捷达汽车曲柄连杆机构设计摘要不变，即。其中，连杆长度，为连杆重心至小头中心的距离。由条件可得下列换算公式用平衡力系求合力的索多边形法求出重心位置。将连杆分成若干简单的几何图形，分别计算出各段连杆重量和它的重心位置，再按照索多边形作图法，求出整个连杆的重心位置以及折算到连杆大小头中心的重量和，如图.所示图.索多边形法往复直线运动部分的质量活塞包括活塞上的零件是沿气缸中心做往复直线运动的。它们的质量可以看作是集中在活塞销中心上，并以表示。质量与换算到连杆小头中心的质量之和，称为往复运动质量，即。不平衡回转质量曲拐的不平衡质量及其代换质量如图.所示图.曲拐的不平衡质量及其代换质量曲拐在绕轴线旋转时，曲柄销和部分曲柄臂的质量将产生不平衡离心惯性力，称为曲拐的不平衡质量。为了便于计算，所有这些质量都按离心力相等的条件，换算到回转半径为的连杆轴颈中心处，以表示，换算质量为式中曲拐换算质量，连杆轴颈的质量，个曲柄臂的质量，曲柄臂质心位置与曲拐中心的距离，。质量与换算到大头中心的连杆质量之和称为不平衡回转质量，即由上述换算方法计算得往复直线运动部分的质量.，不平衡回转质量.。曲柄连杆机构的惯性力把曲柄连杆机构运动件的质量简化为二质量和后，这些质量的惯性力可以从运动条件求出，归结为两个力。往复质量的往复惯性力和旋转质量的旋转惯性力。往复惯性力.式中往复运动质量，连杆比曲柄半径，曲柄旋转角速度，曲轴转角。是沿气缸中心线方向作用的，公式.前的负号表示方向与活塞加速度的方向相反。其中曲柄的角速度为.式中曲轴转数，已知额定转数，则曲柄半径.，连杆比，取.，参照附录表四缸机工作循环表，将每工况的曲轴转角代入式.，计算得往复惯性力，结果如表.所示表.往复惯性力计算结果四个冲程进气终点.压缩终点.膨胀终点.排气终点.旋转惯性力.作用在活塞上的总作用力由前述可知，在活塞销中心处，同时作用着气体作用力和往复惯性力，由于作用力的方向都沿着中心线，故只需代数相加，即可求得合力.计算结果如表.所示。活塞上的总作用力分解与传递如图.所示，首先，将分解成两个分力沿连杆轴线作用的力，和把活塞压向气缸壁的侧向力，其中沿连杆的作用力为.而侧向力为.表.作用在活塞上的总作用力四个冲程气压力往复惯性力总作用力进气终点.压缩终点膨胀终点.排气终点图.作用在机构上的力和力矩连杆作用力的方向规定如下使连杆受压时为正号，使连杆受拉时为负号，缸壁的侧向力的符号规定为当侧向力所形成的反扭矩与曲轴旋转方向相反时，侧向力为正值，反之为负值。当时，根据正弦定理，可得求得将分别代入式.式.，计算结果如表.所示表.连杆力侧向力的计算结果四个冲程连杆力侧向力进气终点压缩终点膨胀终点排气终点力通过连杆作用在曲轴的曲柄臂上，此力也分解成两个力，即推动曲轴旋转的切向力，即.和压缩曲柄臂的径向力，即.规定力和曲轴旋转方向致为正，力指向曲轴为正。求得切向力径向力见如表.所示表.切向力径向力的计算结果四个冲程切向力径向力进气终点压缩终点膨胀终点排气终点.本章小结本章首先分析了曲柄连杆机构的运动情况，重点分析了活塞的运动，在此基础上分析了每个工作过程的气体压力变化情况，进步推导出各过程气体力的理论计算公式，进行了机构中运动质量的换算，并根据型汽油机的具体结构参数计算出了各过程的气体力，为后面章节的动力仿真提供了理论数据的依据。第章活塞组的设计.活塞的设计活塞组包括活塞活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件，它们是发动机中工作条件最严酷的组件。发动机的工作可靠性与使用耐久性，在很大程度上与活塞组的工作情况有关。活塞的工作条件和设计要求活塞的机械负荷在发动机工作中,活塞承受的机械载荷包括周期变化的气体压力往复惯性力以及由此产生的侧向作用力。