汽车曲柄连杆机构设计
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
汽车曲柄连杆机构
连杆弯曲和扭曲
由于承受过大的冲击载荷或安装不正确，连杆可能出现弯 曲或扭曲，导致运转不平稳，增加发动机噪音和振动。
活塞环槽磨损
活塞环槽在使用过程中，由于摩擦和高温作用，导致环槽 磨损，使活塞环的定位失效，增加漏气和窜油的可能性。
故障诊断方法
听诊诊断
振动诊断
通过听曲柄连杆机构运转时的声音，判断 是否存在异常响动或杂音，初步判断故障 部位。
包括曲轴、连杆、活塞、活塞销等，确保其运转 正常。
定期调整气门间隙
保证气门开闭自如，防止因气门间隙不当引起的 故障。
ABCD
定期更换润滑油
保持曲柄连杆机构的良好润滑状态，减少磨损和 摩擦。
定期检查冷却系统
确保发动机得到良好的冷却，降低运转温度，防 止过热引起的故障。
05 曲柄连杆机构的发展趋势与展望
04 曲柄连杆机构的常见故障与维修
CHAPTER
常见故障分析
曲轴轴颈磨损
曲轴在长期运转过程中，轴颈表面受到摩擦和疲劳作用， 逐渐产生磨损，导致曲轴变细、轴颈圆度超差，影响发动 机的正常运转。
活塞销座孔磨损
活塞销座孔在长期使用过程中，由于润滑不良或承受较大 压力，导致座孔磨损，影响活塞销的定位和运动，进而影 响曲柄连杆机构的正常工作。
和使用寿命。
03 曲柄连杆机构的优化设计
CHAPTER
材料选择与热处理
要点一
总结词
材料的选择和热处理工艺对曲柄连杆机构的性能和寿命具 有重要影响。
要点二
详细描述
在材料选择方面，应考虑材料的机械性能，如强度、韧性 和耐磨性。常用的材料包括铸铁、合金钢和铝合金等。铸 铁具有高强度和耐磨性，适合承受高负荷的曲柄连杆机构 ；合金钢经过适当的热处理可以提高其机械性能，适用于 要求高强度和耐磨性的场合；铝合金轻巧且具有良好的耐 腐蚀性，适用于需要减轻重量的曲柄连杆机构。
曲柄连杆机构
捷达、 奥迪
燃烧室影片
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
油底壳
功用：储存机油并封闭曲轴箱。
结构、材料：薄钢板冲压而成；底部装有放油螺塞， 有的螺栓带有磁性。
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
2.2
机体检修
气缸体与气缸盖常见损伤 常见损伤形式有裂纹、磨损和变形等；
气缸体与气缸盖检修
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
单元二 曲柄连杆机构
教学目标
能描述曲柄连杆机构的组成、各主要零部件的构造 和装配连接关系 能描述曲柄连杆机构的装配要求与装配方法 会进行曲柄连杆机构的装配与调整
会进行易损零件检测、修理和更换
能对常见故障进行分析、判断和排除
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
制作：周均
气缸垫影片
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
燃烧室
名称 特点
结构紧凑、火焰行程短、燃 烧速率高、热损失小、热效 率高 结构简单、紧凑、散热面积 小、热损失少；火花塞置于 燃烧室最高处，火焰传播距 离长
示意图
应用 桑塔纳、 夏利、富 康
半球形
楔形
切诺基
盆形
工艺性好、成本低、进排气 效果不如半球形燃烧室
惯性力也等于零。
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
离心惯性力PC
旋转机件的圆周运动产
生离心惯性力(偏离曲轴轴
线的曲柄、连杆轴颈和连
杆大头绕曲轴轴线旋转时)，
方向背离曲轴中心向外。 离心力加速轴承与轴颈的 磨损，也引起发动机振动 而传到机体外。
汽油机曲柄连杆机构设计—连杆
课程设计任务书目录1汽 油 机 设 计 参 数-------------------------------------------------------------------------- 2 2汽 油 机 基 本 结 构 参 数 选 用-------------------------------------------------------------- 3似热计算-------------------------------------------------------------------------------- 43.7 汽 油 机 性 能 指 标 计 算---------------------------------------------------------------- 10 4 连 杆 三 维 建 模---- 43.2换气过 程计算算---------- 43.3压缩过 程计算算---------- 53.4燃烧过 程计算算---------- 63.5膨胀过 程计算算---------- 83.1 燃 料 燃 烧 热 学 计 算3.6 示 功图绘制2114.1 连杆基本尺寸-------------------------------------------------------------------------- 114.2 连杆的建模过程----------------------------------------------------------------------- 114.3 连杆大头盖的建模过程------------------ 145动力计算----------- 175.1活塞位移、速度、加速度--------------- 175.2活塞连杆作用力分析--------------------- 185.3曲柄销载荷和连杆轴承载荷------------ 206参考文献----------- 2附录1 汽油机设计参数1 、功率Pe 有效功率是汽油机基本性能指标。
