终选择solid185对应的型函数如下：1I J K L 8[(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)u u s t r u s t r u s t r u s t r -=---++--+++-+-+-+M N O P (1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)u s t r u s t r u s t r u s t r --+++-++++++-++， (21)1I J K L 8[(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)v v s t r v s t r v s t r v s t r -=---++--+++-+-+-+M N O P (1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)v s t r v s t r v s t r v s t r --+++-++++++-++， (22)1I J K L 8[(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)u w s t r w s t r w s t r w s t r -=---++--+++-+-+-+M N O P (1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)w s t r w s t r w s t r w s t r --+++-++++++-++， (23)1I J K L 8[(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)x x x x x s t r s t r s t r s t r q q q q q -=---++--+++-+-+-+M N O P (1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)x x x x s t r s t r s t r s t r q q q q --+++-++++++-++， (24)1I J K L 8[(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)y y y y y s t r s t r s t r s t r q q q q q -=---++--+++-+-+-+M N O P (1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)y y y y s t r s t r s t r s t r q q q q --+++-++++++-++， (25)1I J K L 8[(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)z z z z z s t r s t r s t r s t r q q q q q -=---++--+++-+-+-+M N O P (1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)z z z z s t r s t r s t r s t r q q q q --+++-++++++-++， (26)1I J K L 8[(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)T T s t r T s t r T s t r T s t r -=---++--+++-+-+-+M N O P (1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)T s t r T s t r T s t r T s t r --+++-++++++-++. (27)其中：u 为x 方向的位移；v 为y 方向的位移；w 为z 方向的位移；θx 为绕x 轴的转角；θy 为绕y 轴的转角；θz 为绕z 轴的转角；T 为温度场；s 、t 、r 为空间方向上的三个基本函数单元；I 、J 、K 、L 、M 、N 、O 、P 为单元体的八个节点；u I 、u J 、u K 、u L 、u M 、u N 、u O 、u P 分别为x 方向位移在八个节点的分量；v I 、v J 、v K 、v L 、v M 、v N 、v O 、v P 分别为y 方向位移在八个节点的分量；w I 、w J 、w K 、w L 、w M 、w N 、w O 、w P 分别为z 方向位移在八个节点的分量；θx I 、θx J 、θx K 、θx L 、θx M 、θx N 、θx O 、θx P 分别为x 轴旋转角在八个节点上的分量；θy I 、θy J 、θy K 、θy L 、θy M 、θy N 、θy O 、θy P 分别为y 轴旋转角在八个节点上的分量；θz I 、θz J 、θz K 、θz L 、θz M 、θz N 、θz O 、θz P 分别为z 轴旋转角在八个节点上的分量；T I 、T J 、T K 、T L 、T M 、T N 、T O 、T P 分别为温度场在八个节点的分量. 3)设置连接. 活塞和活塞销、活塞销和连杆小头以及连杆大头和曲轴主轴颈是转动副连接；考虑到汽油机的实际润滑情况，在活塞和气缸、活塞和活塞销之间设置摩擦连接，而在活塞销和连杆衬套、连杆衬套和连杆、连杆和曲轴、曲轴和机架之间由于是液体动压润滑，均设置为无摩擦连接；4)选择自动划分网格；5)通过(18)式和(19)式计算可知，活塞上表面的平均温度T 0=300 ℃、活塞平均放热系数a g =175 W/m 2·℃；求解曲柄连杆机构装配体温度场；导入上面求解的温度场；求解的热应力场见图2，对应的应变场图略. （下转第551页）图2 装配体热应力场 Fig. 2 Thermal stress field of assembly张美玲：体育教师参与农村公共体育服务的可行性研究 ·551·农村体育服务的关键. 农村学校体育教师参与农村公共体育服务工作是可行的，它有助于推动农村公共体育事业的快速发展.参考文献：[1] 齐立斌，李泽群，曹庆荣，等.关于农村公共体育服务体系的几个理论问题的思考[J].体育科研，2009，30(6)：59-62.[2] 卢文云，梁伟，孙丽，等.新农村背景下西部农村公共体育服务供给现状、问题及对策研究[J].体育科学，2010，30(2)：11-19.[3] 陈新生，楚继军.城市社区休闲体育公共服务的现状与对策[J].西安体育学院学报，2011，28(1)：29-33.[4] 王海宏，杨建国，王剑，等.农村公共体育服务的影响因素及发展趋势研究[J].天中学刊，2009，24(2)：58-60.[5] 黄亮，刘岚，吴玉华.赣州农村地区公共体育公共服务现状调查与分析[J].山西师大体育学院学报，2010，25(6)：37-40.【责任编辑黄艳芹】（上接第545页）在前述步骤1)～5)的基础上，计算(20)式可得活塞上表面施加压力P =4.5 MPa ，在曲轴上施加弯矩M 1=217 N ·m. 用求解器可得装配体热力耦合应力场见图3和应变场见图4. 由图3和图4可分别读出装配体最大应力和最大应变数值及其位置. 分析结果表明，最大应力一般出现在活塞销附近，最大应变出现在活塞顶的高温高压区.图3 装配体热力耦合应力Fig. 3 Thermodynamics coupling stress of assembly 图4 装配体热力耦合应变Fig. 4 Thermodynamics coupling strain of assembly4 结论基于CATIA 和ANSYS12.1软件的无缝链接，可将材料力学强度理论、装配体三维建模及虚拟装配技术、多场耦合技术与装配体有限元分析技术结合起来，将曲柄连杆机构视为装配体，实现其热力耦合分析功能，高效地解决曲柄连杆机构结构设计的强度评价问题，显著提高其结构设计质量、缩短研发周期. 参考文献：[1] 唐开元，欧阳光耀.高等内燃机学[M].北京：国防工业出版社，2008：201-345.[2] 张继春，李兴虎，马凡华.CA488活塞的强度分析及结构改进[J].机械强度，2007，29(3)：501-506.[3] 刘鸿文.材料力学[M].4版.北京：高等教育出版社，2003：212-251.[4] 徐玉梁，付光琦，祖炳锋，等.基于虚拟方法的发动机曲柄连杆机构优化设计[J].机械科学与技术，2008，27(1)：88-91.[5] 赵红，张铁柱，张洪信，等.三缸CPICP 曲柄连杆机构的优化[J].河南科技大学学报：自然科学版，2008，29(5)：16-21.【责任编辑黄艳芹】。

