课程设计汇本~活塞连杆设计

课程设计

课程名称：发动机设计

设计题目：曲轴和连杆设计

学院：交通工程

专业：车辆工程

年级：xxxx级

学生姓名：xxxxxxx

指导教师：xxxxxxxxxxxxxx

日期：2013年9月

教务处制

目录

1、总体布局、结构特点以及选用原则系统分析1

1.1机型1

1.2选用原则1

2、标定工况（最大功率）工作过程及热力计算和示功图绘制2

2.1实际循环热力计算2

2.1.1热力计算的目的2

2.1.2热力计算的方法3

2.2重要参数选取3

2.2.1压缩比3

2.2.2过量空气系数3

2.2.3残余废气系数3

2.2.4进气温升和残余废气温度3

2.2.5热量利用系数3

2.2.6示功图丰满系数3

2.2.7机械效率4

2.2.8平均多变压缩指数4

2.2.9平均多变膨胀指数4

2.3燃料燃烧化学计算4

2.3.1理论空气量的计算4

2.3.2理论分子变化系数μ0的计算5

2.3.3实际分子变化系数5

2.4燃气过程参数的确定与计算5

2.4.1压缩过程气体状态5

2.4.2燃烧过程及燃烧终点气体状态5

2.4.3最高燃烧爆发压力及压力升高比确定7

2.4.4膨胀终点气体状态7

2.4.5绘制示功图8

2.5发动机性能参数9

2.5.1平均指示压力Pi9

2.5.2平均有效压力9

2.5.3有效功率9

2.5.4充量系数10

2.5.5指示热效率10

2.5.6燃油消耗率10

2.5.7发动机总进气流量10

3、活塞位移、速度、加速度随曲轴转角变化曲线11

3.1活塞位移11

3.2活塞速度V11

3.3.活塞加速度12

4、气缸压力、活塞侧击力、连杆力、曲柄销切向力，径向力13

4.1气缸压力随曲轴转角变化曲线13

4.2活塞销上的合力变化曲线14

4.3活塞所受侧压力14

4.3.1往复惯性力的求取14

4.4连杆作用力与活塞销受力相反16

4.5曲柄销受力16

4.6曲柄销极坐标图与连杆轴承受力17

4.6.1曲柄销载荷的极坐标图17

4.6.2连杆轴承的负荷矢量图17

4.6.3连杆轴承受力极坐标图19

5、连杆设计及强度计算、校核19 5.1连杆主要参数选取19

5.2材料和关于材料的参数21

5.3连杆小头强度21

5.4连杆杆身强度24

5.5连杆大头强度25

5.6螺栓强度校核26

6、有限元分析28

6.1 连杆实体模型的建立28

6.2 网格的划分29

6.3连杆受力分析30

6.2.1最大拉伸30

6.2.2最大压缩31

6.4有限元计算结果分析32

6.3.1载荷分布与加载32

6.3.2等效载荷模拟结果33

6.3.3计算结果分析34

7、总结37

8、参考文献37

计算及说明

结果

图一： ''

p C ~t 曲线

2.4.3最高燃烧爆发压力

z

P 及压力升高比λ确定

（1）最高燃烧爆发压力z P ：

最高燃烧爆发压力给定为：280

8z P kg cm Mpa ==（） 8z P Mpa =

（2）压力升高比λ

80

1.7745.3

z c P P λ=

== 1.77λ=

2.4.4膨胀终点气体状态

（1）初期膨胀比

1.0451973 1.531.5899

z c T u T ρλ=

⋅=⨯= 1.53ρ=

（2）后期膨胀比

17.511.441.53

ξδρ=

== 11.44δ=

课程设计说明书

课程设计说明书

计算及说明

结果

4.6.3连杆轴承受力极坐标图

连杆轴承极坐标图

-20000

-10000

10000

20000300004000050000-4000

-20000

20004000

X/N

Y /N

连杆大头水平作用力PLx

图十四：连杆轴承受力极坐标图

5、连杆设计及强度计算、校核 5.1连杆主要参数选取

课程设计说明书

课程设计说明书

课程设计说明书

计算及说明结果度理论中的相当应力，并求出最大相当应力及其位置；(8)绘制单元网格图、

边界应力图和边界变形图。

利用UGNX6.0建立三维立体模型首先建立准确、可靠的计算模型 ,

是应用有限元法进行分析的重要步骤之一。在进行有限元分析时 ,应尽量

按照实物来建立有限元分析模型 ,但对结构复杂的物体 ,完全按照实物结

构来建立计算模型、进行有限元分析有时会变得非常困难 ,甚至是不可能

的 ,因此可进行适当的简化。一般来说 ,因模型带来的误差要比有限元计算

方法本身的误差大得多。所以 ,结构有限元计算的准确性在很大程度上取决

于计算模型的准确性。

6.2网格的划分

有限元分析的基础是单元，所以在有限元分析之前必须将实物模型划

分为等效节点和单元。

由于连杆形状较为复杂，在满足计算精度要求的情况下，为了让结

量尽量少，连杆有限元网格如图十五所示：

图十五连杆有限元网格图