《汽车构造》第二章曲柄连杆机构
3）按排列形式分
直列式（＜6缸），V型＞8缸），水平对置式 优缺点： 优缺点： 直列式：结构简单、长度、 高度较大（垂直、倾斜、 水平）。 V型：刚度大、缩短发动 机的长度、高度、质量。 水平对置式：高度最小、 使轿车和大客车总布置更 方便。
(c)水平对置式 水平对置式
(a)直列式 直列式
(b)V型 型
2.活塞的变形与防治措施 2.活塞的变形与防治措施
活 塞 受 力 情 况
采用的措施： 采用的措施：
（1）冷态下,将活塞裙部加工成断面为长轴垂直于活塞销的 椭圆。
采用的措施： 采用的措施：
（2）上小下大的阶梯形、近似圆锥形、阶梯型或 桶形（任何情况下都能得到良好润滑，但加工困难）。
采用的措施： 采用的措施：
扭曲环
锥面环
梯形环
桶面环
气环的泵油作用
活塞 汽 汽 活塞
缸
缸
2.油环 2.油环 种类 普通油环
上刮片
组合油环
示 意 图
刮片
油环的刮油作用
2.2.3 活塞销
作用： 作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传递给连杆。 材料与工艺: 材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
1.活塞销的形状 1.活塞销的形状
1.连杆的结构 1.连杆的结构
连杆主要由连杆 小头、连杆杆身、连 杆螺栓、连杆大头、 连杆轴瓦和连杆盖等 组成
2.1 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。 机体组由汽缸体、曲轴箱、 汽缸盖、汽缸垫和油底壳等固定机 件组成。
图2-1 机体组的组成部件 1—汽缸盖； 2—汽缸体； 3—汽缸垫； 4—汽缸体—曲轴箱； 5—油底壳
汽车构造实验：发动机曲柄连杆机构和配气机构实验报告
实验一:发动机曲柄连杆机构和配气机构1.实验目的：掌握曲柄连杆机构的布置，主要部件的安装位置和相互关系；理解配气机构的组成，共用和工作原理。
通过拆装发动机，初步帐务发动机曲柄连杆机构，配气机构的组成，共用，结构特点及拆装要点。
2.实验设备和工具：凌志400；时代超人；大众polo；螺丝刀；老虎钳；扳手3.实验的步骤: 1.在老师的带领下，观看了凌志400发动机的工作状态，并初步了解了发动机的各部分组成有曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、点火系、润滑系、冷却系起动系等组成。
2.老师讲解了有关曲柄连杆机构、配气机构的结构及其功用3. 拆装1台柴油机，初步了解曲柄连杆机构、配气机构各零部件的名称、位置、相互关系及构造特点，摇转曲轴，以了解各零部件的相互关系、运动规律和特点。
拆卸时，先拆除发动机外表的所有附件。
如：空气滤清器、进排气管、水箱、电气设备、燃油供给系统、机油滤清器等等，然后拆卸气门室盖，拆下配气机构零部件，卸下气缸盖以及油底壳，必要时，还须拆卸正时齿轮室和飞轮等。
而后进行曲柄连杆机构的拆卸。
安装时，应逆拆卸顺序进行。
安装飞轮时，需用专用扳手上紧螺母，并用手锤敲击扳手柄的尾端，直到上紧为止。
观察并研究曲柄连杆机构的组成与各零、部件的结构特点：气缸、缸体、缸盖、曲轴箱等机体零件的总体布置,不同型号发动机机体零件的结构特点。
不同类型燃烧室的组成和结构特点。
活塞连杆组的组成，各部分的功用、型式和结构特点。
连杆小头、活塞销和活塞销座间的固定方法。
比较不同型号发动机活塞环的类型、数量和断面形状。
整体式曲轴和组合式曲轴结构上的区别。
曲轴各部分的作用和结构特点，曲轴轴向游动量的限制方法，平衡重的作用与位置。
连杆轴承和主轴承的类型、数量结构特点、定位方法和紧固方式。
曲轴与飞轮的连接方法，飞轮上各记号的意义。
曲轴箱通气管的作用、位置和构造。
4.原理描述：我们最常见的两种发动机为汽油发动机和柴油发动机，一般而言，汽油机由两大机构和五大系统组成，即曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统组成；柴油机两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和起动系统组成，柴油机是压燃的，不需要点火系统。
汽车曲柄连杆机构设计--毕业设计
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毕业设计II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/EIII毕业设计目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................I 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)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)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)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)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。
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。
《汽车构造》课件 《汽车构造》电子课件 项目二--曲柄连杆机构
项目二 曲柄连杆机构
二、机体组
1、气缸盖罩
气缸盖罩位于气缸盖上部，一般由薄钢板冲压而成，上设注油孔等。气缸盖罩的作用 是遮盖并密封气缸盖，将机油保持在内部，同时将污垢和湿气等污染物隔绝在外面。 此外，气缸盖罩还能隔离机油和空气。
2、活塞环
普通油环
一般是用合金铸铁制造，其外 圆面的中间切有一道凹槽，在 凹槽底部加工出很多穿通的排 油小孔或狭缝。