1.6L四冲程汽油机曲轴组设计

目录前言 (1)1.汽油机的结构参数 (1)1．1初始条件 (1)1．2发动机类型 (1)1.2.1冲程数的选择 (1)1.2.2冷却方式 (1)1.2.3气缸数与气缸布置方式 (1)1．3基本参数 (1)1.3.1行程缸径比S∕D的选择 (1)1.3.2气缸工作容积V s，缸径D的选择 (1)2．热力学计算 (2)2.1热力循环基本参数的确定 (2)2.2 P-V图的绘制 (2)2.3 P-V图的调整 (3)2.4 P-V图的校核 (4)3.运动学计算 (4)3.1曲柄连杆机构的类型 (4)3.2连杆比的选择 (5)3.3活塞运动规律 (5)3.4连杆运动规律 (6)4.动力学计算 (7)4.1 质量转换 (7)4.2作用在活塞上的力 (8)5曲轴零件结构设计 (10)5.1曲轴的工作条件、结构型式和材料的选择 (10)5.1.1曲轴的工作条件和设计要求 (10)5.1.2曲轴的结构型式 (11)5.1.3曲轴的材料 (11)5.2曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计 (11)5.2.1主要尺寸 (11)5.2.2一些细节设计 (11)6.曲轴强度的校核 (13)6.1静强度计算 (13)6.1.1连杆轴颈的计算 (13)6.1.2 曲柄臂计算 (14)6.2曲轴疲劳强度校核 (15)6.2.1主轴颈的计算 (15)6.2.2 曲柄臂计算 (15)小结 (16)参考文献 (18)附录 (19)1.6L 四冲程汽油机曲轴设计前言大四上学期我们学习了必修课程《汽车发动机设计》，紧接着要开始为期三周的课程设计。

