曲轴研究设计开题报告

中北大学

毕业设计开题报告

学生姓名：学号：

学院、系：

专业：

设计题目：492QA发动机曲轴的结构设计及强度分析

指导教师:教授

2012 年03月01日

毕业设计开题报告

1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

1.1发动机的发展简历

蒸汽发动机 1765年英国人詹姆斯-瓦特制成了世界上第一台实用的蒸气发动机(外燃机)，较好地解决了从热能到机械能的转换。该蒸气发动机具有效率高、重量轻等优点，并于l 769年制造成了世界上第一辆蒸气机汽车。

煤气发动机 1858年定居法国巴黎的里诺发明了煤气发动机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等，已经初步具备了现代发动机的基本雏形，是内燃机的初级产品，为现代汽车发动机的出现打下了结构设计方面的基础。

四冲程理论法国工程师德罗沙

1862年提出了著名的等容燃烧四冲

程循环：进气、压缩、燃烧和膨胀、

排气。 1876年，德国人奥托制成了

第一台四冲程往复活塞式内燃机（单

缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约

为2.21KW、180r/min）。在这部发动机上，奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了气缸盖，使混合气充分形成。这是一部非常成功的发动机，奥托把三个关键的技术思想：内燃、压缩燃气、四冲程融为一体，使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。

汽油发动机1886年1月29日，德

国人奥姆勒和卡尔.本茨在里诺卧式气

压煤气发动机以及四冲程理论的基础

上制造出了第一台汽油发动机，使汽车

正式进入汽油动力时代，1886年卡尔·本茨制造出世界上第一辆以汽油为动力的三轮汽车。该车已具备了现代汽车的一些基本特点,如电点火、水冷循环、

钢管车架、钢板弹簧悬挂、后轮驱动、前轮转向和掣动手把等。

其齿轮齿条转向器是现代汽车转向器的鼻祖。

柴油发动机柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动

机。它是由德国发明家鲁道夫·狄塞尔于1892年发明的，柴油发

动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的，每个工作循环也经历

进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。

转子发动机现代汽车的进一步丰富。1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。转子发动机直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。[1][2]

汽车曲柄连杆机构是属于汽车发动机部分的一大机构。主要由：曲轴，连杆，活塞组成的，作用就是把燃油燃烧的膨胀能量转化为机械能。工作原理就是：燃料燃烧后的能量推动活塞上下运动，再由连杆带动曲轴作圆周运动。曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分。[3]

曲轴为引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。曲轴是汽车发动机的关键零件之一,其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命。曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。其功用是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，与

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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

2.1本课题要研究或解决的问题

1.完成492QA发动机曲柄连杆机构进行运动学动力学分析和曲轴组的工作载荷的计算和分析；

2.对492QA发动机曲轴的主轴颈、连杆轴颈、曲柄臂、润滑油通道、平衡重及曲轴两端等进行结构设计

3.完成492QA发动机曲轴的强度分析，并用计算机绘制出零件图；

2.2 拟采取的研究方法

2.2.1文献研究法文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。

②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。

④有助于了解事物的全貌。

2.2.2传统的内燃机工作机构运动学、动力学分析方法主要有图解法和解析法。现代设计理论和方法是动态发展的，从狭义来说是为设计而建立的各种数学模型及求解这些模型的技术。它在内燃机产品设计中应用的范围十分广泛，主要有优化设计、有限元分析、计算机辅助设计、多刚体动力学分析、计算机辅助工程热力学分析等。

2.2.3曲轴设计

在选定曲轴材料、毛坯制造及其基本结构型式后，便从单位曲拐（包括主轴颈、曲柄销和曲柄等主要部分）着手确定主要尺寸和结构细节。曲轴与活塞连杆组件和机体有

。密切的联系，曲轴的设计不能孤立地进行。曲轴长度方向的尺寸基本上取决于缸心距L

0并列连杆式V型发动机的L

主要决定于轴承负荷。所以，曲轴的基本尺寸大多根据发动

机的总体布置来考虑。

曲轴是静不定的多支承空间连续梁，曲轴的应力状态，与支座弯矩有关，并受支座弹性和轴承孔的不同心度影响。因此用连续法计算曲轴强度较为合理。