二三四表.各工况下曲拐平面内弯矩计算结果单位工况.二.三.四表.各工况下载荷数据单位工况二三四表.曲拐平面的垂直平面内弯矩计算结果单位工况.二.三.四.支反力计算求得各支承弯矩后，就可用图.所示的模型来计算各个支座的支反力。图.支反力计算模型得到支反力表达式如下式中作用在曲柄销上的径向力作用在曲柄销上的切向力连杆旋转质量曲柄销曲柄臂的总的离心惯性力已知，由公式计算得到各个支座反力，其值如表.，表.所示。表.各工况下曲拐平面内支座反力计算结果单位工况.二三.四表.各工况下曲拐平面的垂直平面内支座反力计算结果单位工况二三四可见，各支座在曲拐平面内的值比曲拐平面的垂直面内的值大得多。名义应力的计算应力计算的任务是求出曲拐上曲柄销圆角处的名义应力幅和名义应力的平均值。由于疲劳破坏总是发生在曲柄臂截面上，扭转疲劳破坏总是发生在轴颈上，因此弯曲和扭转时的名义应力应分别取为曲柄臂中央截面和曲柄销轴颈横截面上的弯曲和扭转应力。般情况，四缸机是在第二三缸受到最大爆发压力作用时曲轴所受的应力最大，现选择对第三缸曲拐进行名义应力计算曲轴材料，极限强度，对称循环弯曲疲劳极限，对称循环扭转疲劳极限，单拐计算模型见图.。图.单拐计算模型弯曲应力首先由表.和图.可知，最大支反力，对应的支承弯矩，最小支反力，对应的支承弯矩，然后计算曲拐平面内曲柄臂中央处弯矩，弯矩最大值为.弯矩最小值为.曲柄臂抗弯截面模量为.圆角名义弯曲应力为最后得到，圆角弯曲应力幅和平均应力为扭转应力首先由表.和表.可知，单拐扭矩对应的曲拐垂直平面内支反力，对应的曲拐垂直平面内支反力。然后计算圆角承受的扭矩曲柄销抗扭截面系数为.圆角名义切应力为最后得计算结果远远小于许用值，则校核合格。.本章小结本章首先分析了曲轴的工作条件和设计要求，在合理选择材料的基础上，对曲轴的各个部分进行结构参数的设计，并进行有关的尺寸校核，使其符合实际加工的要求，还对曲轴的些细节进行了设计，如油孔的位置以及曲轴的轴向定位等问题，给予了合理的解释，最后对曲轴进行了疲劳强度校核。第章曲柄连杆机构的创建运用软件分别对曲柄连杆机构的各个零件进行模型的建立，具体步骤如下.对软件基本功能的介绍软件是美国公司推出的大型体化软件。无论是造型设计工程出图，以及装配等方面，都具有操作容易使用方便可动态修改的特点。更是以其基于特征的参数化设计单数据库下的全相关性等新概念而闻名于世。另外还具有模具设计，动态静态干涉检查，计算质量特征如质心惯性矩等功能模块。用创建的三维参数化零件模型，不但可以在屏幕上自由的翻转动态观察结构形体，更可以进行方便的动态修改和调整。进行力学分析运动分析数控加工等。.活塞的创建活塞的特点分析活塞是在高温高压高腐蚀的条件下，在汽缸内做高速往复直线运动的。要适应这样恶劣的工作条件，必须具有相应的结构。活塞顶部外表面设计成凹面形，以利于燃烧室内的气体形成涡流，使燃料与空气混合得更均匀，燃烧得更充分。在活塞的头部有三道环形槽，上边两道环形槽为气环槽，下边条为油环槽。活塞的裙部在活塞做直线往复运动时起导向作用。裙部顶端有两个往里凸起的销座。活塞裙部的轴截面应制成鼓形，活塞裙部的横截面应制成椭圆形。由于椭圆的长轴与短轴之间相差极小，所以建模时以圆形代替。活塞的建模思路为了快速准确地创建活塞模型，先抽取活塞模型中的对称部分，由列表曲线创建活塞的轮廓。镜像生成活塞的整个轮廓。创建活塞的顶部凹槽特征。创建活塞头部的气环槽和油环槽。创建各部分的倒圆角。