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（优秀毕业全套设计）基于UGAutoCAD的摩托车发动机相关零部件的设计（整套下载）

.由公式.得则变载荷时对于合金钢螺栓，取查机械设计第八版附表得。本文取由公式.得则.燃烧室燃烧室的作用在于通过进气门吸入混合气体加以压缩燃烧之后，再通过排气门将燃烧过的气体排出，燃烧室的形状极其重要，是决定发动机各种性能的重要因素之。发动机的主要性能，如动力性燃油经济性排气的成分等，都与燃烧室的形状有关。按照燃烧室的形状，可以把燃烧室分成以下几种类型。浴盆形燃烧室形状简单，容易布置火花塞。楔形燃烧室对汽油的辛烷值要求较低，容易实现高压缩比。半球形燃烧室进排气口的形状平滑，但是火花塞的布置收到制约。多球形燃烧室和半球形燃烧室相比，火花塞的布置比较容易，而且可以布置多气门。屋脊形燃烧室很容易布置多气门，适用于高性能发动机。本章有关计算结果如表所示。表气缸相关参数的计算结果名称尺寸和数值单位气缸直径活塞行程曲轴半径.气缸总推力气缸工作内压力连杆的设计连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆般情况下选用中碳合金钢或中碳钢，当然除此之外也可采用低碳合金钢模锻成形，并且进行机加工。连杆大头有剖分式和整体式两种。整体式连杆倒头相应的曲轴采用组合式曲轴，用轴承与曲柄销相连。连杆大头的内孔表面有很高的关洁度，以便与连杆轴瓦或滚针轴承紧密结合。摩托车单缸汽油机般采用整体式连杆，大小头内分别装有滚柱或滚针轴承。.连杆的组成如图.所示，连杆由小头大头和杆身组成，通常由非调质碳素钢铬钢铬钼钢锻造或粉末冶金铸造而成。小头分为两种，种是直接压入活塞销另种是压入衬套，且在小头顶部或杆身上设有油孔。此外也可在大头设有喷油孔，向缸套或活塞喷油，进行润滑和冷却。此时喷油孔口处要加厚或倒角，避免引起应力集中。图.连杆各部位名称大头的尺寸取决于连杆轴颈的尺寸。通常大头由孔中心线水平切开，装入半圆形滑动轴承，大头内攻有内螺纹，用高强度螺钉连接。大头为了准确定位，通常在螺栓上设有定位销或在螺栓上增加定位结构。最近，为了提高生产性和定位精度，也采用了断口定位法，将大头分割，取消定位销。另外有的出于组装需要，不分割大头，采用滚针轴承。通常，由大头的两个侧面和曲柄臂来确定连杆的推力方向。设计连杆时，首先根据活塞活塞销曲轴等确定小头和大头的孔径宽度和长度。然后根据负荷分析各处强度，最后确定其他尺寸。小头活塞及活塞销的惯性力活塞销及衬套等压入时的圆周方向应力等作用于小头部位。爆发力作用于下部。先求出这些负荷，然后再确定形状，以保证足够强度。杆身爆发力引起的压缩力惯性力引起的拉伸力摆动引起中心周围的弯矩等作用于连杆杆身。拉伸力和压缩力的最大值发生在上死点附近，弯矩的最大值发生在摆角最大时。大头为了减少对轴承产生的不良影响，必须对壳体刚性安装螺钉用锪孔处的强度分割位置的开口负荷和螺钉强度进行仔细分析。要提高开口负荷，主要是提高螺钉分担负荷，将螺栓做的尽量小，用尽可能大的轴向力连接。.曲柄连杆比曲柄连杆比是指曲柄半径与连杆长度之比，简称为连杆比，用表示。由下式定义.式中曲柄半径，即曲柄销中心到曲轴中心之间的距离连杆长度，即连杆大小头轴线之间的距离。连杆比不仅影响曲柄连杆机构的运动特性，而且影响发动机的外形尺寸。值越大，连杆越矩，发动机的总高度立式发动机或总宽度卧式发动机越小。对于形发动机，其总高度和总宽度都会减少。连杆过矩时易导致活塞在运动过程中与曲柄相碰。因此般情况下现代摩托车发动机的连杆比，尽可能地采用矩连杆。参数设计取，那么连杆长度.连杆承受的载荷连杆承受的载荷主要是气压力和往复惯性力产生的交变载荷。其基本载荷是压缩或拉伸。对于四行程发动机，最大拉伸载荷出现在进气行程开始的上止点附近，其数值主要是活塞组和连杆计算断面以上那部分连杆质量的往复惯性力，即.式中分别为活塞组和连杆计算断面以上那部分的质量。最大压缩载荷出现在膨胀行程开始的上止点附近，其数值是最大爆发压力产生的推力减上述的惯性力，即.式中最大爆发压力产生的推力。.连杆的角位移角速度角加速度对于活塞中心线通过曲轴中心线的如图.所示的曲柄连杆机构，曲柄半径与连杆长度的比值如前面公式.所示。图.曲柄连杆机构则.于是可以得到连杆的角位移当时，连杆角位移有最大值取绝对值，即连杆的角速度.当时，连杆角速度为最大值因为所以当为和时，连杆角速度为。连杆的角加速度.当和时，.。