2）油环
组合油环
由上、下刮片和产生径向、轴向弹力 作用的衬簧组成。这种油环刮片很薄， 对气缸壁的比压大，刮油作用强；上 下刮片各自独立，对气缸的适应性好； 质量小；回油通路大。因此，组合油 环在高速发动机上应用广泛。
间隙。
（5）活塞与 气缸壁间的摩 擦因数较小。
项目二 曲柄连杆机构
一、活塞和活塞环
1、活塞
3）活塞的结构
整个活塞可分为活塞顶、活塞头和活塞裙三部分，如图所示。
活塞顶：
它的作用是承受气体压力，防止漏气，将热量通过活塞环传 给气缸壁。
活塞头：
是指活塞顶至最下面一道活塞环槽之间的部分。活塞头切有 若干环槽，用来安装活塞环。上面的2～3道槽用来安装气环， 下面的一道槽用来安装油环。油环槽的底部钻有若干小孔， 以使油环从气缸壁上刮下的多余润滑油经此流回油底壳。
活塞销的材料一般为低合金渗碳钢，对于高负荷发 动机，一般采用渗氮钢。
项目二 曲柄连杆机构
二、活塞销
3、活塞销的结构和连接方式
全浮式活塞销：
能在连杆小头衬套孔和活塞销 座孔内作自由转动，可减少活 塞销磨损，且沿圆周磨损均匀。 为防止活塞销轴向窜动而损坏 气缸壁，在活塞销座两端装有 弹性卡环来限位。
曲柄连杆机构毕业设计开题报告
曲柄连杆机构毕业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： 6 V150柴油机曲柄连杆机构运动学动力学分析及斜切口连杆组结构设计指导教师:教授年月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 发动机的发展简史汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏——发动机技术的进步和创新步显得更受关注。
回顾一下发动机的发展历程或许更能使你理解这一百多年来汽车技术所发生的巨大变革。
发动机的不同形式，各有各自的优缺点。
18世纪中期，瓦特发明的蒸汽机引发了欧洲工业革命。
1770年，法国人居纽成功地把蒸汽机运用到了车子上，制作了世界第一辆三轮蒸汽机车。
虽然速度很慢，但开创了汽车的新时代。
这种蒸汽发动机的缺陷是：热量浪费太大，效率不高，只有简单的往复式的线性运动。
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，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。
里诺的煤气发动机以煤气和空气的混合燃烧取代了往复式蒸汽机的蒸汽，用电池和感应线圈产生电火花。
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。
法国工程师德罗沙认识到，要想尽可能提高内燃机的热效率，就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围（冲程）尽量长。
在此基础上，他在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。
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。
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作者：王九合来源：《山东工业技术》2013年第08期【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。
《曲柄连杆机构》课件
可靠性原则
确保曲柄连杆机构在各种工况下都能稳定、 可靠地工作。
经济性原则
在满足功能和效率的前提下，尽可能降低曲 柄连杆机构的设计和制造成本。
曲柄连杆机构的优化方法
数学建模
建立曲柄连杆机构的数学模型，以便进行数 值分析和优化设计。
拓扑优化
改变曲柄连杆机构的内部结构，以实现更好 的刚度和强度。
尺寸优化
2023-2026
END
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REPORTING
按连杆数目分类
三杆曲柄连杆机构
包括一个曲柄、一个连杆和一根轴。 这种机构结构简单，常用于一些简单 的机械装置中。
四杆曲柄连杆机构
由四个构件组成，包括一个曲柄、一 个连杆、一根轴和一根导杆。这种机 构在汽车等复杂机械中应用广泛，可 以实现复杂的运动轨迹。
按曲轴的形式分类
直列式曲柄连杆机构
曲轴的各曲拐按直线排列，这种机构结构紧凑，适用于小缸径发动机。
对易损件如轴承、密封圈等进行定期更换 。
对曲柄连杆机构的参数进行定期检查和调 整，确保机构运行正常。
PART 05
曲柄连杆机构的发展趋势 与展望
曲柄连杆机构的新材料、新工艺、新技术
总结词
介绍曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面的创新和突破，以及这些创新对机构性能和 效率的影响。
详细描述
随着科技的不断发展，曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面也在不断创新和突破。例 如，采用高强度轻质材料可以减小机构的质量和惯性，提高其动态响应性能；采用先进 的表面处理技术可以提高机构的耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命；采用智能传感器
观察法
观察曲柄连杆机构的外观和运行状况 ，判断是否存在故障。
汽车拖拉机学(第2版)课件：发动机曲柄连杆机构
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发动机曲柄连杆机构
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图3-1机体组
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发动机曲柄连杆机构