活塞的建模步骤创建活塞轮廓运用偏移坐标系基准点工具，选取基准坐标系，完成活塞轮廓点的创建。运用插入基准曲线，将上步创建的点连成曲线运用旋转工具，选择旋转角度为，完成结果如图.所示创建活塞销孔运用旋转工具，选择去除材料，创建剪切特征。运用拉伸工具创建销座模型并拉伸出通孔。运用旋转工具，选择去除材料，创建活塞销卡环槽。运用拉伸工具，拉伸方式为“通孔”，选择去除材料，创建裙部特征，结果如图.所示。图.创建的活塞轮廓图.拉伸切除结果创建凸台新建基准平面，并设置间距。选取草绘平面，运用拉伸工具，拉伸方式为至曲面，生成凸台。运用旋转工具，选择去除材料，旋转切除截面，创建裙部凹面特征。对生成的活塞销孔边和凸台边分别进行倒圆角。运用孔工具，创建标准孔，选择螺纹类型为“”，并添加攻丝和埋头孔。镜像生成整个活塞在模型树中选取整个模型，然后运用镜像工具，镜像生成活塞。结果如图.所示再选取整个模型，再次镜像生成完整的活塞。创建顶部凹槽运用拉伸工具，拉伸方式为盲孔，选择去除材料，生成顶部凹槽。创建头部气环槽和油环槽运用旋转工具，去除材料，旋转角度为，创建旋转剪切特征。选择阵列工具，对上步创建的特征进行再生，生成些活塞环槽护圈。运用旋转工具，去除材料，创建气环槽和油环槽。结果如图.所示创建油孔新建基准平面，设置间距。运用“扫描”，“切口”命令，“扫描轨迹”，选取草绘平面，选择自由端点，完成个油孔扫描。选择阵列工具，修改阵列尺寸，完成活塞的油孔创建，再通过镜像完成整个活塞油孔创建。创建各处倒圆角图.创建镜像特征图.旋转切除结果.连杆的创建连杆的特点分析连杆有两个互相垂直的对称面，个对称面平行于连杆的圆环形端面，也就是锻造连杆毛坯的模具分型面另个对称面则通过两端圆孔的轴线。连杆毛坯通过锻造成型，因此，连杆体和连杆盖都具有模锻斜度，包括连杆体上的槽和凸台。连杆体和连杆盖属于配做的成对零件，需要同步加工，在装配和工作时没有互换性。连杆的建模思路连杆由连杆体和连杆盖组成，所以可以对连杆体和连杆盖分别建模，完成后进行装配。连杆具有两个互相垂直的对称面，建模过程中可以利用两个对称平面，对局部特征进行镜像和复制操作，从而快速完成特征创建。连杆体的建模步骤创建连杆体杆身运用拉伸工具，拉伸方式为盲孔，拉伸为实体如图.所示图.拉伸创建连杆体杆身图.连杆大小端拉伸特征创建连杆体大小头运用拉伸工具分别创建连杆大小头特征，如图.所示，创建连杆体两侧凸台选取草绘平面，运用拉伸工具，生成侧凸台。运用拉伸工具，细化凸台特征，运用镜像工具生成连杆另侧凸台，然后对两条拉伸边依次进行“倒圆角”命令。创建连杆体拔模特征运用拔模工具，设置“拔模曲面”和“拔模枢轴”，完成曲面拔模特征，如图.所示。图.曲面拔模设置图.完成曲面拔模特征创建连杆体凹槽运用拉伸工具，创建连杆体凹槽轮廓，再运用拔模工具，完成曲面拔模特征，并参照上述步骤，完成槽的另侧拔模，结果如图.所示。镜像生成完整连杆体特征运用镜像工具，选择所有特征，生成完整的连杆体特征。创建两侧凸台螺纹孔运用孔工具，依次选取主次参照面，创建标准孔，设置通孔，添加攻丝，选择全螺纹，再运用镜像工具，完成螺纹孔的创建。创建连杆体小头凸台及孔新建基准平面，完成拉伸草绘，拉伸方式为拉伸到下个曲面。运用旋转工具，旋转轴为“内部”，旋转角度为，选择除料，完成小头孔的特征创建。创建连杆大头内侧凹槽新建基准平面，运用拉伸工具，选择拉伸至指定深度，除料，完成定位凹槽创建。