每个同学都有不同的设计题目，我们要根据自己的题目来查阅资料，结合所学知识，设计出合理的发动机部件。

通过这次课程设计，要培养我们综合运用知识的能力，查阅工具书的能力以及运用计算机的能力。

我的设计任务是1.6L 四冲程汽油机曲轴设计。

1.汽油机的结构参数1．1初始条件平均有效压力：Mpap 2.1~8.0me =活塞平均速度：Vm＜18 m ∕s1．2发动机类型1.2.1冲程数的选择四冲程。

四缸直列汽油机曲轴设计系统方案

四缸直列汽油机曲轴设计系统本文以VC++6.0编程软件为工具，以Pro/ENGINEER二次开发接口应用程序Pro/TOOLKIT 为手段，采用动态库DLL方式实现了Pro/ENGINEER、Pro/TOOLKIT和MFC三者之间的通信。

而且，曲轴零件的全参数化设计与开放数据库ODBC相连接，实现了资料检索和数据管理的系统化。

并且以CA488为例对设计系统进行了详细说明。

近年来，国外开发的CAD软件在汽车设计行业的运用，让汽车的设计和开发进入了一个全新的、快捷的、智能的时代。

国汽车行业的飞速发展，也急切要求有与之相适应的、完全适合我国国情的CAD系统。

但我国在此行业起步较晚，自主开发软件的能力较差，所以在国外已经成熟的软件的基础上，进行针对零部件、系统乃至整车的二次开发，成为一个有实际意义的指导方向。

一、软件的开发背景与方法1.开发背景在汽车发动机的众多构成件当中，曲轴是发动机中最重要、载荷最重、价格最贵的零件之一，被喻为发动机的脊梁骨。

正确合理的曲轴设计对发动机运行性能有着重要的影响，但由于曲轴的生产主要为主机配套，国曲轴系列化、通用化和规化程度很低，即使同一型号的曲轴，零件图纸的技术标准也各有差异，互不通用。

国曲轴产品设计的混乱状况，给用户的使用选择带来了很大困难。

由此可见，根据发动机的工况条件与发展趋势，设计出一套列系列化、通用化的曲轴，以供各式发动机设计匹配时选用，是发动机曲轴设计的未来之路。

2.开发方法基于Pro/ENGINEER二次开发的曲轴设计系统是借助于PTC公司提供的高级开发工具包Pro/TOOLKIT，利用高级程序语言Visual C++6.0的集成开发环境，采用动态库DLL方式实现Pro/ENGINEER、Pro/TOOLKIT和MFC三者之间的通信，将曲轴参数化设计系统与开放数据库ODBC相连接，实现了资料检索和数据管理的系统化。

二、曲轴设计系统曲轴设计系统，是通过单击Pro/ENGINEER界面上，位于“帮助”右侧的“曲轴设计系统（Q）”菜单来启动的（如图1所示）。

汽车构造曲柄连杆机构[可修改版ppt]

（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性；主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。
（2）在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向时的敲击声，且使裙部减小磨损；有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，
向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm。
（二）活塞环（密封、传热）
是具有弹性的开口环，分为气环和油环。
（1）气环
作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。
气环的密封原理：
第一密封面第二密封面
平底式
龙门式
隧道式
油底壳安装平
面低于曲轴的
旋转中心
气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式
性能与应用比较
名称平底式
龙门式
性能
机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。
强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。
应用
492Q汽油机， 90系列柴油机。
捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车
隧道式
结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。
负荷较大的柴油机上。（2）根据冷却ຫໍສະໝຸດ 式不同分：水冷、风冷冷却水
散热片
（3）根据气缸的排列方式
结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。
高度小，重心低，平衡性好，总体布置方便。
缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机重量；形状复杂，加工困难。
发动机的支架
气缸盖罩
气缸盖气缸体
气缸垫油道和水道曲轴箱
气缸
油底壳
一、机体
1、机体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体工作环境：拉、压、弯、扭，高温材料：高强度灰铸铁或铝合金铸造

