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（全套CAD）基于UGAutoCAD的摩托车发动机相关零部件的设计（图纸论文整套）

本文的设计方法采用常规手段与微机辅助相结合。在设计中首先查阅中外资料，了解发动机的结构及工作原理，确定本文所设计的发动机结构。本文主要针对摩托车发动机的缸体连杆活塞等零部件进行设计与三维建模。缸体的设计主要内容包括气缸体的结构设计材料的选择和参数设计，缸体是发动机零部件中重要的零部件，所以在本文中还对缸体进行加工工艺规程进行设计从而确定加工工艺路线。连杆的设计的主要内容是连杆的结构连杆承受的载荷和连杆的位移等。活塞设计的主要内容是活塞的材料的选择主要参数和活塞的运动分析。本文还利用软件完成了对缸体活塞连杆等零部件的三维建模以及零部件之间的装配，并且完成了零部件三维向二维工程图的转换以及对装配图进行运动仿真分析。关键词摩托车发动机三维建模运动仿真计.气缸体的结构设计.气缸体材料的选择.气缸体参数设计气缸直径气缸形状的设计气缸工作容积燃烧室容积和气缸总容积压缩比气缸工作内压力与气缸总推力.气缸盖.燃烧室连杆的设计.连杆的组成小头杆身大头.曲柄连杆比.连杆承受的载荷.连杆的角位移角速度角加速度活塞的设计与运动分析.活塞的功用及工作条件.活塞的材料.活塞的主要参数.活塞的运动分析活塞位移活塞的速度活塞的瞬时速度活塞的最高速度活塞的平均速度活塞的加速度最大加速度基于软件的三维建模.软件介绍.软件的优势及主要功能.三维建模缸体的三维建模活塞的三维建模.零件的装配装配的概述活塞与活塞销的转配运动仿真.运动仿真的简介.零件装配图的运动仿真缸体的加工工艺规程设计.确定毛坯的制造形式.气缸体的加工工艺特点.基准的选择.制定工艺路线.加工余量及切削用量的确定结论与展望.结论.不足之处及展望致谢参考文献附录绪论.本课题研究的科学意义摩托车诞生至今已有多年的历史，而发动机已成为种不可或缺的部分。发动机是切机器的“心脏”，它直接影响着摩托车的运行状况。发动机是种能够把其它形式的能转化为另种能的机器，通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器如汽油发动机航空发动机。摩托车发动机的技术要求高，维修相对复杂，且直接影响摩托车的耗油量排放指标速度安全性能等。所以，发动机的性能指标品质成本以及可靠性等，都对摩托车的发展起着至关重要的影响。所以对发动机的研究具有很大的科学意义，发动机研究的成功将对发动机行业的发展产生巨大的影响。.发动机的发展史及国内外的发展概况回顾发动机产生和发展的历史，它经历了蒸汽机外燃机和内燃机三个发展阶段。外燃机外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，年由苏格兰的.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。内燃机明白了什么是外燃机，也就知道了什么是内燃机。这种发动机与外燃机的最大不同之处就是在于发动机的燃料在发动机的内部燃烧。般情况在地面上使用的多是外燃机，在空中使用的多是内燃机。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这总是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。燃气轮机此外还有燃气轮机，这种发动机的工作特点是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。