连杆盖的建模运用拉伸工具拔模工具旋转工具，孔工具以及镜像工具，参照连杆体大头的建模步骤，完成连杆盖的创建，并进行倒圆角和倒边角处理，结果如图.所示图.连杆盖特征.曲轴的创建曲轴的特点分析为了保证发动机长期可靠地工作，曲轴具有以下特点曲轴上的连杆轴颈偏置于曲轴的中心线，在连杆轴颈的相反方向上都设有平衡重，以避免曲轴旋转时产生严重的振动。曲轴上有钻通的油孔，润滑油经过油道，从主轴颈流到连杆轴颈，进行润滑。曲轴的建模思路曲轴的曲拐部分是对称的，个平衡块特征的叠加完成曲轴大致半的特征，所以先建立半曲拐特征，再细化平衡块上的特征，然后镜像生成完整的曲拐，最后再对曲轴两端的特征分别创建，即完成特征的操作。曲轴的建模步骤创建第Ⅰ平衡块运用拉伸工具创建曲轴主轴颈的部分。在上步的基础上创建主轴颈和平衡重连接部分的凸肩。选取上步完成的凸肩曲面作为草绘平面，并拉伸为实体，如图.所示。创建第Ⅱ平衡块同样的方法，运用拉伸工具，完成第Ⅱ平衡块的创建，如图.所示。创建第Ⅲ第Ⅳ平衡块同样的方法绘制草图，创建第Ⅲ平衡块，结果如图.所示。细化曲轴曲拐特征运用旋转工具，选择去除材料，旋转角度，依次完成对平衡块的细化特征，如图.所示图.拉伸结果图.拉伸结果图.拉伸结果图.旋转去除材料结果曲轴曲拐部分的镜像连续选取模型树已经创建好的所有特征，选择“组”命令，然后对“组”进行“镜像”，完成特征的创建，如图.所示图.曲轴对称部分的镜像创建曲轴前端特征运用拉伸工具创建曲轴前端轴颈及轴颈处凸台部分新建基准平面，拉伸去除材料，完成前端键槽的创建。创建曲轴后端特征同样的方法拉伸生成曲轴后端轴颈部分。运用旋转工具，选择去除材料，旋转角度为，调整去除材料方向，完成曲轴后端部分的创建。细化曲轴两端特征在曲轴两端平面上，运用孔工具，阵列工具，添加螺纹孔。最后结果如图.图.所示。图.曲轴前端特征图.曲轴后端特征创建倒圆角及油孔运用“倒圆角”命令，分别对曲轴主轴颈连杆轴颈与平衡块连接处的边进行圆角修整。运用旋转工具，新建基准轴，选择去除材料，创建油孔。最后结果如图.所示图.曲轴整体特征.曲柄连杆机构其它零件的创建活塞销的创建两次运用拉伸工具，首先建立活塞销的轮廓体，然后选择去除材料，结果如图.所示图.活塞销图.活塞销卡环活塞销卡环的创建运用拉伸工具完成活塞销卡环特征的创建，如图.所示。连杆小头衬套的创建参照活塞销的建模步骤创建连杆小头衬套，然后运用拉伸工具创建油孔，如图.所示图.连杆小头衬套图.连杆大头轴瓦大头轴瓦的创建连杆大头轴瓦分成上下两片，因为轴瓦上用于定位的突起的位置不同，所以连杆大头轴瓦分两次创建。首先运用拉伸工具创建轴瓦轮廓体，然后新建基准平面，拉伸创建轴瓦上的定位突起部分，结果如图.所示。连杆螺栓的创建根据所选螺栓参数，运用拉伸工具创建螺栓的整体轮廓，然后运用螺旋扫描创建螺纹，最后结果如图.所示。运用拉伸工具创建螺母轮廓，然后选择去除材料，并运用旋转工具创建旋转切削特征，然后运用螺旋扫描创建螺纹，如图.所示。图.连杆螺栓图.螺母.本章小结本章在创建曲柄连杆机构的过程中，主要采用了拉伸和旋转除料进行特征创建，另外还有辅助的扫描拔模斜度倒角及倒圆角等特征，完成了曲柄连杆机构主要零部件的模型创建，为下步仿真运动以及工程图的创建做好了准备。第章曲柄连杆机构运动分析四缸发动机曲轴连杆和活塞的运动是较复杂的机械运动。曲轴做

（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