的弯曲应力活塞断面的最大弯矩为.由此可得最大弯曲应力为.对于断面均压环其开口间隙与活塞环平均接触压力之间有如下关系.将式.带入.并整理得.式中材料的弹性模量，对合金铸铁活塞环的开口间隙取为气缸直径，活塞环径向厚度，则活塞环工作时的许用弯曲应力为，则校核合格。套装应力活塞环往活塞上套装时，要把切口扳得比自由状态的间隙还大，对于均压环，此时的正对切口处的最大套装弯曲应力为.式中与套装方法有关的系数，根据套装方法的不同，其值为，般取，则因环的套装时在常温下进行的，承受的应力时间甚短，所以套装应力的许用值大于工作应力的许用值，所以校核合格。.本章小结在活塞的设计过程中，分别确定了活塞活塞销活塞销座和活塞环的主要的结构参数，分析了其工作条件，总结了设计要求，选择合适的材料，并分别进行了相关的强度和刚度校核，使其符合实际要求。第章连杆组的设计.连杆的设计连杆的工作情况设计要求和材料选用工作情况连杆小头与活塞销相连接，与活塞起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴起做旋转运动。因此，连杆体除有上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动。设计要求连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此，在设计时应首先保证连杆具有在足够的疲劳强度和结构钢度。如果强度不足，就会发生连杆螺栓大头盖或杆身的断裂，造成严重事故，同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好的影响。所以设计连杆的个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的刚度和强度。为此，必须选用高强度的材料合理的结构形状和尺寸。材料的选择为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，采用精选含碳量的优质中碳结构钢模锻，表面喷丸强化处理，提高强度。连杆长度的确定设计连杆时首先要确定连杆大小头孔间的距离，即连杆长度它通常是用连杆比来说明的，通常.，取则。连杆小头的结构设计与强度刚度计算连杆小头的结构设计连杆小头主要结构尺寸如图.所示，小头衬套内径和小头宽度已在活塞组设计中确定。为了改善磨损，小头孔中以定过盈量压入耐磨衬套，衬套大多用耐磨锡青铜铸造，这种衬套的厚度般为，取，则小头孔直径，小头外径，取。连杆小头的强度校核以过盈压入连杆小头的衬套，使小头断面承受拉伸压力。若衬套材料的膨胀系数比连杆材料的大，则随工作时温度升高，过盈增大，小头断面中的应力也增大。此外，连杆小头在工作中还承受活塞组惯性力的拉伸和扣除惯性力后气压力的压缩，可见工作载荷具有交变性。上述载荷的联合作用可能使连杆小头及其杆身过渡处产生疲劳破坏，故必须进行疲劳强度计算。图.连杆小头主要结果尺寸衬套过盈配合的预紧力及温度升高引起的应力计算时把连杆小头和衬套当作两个过盈配合的圆筒，则在两零件的配合表面，由于压入过盈及受热膨胀，小头所受的径向压力为.式中衬套压入时的过盈，般青铜衬套，取，其中工作后小头温升,约连杆材料的线膨胀系数，对于钢衬套材料的线膨胀系数，对于青铜连杆材料与衬套材料的伯桑系数，可取连杆材料的弹性模数，钢衬套材料的弹性模数，青铜计算小头承受的径向压力为由径向均布力引起小头外侧及内侧纤维上的应力，可按厚壁筒公式计算，外表面应力.内表面应力.的允许值般为，校核合格。连杆小头的疲劳安全系数连杆小头的应力变化为非对称循环，最小安全系数在杆身到连杆小头的过渡处的外表面上为.式中材料在对称循环下的拉压疲劳极限，合金钢，取材料对应力循环不对称的敏感系数，取.应力幅，平均应力，工艺系数取.则连杆小头的疲劳强度的安全系数，般约在范围之内。连杆小头的刚度计算当采用浮动式活塞销时，必须计算连杆小头在水平方向由于往复惯性力而引起的直径变形，其经验公式为.式中连杆小头直径变形量，连杆小头的平均直径，连杆小头断面积的惯性矩，则对于般发动机，此变形量的许可值应小于直径方向间隙的半，标准间隙般为，则校核合格。连杆杆身的结构设计与强度计算连杆杆身结构的设计连杆杆身从弯曲刚度和锻造工艺性考虑，采用工字形断面，杆身截面宽度约等于为气缸直径，取，截面高度，取。为使连杆从小头到大头传力比较均匀，在杆身到小头和大头的过渡处用足够大的圆角半径。连杆杆身的强度校核连杆杆身在不对称的交变循环载荷下工作，它受到位于计算断面以上做往复运动的质量的惯性力的拉伸，在爆发行程，则受燃气压力和惯性力差值的压缩，为了计算疲劳强度安全系数，必须现求出计算断面的最大拉伸压缩应力。