自年德国戴姆勒发明制造出世界上第辆以汽油发动机为动力的摩托车以来，摩托车的发展已经历了多年的沧桑巨变，原始摩托车，现存于德国慕尼黑科学技术博物馆的真实造型，是德国人戴姆勒于年月日获得专利发明优先权的世界上第辆摩托车。年以后，随着科学技术的飞快发展，对于摩托车的生产开始采用后悬挂避凝震系统机械式点火系统鼓式机械制动装置链条传动等，使摩托车又攀上了新台阶。，美国美国哈利公司已经能够产生更高水平的摩托车，该车采用.双缸发动机，最大速度可以达到公里小时。大排量豪华摩托车拥有先进的汽车技术转移到摩托车，摩托车在个研究达到完美的境界。摩托车的发展已进入第四阶段，高峰期。随着技术的不断改进，现在的摩托车的发展已进入高峰期，特别是在国外。年月以后，中国开始正式自行试制生产摩托车，中国人民解放军北京汽车制配六厂在当时成功的完成了几辆重型军用摩托车的试制任务，中央军委把这种摩托车命名为井冈山牌摩托车。井冈山牌摩托车的问世标志着中国摩托车从此开辟了新纪元。近十年来，我国由于引进了大量的生产设备和工艺技术，从而使发动机的工艺制造水平有了较大的提高，除此之外在测试设备方面也较多地使用计算机自动控制系统。我国摩托车发动机的主要零部件如气缸气缸头磁电机起动电机离合器空滤器消声器机油泵变速齿轮进排气阀等，在近几年来基本上实现了专业化大批量生产，质量相对较好。但技术含量高的零部件与进口件相比，还有定的差距。这些零部件，不但质量不稳定且可靠性差，严重制约了发动机的质量指标的提高。.本课题的主要内容本文设计的主要内容有缸体连杆活塞的设计以及缸体的加工工艺规程的设计。对于缸体的设计主要是通过缸体的结构设计材料的选择参数设计来完成，连杆的设计主要是通过连杆的位移结构来完成，活塞的设计主要是通过活塞的参数设计及运动分析来完成，缸体的加工工艺规程主要是通过制定工艺路线和切削用量来完成。此外，本文还基于软件对缸体活塞等零件进行三维建模装配，并对装配图进行运动仿真分析。气缸体的设计气缸体的作用除形成气缸工作容积外，还具有作活塞运动导向，其圆柱形空腔称为气缸。气缸与气缸盖活塞形成工作循环的空间。发动机工作时，在气体燃烧压力和缸壁内外温差的作用下，气缸体受到相当大的热应力和机械应力。此外，活塞组对气缸的侧压力和滑动摩擦，使气缸体发生磨损。气缸体的设计要求有要有足够的强度，以承受高温下的热应力和机械应力。并且要确保有足够的刚度来保证气缸体在任何情况下都尽可能的不发生变形。要有很好的抗耐磨性，可以在内表面有定的磨纹和贮油间隙，从而可以保证可靠的润滑性能。要制造简单，维修方便，价格低廉。.气缸体的结构设计气缸体采用单体式，曲轴箱设计成隧道式，使曲轴箱保持有定的刚度。气缸体的结构为压入式气缸体，气缸套为合金铸铁制造，压入到铝合金气缸中，铸铁气缸套具有较高的耐磨性，铝合金散热片有较好的散热效果。气缸体壁的结构设计成凹形，顶部和下部较厚中间较薄。因为气缸盖上的部分热量需要通过气缸上部传递出去，为了更好地传热，将气缸上部做得厚些，同时，作支承也减少了此处的应力集中。气缸盖与气缸体的接触面积约为活塞顶面积的。在下部与曲轴箱支承的地方，为了提高强度，避免应力集中，用大的圆弧逐渐加厚支承凸缘。散热片沿气缸轴线方向的布置要从最佳散热状态出发，上端应尽可能接近气缸盖底平面开始布置，这样可使气缸盖的部分热量通过气缸体上的散热片传向外界而下端散热片布置到活塞在下止点时活塞环所在的位置，以保证活塞环有效的冷却。散热片沿气缸轴线布置的长度约占气缸长度的。气缸体与气缸盖和曲轴箱之间采用长螺栓直接连接。螺栓要用柔性螺栓，螺栓的布置应尽可能均匀，每个螺栓所负担的压紧面积尽可能相等，并靠近气缸外壁。.