在机械载荷的作用下，活塞各部位了各种不同的应力活塞顶部动态弯曲应力活塞销座承受拉压及弯曲应力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。为适应机械负荷，设计活塞时要求各处有合适的壁厚和合理的形状，即在保证足够的强度刚度前提下，结构要尽量简单轻巧，截面变化处的过渡要圆滑，以减少应力集中。活塞的热负荷活塞在气缸内工作时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度可达。因而活塞顶的温度也很高。活塞不仅温度高，而且温度分布不均匀，各点间有很大的温度梯度，这就成为热应力的根源，正是这些热应力对活塞顶部表面发生的开裂起了重要作用。磨损强烈发动机在工作中所产生的侧向作用力是较大的，同时，活塞在气缸中的高速往复运动，活塞组与气缸表面之间会产生强烈磨损，由于此处润滑条件较差，磨损情况比较严重。活塞组的设计要求要选用热强度好耐磨比重小热膨胀系数小导热性好具有良好减磨性工艺性的材料有合理的形状和壁厚。使散热良好，强度刚度符合要求，尽量减轻重量，避免应力集中保证燃烧室气密性好，窜气窜油要少又不增加活塞组的摩擦损失在不同工况下都能保持活塞与缸套的最佳配合减少活塞从燃气吸收的热量，而已吸收的热量则能顺利地散走在较低的机油耗条件下，保证滑动面上有足够的润滑油。活塞的材料根据上述对活塞设计的要求，活塞材料应满足如下要求热强度高。即在高温下仍有足够的机械性能，使零件不致损坏导热性好，吸热性差。以降低顶部及环区的温度，并减少热应力膨胀系数小。使活塞与气缸间能保持较小间隙比重小。以降低活塞组的往复惯性力，从而降低了曲轴连杆组的机械负荷和平衡配重有良好的减磨性能即与缸套材料间的摩擦系数较小，耐磨耐蚀工艺性好，低廉。在发动机中，灰铸铁由于耐磨性耐蚀性好膨胀系数小热强度高成本低工艺性好等原因，曾广泛地被作为活塞材料。但近几十年来，由于发动机转速日益提高，工作过程不断强化，灰铸铁活塞因此比重大和导热性差两个根本缺点而逐渐被铝基轻合金活塞所淘汰。铝合金的优缺点与灰铸铁正相反，铝合金比重小，约占有灰铸铁的，结构重量仅占铸铁活塞的。因此其惯性小，这对高速发动机具有重大意义。铝合金另突出优点是导热性好，其热传导系数约为铸铁的倍，使活塞温度显著下降。对汽油机来说，采用铝活塞还为提高压缩比改善发动机性能创造了重要的条件。共晶铝硅合金是目前国内外应用最广泛的活塞材料，既可铸造，也可锻造。含硅左右的亚共晶铝硅合金，热膨胀系数稍大些，但由于铸造性能好，适应大量生产工艺的要求，应用也很广。综合分析，该发动机活塞采用铝硅合金材料铸造而成。活塞头部的设计设计要点活塞头部包括活塞顶和环带部分，其主要功用是承受气压力，并通过销座把它传给连杆，同时与活塞环起配合气缸密封工质。因此，活塞头部的设计要点是保证它具有足够的机械强度与刚度，以免开裂和产生过大变形，因为环槽的变形过大势必影响活塞环的正常工作保证温度不过高，温差小，防止产生过大的热变形和热应力，为活塞环的正常工作创造良好条件，并避免顶部热疲劳开裂尺寸尽可能紧凑，因为般压缩高度缩短单位，整个发动机高度就可以缩短单位，并显著减轻活塞重量。而则直接受头部尺寸的影响。压缩高度的确定活塞压缩高度的选取将直接影响发动机的总高度，以及气缸套机体的尺寸和质量。尽量降低活塞压缩高度是现代发动机活塞设计的个重要原则，压缩高度是由火力岸高度环带高度和上裙尺寸构成的，即为了

（图纸） 活塞.dwg

（其他） 捷达EA113汽车曲柄连杆机构设计说明书.doc

（图纸） 连杆.dwg

（图纸） 曲柄连杆机构装配图.dwg

（图纸） 曲轴.dwg