汽车发动机曲柄连杆机构结构设计及其实例分析

汽车发动机曲柄连杆机构结构设计及其实例分析【摘要】曲柄连杆机构的运动件主要包括活塞组、连杆组、曲轴与轴承组。

在进行零部件设计时，首先，要分析其工作情况及对零件的要求，然后，根据内燃机的总体设计指标以及工厂生产条件选择适当的材料，并采取适当的措施以满足提出的要求。

最后，决定零件的主要尺寸，并进行强度、刚度等方面的校核计算。

【关键词】曲柄连杆；结构设计；整体稳定性；空间刚度；疲劳断裂；组合变形；强度校核；经济性0 引言曲柄连杆机构即活塞组、连杆组和曲轴组。

曲柄连杆机构是发动机中的能源转化机构，它将化学能转化为机械能，将活塞的往复运动传递给曲轴带动外设运转。

1 曲柄连杆机构的结构设计1.1 活塞的结构设计1.1.1 活塞的载荷在内燃机中，活塞组是工作强度最大的组件之一。

活塞的工作条件比较恶劣，其受到的主要载荷有以下几点：1）承受很大的机械载荷在内燃机工作中，活塞组承受的机械载荷包括气体压力、惯性力以及由此产生的侧向作用力。

近代内燃机中，汽油机的最大气体压力Pg max约为3-6MPa，非增压柴油机Pg max值约为6-9MPa，而增压柴油机Pg max值约为13-15MPa。

由于内燃机的转速不断提高，活塞的往复运动也日益增大，一般车用内燃机活塞平均速度一般可高达9～13m/s。

由于加速度很大，活塞组在往复运动中会产生很大的惯性力，同时，内燃机在速燃期，其压力升高率dp/dφ可达0.6-0.8MPa/（°）。

所以对曲柄连杆机构来说，具有很大的冲击作用。

活塞各部位在机械载荷的作用下产生不同的压力：活塞顶部有动态弯曲压力，活塞销座承受拉力及弯曲，环岸承受弯曲及剪应力。

此外，在环槽及裙部还有较大的磨损。

2）承受很高的热载荷在内燃机工作过程中，内室中燃气的最高温度一般可达到2000℃左右，因为活塞顶是直接和燃气接触的，因此活塞承受的温度很高。

除此之外，它还需要接受摩擦生成的热量。

同时，由于活塞向汽缸壁散热的条件不好导致活塞的工作温度达到更高。

四缸发动机曲柄连杆机构的布置工作顺序

四缸发动机曲柄连杆机构的布置工作顺序下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!四缸发动机曲柄连杆机构的布置工作顺序引言四缸发动机曲柄连杆机构是内燃机中的重要部件之一，其布置工作顺序直接影响着发动机的性能和效率。

1.8L四行程汽油机连杆组设计

目录1前言 (1)2结构参数计算 (1)2.1已知条件 (1)2.2发动机结构形式 (1)2.3发动机主要结构参数 (1)3热力学计算 (2)3.1多变指数的选择 (2)3.2压力升高比的选择 (2)3.3绘制P～V图 (3)3.4 P～V图的调整 (4)4动力学计算 (4)5运动学计算 (6)5.1活塞位移 (6)5.2活塞速度 (6)5.3活塞加速度 (7)6连杆的设计 (7)6.1连杆主要尺寸设计 (8)6.1.1连杆长度的确定 (8)6.1.2连杆小头尺寸的确定 (8)6.1.3连杆大头尺寸的确 (8)6.2连杆强度的计算 (9)6.2.1连杆小头强度的计算 (9)6.2.2连杆大头的强度计算 (12)7小结 (14)8参考文献 (15)9附表 (16)1.8L四行程汽油机连杆组设计1前言这个学期开设的《汽车发动机设计》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:0.8～1.2MPa活塞平均速度:Vm<18m/s，取Vm=13.17m/s2.2发动机结构形式1.8L汽油发动机设计，参考杨连生版《内燃机设计》设计为4缸4冲程汽油机，冷却方式采用水冷。

2.3发动机主要结构参数由S*3.14*D^2=1.8L取S/D=1.03得D=82mm则S=1.03×D=84mm (S与D均取整)参考杨连生版《内燃机设计》S/D 的取值范围在0.8～1.2之间，P e =τ207854.0Vm zD p em =417.13*41207854.02D ⨯⨯⨯＝83.46kWε=caV V 取ε=9 ；由 Va=Vs+Vc 则气缸工作容积Vs=LSD 444.042=πVa=0.504L Vc=0.056L n=SC m30 =4700 r/min 角速度ω=30nπ=3.14×4700/30=492.18rad/s曲柄半径 r=S/2=42mm3热力学计算压缩始点的压强P a =0.8~0.9P 0 ；取P a =0.085MPa3.1多变指数的选择压缩过程：取压缩冲程终点（设为B 点），从A 点（压缩过程始点）到B 点的压缩过程看作是多变的压缩过程，压缩多变指数范围为n 1=1.28~1.35，取n 1=1.28 膨胀过程：取定容增压的终点（设为C 点），从B 点到C 点看作为定容压缩过程，膨胀多变指数范围为n2=1.30~1.40 取n2=1.35由P 1V 1n =P 2V 2n 可计算得到压缩终点压力为：P c =1.415 MPa3.2压力升高比的选择查得压力升高比p λ=P c /P a ；λ在6～9之间。

1.5L四行程汽油机曲轴设计.