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一、机体
1.机体的组成
气缸为活塞在其中运动、为其导向的 圆柱形空间。支承和固定气缸的整体 称为气缸体。形成曲轴及连杆大头运 动空腔的实体称为曲轴箱。曲轴箱一 般分为上、下曲轴箱两部分。 水冷式内燃机的上曲轴箱常与气缸体 为一体，以提高刚度，简化工艺，气 缸体与曲轴箱的组合体称为机体。
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4.燃烧室
（1）汽油机燃烧室 汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。燃烧室形状对发 动机的工作影响很大，所以对燃烧室有两点基本要求：一是结构尽可能紧凑， 表面积要小，以减少热量损失及缩短火焰行程；其次是使混合气在压缩终了时 具有一定的涡流运动，以提高 混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和充分燃 烧汽油机常用燃烧室形状有楔形、盆形、半球形等几种。
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5.曲轴箱
它是指部分围住曲轴回转空间，有主轴承和安装用的箱形部件。曲轴 箱有通气口与大气相通，其下部与油底壳相连。 机体除了气缸和曲轴箱外，内部有许多水道和油道，外部还铸有发动 机号和生产商标记，可作为维修、配件选配和管理的依据。
6.曲轴箱强制通风系统
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第一节 机体组
三、气缸垫
1.气缸垫的功用
位于气缸盖与气缸体之间的气缸垫，用以保证缸盖和缸体结合面的 密封，防止燃气泄漏。
高职汽车构造课件第3章发动机之曲柄连杆机构
活塞裙部的变形
防止活塞的变形的结构措施
（1） 活塞纵断面制成上小下大的截锥形。 （2） 活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。 （3） 裙部开绝热—膨胀槽（“T”形或形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。
（1）
（2）
（3）
偏置销座
1. 定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm～ 2mm。 2. 作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声。 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。可见偏置销座使活塞换向分成了两步，第一步是在 气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力 大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。
• （3）气环的断面形状
图 气环的断面形状 a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环
• 矩形活塞环的泵油作用及危害
• 原因：（1）存在侧隙和背隙； （2） 环运动时在环槽中 靠上靠下。 现象：当活塞带着环下行（进气 行程）时，环靠在环槽的上方， 环从缸壁上刮下的润滑油充入环 槽下方；当活塞又带着环上行（ 压缩行程）时，环又靠在环槽的 下方，同时将油挤压到环槽上， 如此反复，就将润滑油泵到活塞 顶。 • 危害：（1）增加了润滑油的消 耗； （2） 火花塞沾油不跳火； （3） 燃烧室积炭增多，燃 烧性能变坏； （4） 环槽内形成积炭，挤 压活塞环而失去密封性； （5） 加剧了气缸的磨损。
•
3.气缸垫 1）作用： 保证气缸体与气缸盖间的密封，防 止漏水、漏气。 2） 构造 （1） 金属—石棉垫：（见a、b） 外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔 、油道口周围卷边加强，内填石棉 （常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热 ）。 （2） 金属骨架—石棉垫：以编织 的钢丝网（图c）或有孔钢板（图 e）为骨架，外覆石棉，只在缸口 、水孔、油道口处用金属片包边。 （3） 纯金属垫：（见图e）由单 层或多层金属片（铜、铝或低碳钢 ）制成，用于某些强化发动机。 3） 安装注意： 金属皮的金属—石棉垫，缸口金属 卷边一面应朝向易修整接触面或硬 平面。因卷边一面会对与其接触的 平面造成压痕变形。
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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/EABSTRACTThis 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/E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)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)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)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)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。
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。