气缸体材料的选择由于气缸壁表面经常与高温高压燃气接触，活塞在气缸内作高速运动最高速度可达并施加侧压力，以及气缸壁与活塞环外圆之间反复摩擦，而其润滑条件较差，所以气缸体必须耐高温耐高压耐腐蚀，还应具有足够的刚度和强度。在现实生活中，般老式的发动机用的材料为铸铁，新型发动机用的是铝合金，铝合金在性能方面要比铸铁要好很多，所以本文设计的气缸体采用的材料为铝合金。铝合金重量比较轻，并且能够提高气缸体散热能力。如图.所示为铝合金和铸铁气缸在输出功率方面的比较。图.铝合金与铸铁气缸输出功率此外为提高其耐磨性，对气缸体内表面进行些处理。有很多种铝合金都比较适合于气缸体，含量比较低的亚共晶铝合金，其耐热性，耐磨性，刚性及强度很不理想，但为了改善其性能，我们可以利用材料强化法及表面改性法进行处理。亚共晶或共晶系的铝合金为了提高其耐磨性要进行电镀喷镀等表面处理技术。我国铝合金气缸通过镀硬铬以提高耐磨性已有不短的历史，般镀铬层为,硬度以上。有些国家通过复合镀，在基体分散上以提高其耐磨性。有的公司在化学沉积层上分散上与以提高耐磨性与耐粘着性。现在我国广泛使用的是铝合金，此种合金般采用高压铸造法。而日本开发利用现有设备的高压铸造过共晶铝合金法来铸造气缸体。.气缸体参数设计气缸直径气缸直径指的是气缸的缸筒内径的值，般有两个系列，正常的情况下，设计时选择的是第系列进行的。其内径就是活塞的外径相当，但是较外径大些。气缸的内径与活塞相配合，是发动机的重要参数，许多主要的尺寸如曲柄销直径气门直径活塞结构参数等，都要根据气缸直径来选取。参数设计气缸直径已标准化，其直径值按个优先系列合个常用系列来选取。因此本文摩托车缸径为已知条件。气缸形状的设计当发动机工作时，活塞会在气缸内做快速往复的运动，从而产生动力，此时活塞与气缸套产生剧烈的摩擦，从而产生大量的热能，所以在设计气缸的形状时要充分考虑到这点，所以在设计气缸的形状时不能把气缸设计成个实体，这样就不符合科学实际。本文设计中缸体的基本尺寸是长，宽，高，拔模角。如图.是本文所设计的形状。图.缸体形状本文在气缸的周围设计了些散热片，并且散热片之间有定的距离，这样就方面于散热。在缸体周围的散热片厚度，散热片间的间距。气缸凸出来，气缸壁厚。同时为了便于气缸与气垫气缸盖等零件的连接，在气缸上有定的螺栓孔，便于连接。气缸工作容积燃烧室容积和气缸总容积上止点和下止点之间的气缸容积，称为气缸工作容积也称为总排量，如图.所示。气缸工作容积与气缸直径的平方活塞冲程的大小成正比。气缸直径越大工作容积越大发动机的功率也就增大。图.气缸燃烧室容积与工作室容积燃烧室容积工作室容积气缸工作容积计算公式容积为.式中气缸工作容积气缸直径活塞行程气缸数目。这里所设计的气缸为单气缸，所以。参数设计因为设计要求的是单缸发动机的排气量，那么活塞行程为.本文所设计的气缸长度为，能够满足活塞的运动行程。同时我们又知道活塞行程。其中为曲轴半径，所以压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值，称为压缩比。压缩比表示活塞由下止点到上止点时，可燃混合气在气缸内被压缩多少倍。活塞处于下止点时气缸有最大容积，用表示活塞处于上止点时气缸内的容积称为燃烧室容积，用表示。压缩比为.为几何压缩比，它表示活塞从下止点移动到上止点时气缸内气体被压缩的程度。活塞位于下止点时进气门或进排气口尚未关闭，故有时须用有效压缩比的概念。指内燃机进排气门口开始全部关闭瞬时的气缸容积与气缸压缩容积之比。凡未经特别指明的压缩比均指几何压缩比。压缩比对内燃机性能有多方面的影响。压缩比越高，热效