当和时，连杆的角加速度为。活塞的设计与运动分析活塞构成燃烧室的部分。活塞通过往复运动将燃烧压力转换为旋转能量。在摩托车发动机中，活塞是第个将燃料爆发力向外传递的零件，所以它也是第个承受燃烧室内高压高温强烈冲击的零件。然而当发动机无限接近于满负荷工作时，头部中心温度将超过，裙部的工作温度也有。鉴于活塞工作的特殊性，要求活塞具有较高的结构强度和刚度，能承受高温高压，同时有较高的耐磨性抗腐蚀性，在高温下膨胀系数小重量轻等。因此，摩托车发动机上的活塞材料通常采用密度小导热性能好的高硅铝合金铸造。本文设计的活塞如图.所示。图.活塞的剖视图.活塞的功用及工作条件活塞是曲柄连杆机构的重要零件媒介，主要作用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外做功。此外，活塞又是燃烧室的组成部分。活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达。而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用，在气体压力往复惯性力和侧压力的共同作用下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。由此可见，活塞应有足够的强度和刚度，而且质量要轻。此外，活塞的运动速度和工作温度高，润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。要求应具有良好的减摩性或采取特殊的表面处理。.活塞的材料现代内燃机广泛使用铝合金活塞。铝合金导热性好比铸铁大倍，密度小约为铸铁的。因此铝合金活塞惯性力小，工作温度低，温度分布均匀，对改善工作条件减少热应力延缓机油变质有利。目前所使用的铝合金中都加入适当的硅，所以在本文设计中活塞材料采用密度小导热性能好的高硅铝合金铸造。此外，为了提高高硅铝合金活塞的强度和硬度，并稳定形状尺寸，必须对活塞进行淬火和时效处理。.活塞的主要参数活塞缸径为。压缩高度为。顶岸第环槽至活塞顶端距离。采用三道环其中两道气环，道油环。根据表金属的线性膨胀系数可知铝的线性膨胀系数为.，单位。表金属的线性膨胀系数金属名称元素符号线性热膨胀系数铍.铜.铬.锰.镍.银.铝.铁.金.镁活塞的运动分析活塞位移对于活塞中心线过曲轴中心线的曲柄连杆机构如前面图.所示，活塞的行程，根据活塞的运动规律，计算出活塞的位置随曲轴转角的变化规律。活塞的位移为.式中为曲柄半径和连杆长度比，前面已经知道为曲轴半径，。最大位移量为.由三角函数的性质得由牛顿二项式，可将展开，则图.活塞速度曲线在实际计算中取前两项已足够精确。则活塞的位移可写成位移随角度的变化关系可以用图像表示如图.所示。由图像和公式都可以看出，曲轴转角从和时活塞的位移值，比从和时活塞的位移值大，而且值越大，其差值也越大。活塞的速度活塞速度的精确数值为.对活塞的速度也可以进行近似计算，其近似值由对位移的近似计算式微分得到.因此，活塞速度是两个速度分量之和，可以看成是由和两个简谐部分组成。其图像如图.所示。图.活塞位移与曲线的转角关系活塞的瞬时速度根据活塞的位移规律，对曲轴转角求导得到活塞的瞬时速度随曲轴转角的变化规律.活塞的最高速度当时，此时活塞速度等于曲柄销中心的圆周速度。但是这并不是活塞的最高速度。活塞在最高速度时的曲柄转角可以用对微分求极值的方式求得可以得到解此方程得.因为时是不合理的，所以方程的合理根只能取由式可以看出活塞在最大速度式的小于或大于。即活塞的最大速度出现在偏向上止点侧。不同的值其最大速度时的值也不同，值越大活塞速度的最大值也越大，相应的曲轴转角也偏向上止点侧。活塞的平均速度活塞的平均速度是压缩机的最重要的结构参数之，它直接反应了往复运动零件的高速性。曲柄旋转周时活塞的速度不断发生变化，时快时慢，时正时负。时为正值时为负值时时。活塞平均速度的表达式为.式中活塞行程发动机转速，本文曲轴转动周所需要的时间。活塞的平均速度虽然只能粗略地估计活塞运动的快慢，但它是表征发动机性能指标的重要参数。它从个方面反映乐发动机的强化程度，同时也在定程度上放映乐活塞和气功之间相互摩擦的强烈程度。随着活塞平均速度的提高，活塞和气功磨损加剧。参数设计活塞平均速度有公式.得活塞的加速度最大加速度根据活塞的瞬时速度规律，对曲轴转角求导得到活塞的加速度随曲轴转角的变化规律为从公式.和公式.中，我们可以得到活塞的加速度也可以看作是两个简谐运动之和，如图.所示。