目录0前言----------------------------------------------------------------------------------------------3 1汽油机的结构参数----------------------------------------------------------------------------31.1初始条件---------------------------------------------------------------------------------31.2发动机类型------------------------------------------------------------------------------31.2.1冲程数的选择-------------------------------------------------------------------31.2.2冷却方式-------------------------------------------------------------------------31.2.3气缸数与气缸布置方式-------------------------------------------------------31.3基本参数---------------------------------------------------------------------------------31.3.1行程缸径比的选择-------------------------------------------------------------3，缸径D的选择--------------------------------------------31.3.2气缸工作容积Vs2热力学计算-------------------------------------------------------------------------------------42.1热力循环基本参数的确定------------------------------------------------------------42.2P-V图的绘制----------------------------------------------------------------------------42.3P-V图的调整----------------------------------------------------------------------------52.4有效功及有效压力的求解------------------------------------------------------------62.5 p-V 图向P-a图的转化--------------------------------------------------------------6 3运动学计算-------------------------------------------------------------------------------------73.1曲柄连杆机构的类型------------------------------------------------------------------73.2连杆比的选择---------------------------------------------------------------------------73.3活塞运动规律---------------------------------------------------------------------------73.4连杆运动规律---------------------------------------------------------------------------9 4动力学计算-------------------------------------------------------------------------------------94.1质量换算---------------------------------------------------------------------------------94.2作用在活塞上的力------------------------------------------------------------------10 5曲轴零件的结构设计------------------------------------------------------------------------145.1曲轴的工作条件，结构形式和材料的选择---------------------------------------145.1.1曲轴的工作条件和设计要求-----------------------------------------------145.1.2曲轴的结构形式---------------------------------------------------------------145.1.3曲轴的材料---------------------------------------------------------------------145.2曲轴主要尺寸的确定和结构设计细节--------------------------------------------145.2.1主要尺寸------------------------------------------------------------------------145.2.2一些细节设计------------------------------------------------------------------155.2.2.1油道布置------------------------------------------------------------155.2.2.2曲轴两端的结构---------------------------------------------------155.2.2.3曲轴的止推---------------------------------------------------------155.2.2.4过渡圆角------------------------------------------------------------155.2.2.5平衡分析------------------------------------------------------------15 6曲轴强度的校核------------------------------------------------------------------------------166.1静强度校核---------------------------------------------------------------------------166.1.1连杆轴颈的计算-------------------------------------------------------------176.1.2曲柄计算----------------------------------------------------------------------176.2曲轴疲劳强度的计算---------------------------------------------------------------186.2.1主轴颈的计算----------------------------------------------------------------186.2.2曲柄臂的计算----------------------------------------------------------------19 小结----------------------------------------------------------------------------------------------20参考文献----------------------------------------------------------------------------------------20 附录----------------------------------------------------------------------------------------------211.5L 四行程汽油机曲轴设计0前言大四上学期我们学习了必修课程《汽车发动机设计》，紧接着要开始为期三周的课程设计。

汽车发动机曲柄连杆机构共41页文档

Fra bibliotek切诺基
盆形
30.09.2019
工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室,燃烧速度较低
捷达奥迪
30.09.2019
2、汽缸体气缸体是发动机的基础骨架，它不仅要承受着高温高压气体的作用力，而且发动机的几乎所有零件都安装在气缸体上，因此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2-24。
气缸盖
气缸体
油道和水道曲轴箱
气缸
30.09.2019
油底壳
30.09.2019
1、汽缸盖与汽缸盖衬垫
1.作用：保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏气。
30.09.2019
结构特点：安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。气缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。
凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。（高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调整压缩
2）活塞头部
位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。工作条件
最恶劣，
应离顶部
气环槽
远些。
活塞销孔
油环槽
作用： (1)、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 (2)、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， (3)、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
气环尽量少（2-3）；安装时切口错开（迷宫）
30.09.2019
30.09.2019
3、活塞销
1作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。 2结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。