最大拉伸应力由最大拉伸力引起的拉伸应力为.式中连杆杆身的断面面积，汽油机，为活塞投影面积，取。则最大拉伸应力为杆身的压缩与纵向弯曲应力杆身承受的压缩力最大值发生在做功行程中最大燃气作用力时，并可认为是在上止点，最大压缩力为.连杆承受最大压缩力时，杆身中间断面产生纵向弯曲。此时连杆在摆动平面内的弯曲，可认为连杆两端为铰支，长度为在垂直摆动平面内的弯曲可认为杆身两端为固定支点，长度为，因此在摆动平面内的合成应力为.式中系数，对于常用钢材取计算断面对垂直于摆动平面的轴线的惯性矩，。将式.改为.式中连杆系数，则摆动平面内的合成应力为同理，在垂直于摆动平面内的合成应力为.将式.改成.式中连杆系数，。则在垂直于摆动平面内的合成应力为和的许用值为，所以校核合格。连杆杆身的安全系数连杆杆身所受的是非对称的交变循环载荷，把或看作循环中的最大应力，看作是循环中的最小应力，即可求得杆身的疲劳安全系数。循环的应力幅和平均应力，在连杆摆动平面为在垂直摆动平面内为连杆杆身的安全系数为.式中材料在对称循环下的拉压疲劳极限，合金钢，取材料对应力循环不对称的敏感系数，取.工艺系数取.。则在连杆摆动平面内连杆杆身的安全系数为在垂直摆动平面内连杆杆身的安全系数为杆身安全系数许用值在的范围内，则校核合格。连杆大头的结构设计与强度刚度计算连杆大头的结构设计与主要尺寸连杆大头的结构与尺寸基本上决定于曲柄销直径长度连杆轴瓦厚度和连杆螺栓直径。其中在在曲轴设计中确定，则大头宽度，轴瓦厚度，取，大头孔直径。连杆大头与连杆盖的分开面采用平切口，大头凸台高度，取，取，为了提高连杆大头结构刚度和紧凑性，连杆螺栓孔间距离，取，般螺栓孔外侧壁厚不小于毫米，取毫米，螺栓头支承面到杆身或大头盖的过渡采用尽可能大的圆角。连杆大头的强度校核假设通过螺栓的紧固连接，把大头与大头盖近似视为个整体，弹性的大头盖支承在刚性的连杆体上，固定角为，通常取，作用力通过曲柄销作用在大头盖上按余弦规律分布，大头盖的断面假定是不变的，且其大小与中间断面致，大头的曲率半径为。连杆盖的最大载荷是在进气冲程开始的，计算得作用在危险断面上的弯矩和法向力由经验公式求得.由汽车曲柄连杆机构设计摘要汽车,曲柄,连杆机构,设计,毕业设计,全套,图纸摘要本文以捷达汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维软件建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件连杆组件和曲轴组件，然后利用软件的机构分析模块，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型优化设计提供了种新思路。关键词发动机曲柄连杆机构受力分析仿真建模运动分析思路连杆体的建模步骤连杆盖的建模.曲轴的创建曲轴的特点分析曲轴的建模思路曲轴的建模步骤.曲柄连杆机构其它零件的创建活塞销的创建活塞销卡环的创建连杆小头衬套的创建大头轴瓦的创建连杆螺栓的创建.本章小结第章曲柄连杆机构运动分析.活塞及连杆的装配组件装配的分析与思路活塞组件装配步骤连杆组件的装配步骤.定义曲轴连杆的连接.定义伺服电动机.建立运动分析.进行干涉检验与视频制作.获取分析结果.对结果的分析.本章小结结论参考文献致谢附录第章绪论.选题的目的和意义曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。因此，曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件，其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。随着发动机强化指标的不断提高，机构的工作条件更加复杂。在多种周期性变化载荷的作用下，如何在设计过程中保证机构具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为曲柄连杆机构设计的关键性问题。通过设计，确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构，包括必要的结构尺寸确定运动学和动力学分析材料的选取等，以满足实际生产的需要。在传统的设计模式中，为了满足设计的需要须进行大量的数值计算，同时为了满足产品的使用性能，须进行强度刚度稳定性及可靠性等方面的设计和校核计算，同时要满足校核计算，还需要对曲柄连杆机构进行动力学分析。为了真实全面地了解机构在实际运行工况下的力学特性，本文采用了多体动力学仿真技术，针对机构进行了实时的，高精度的动力学响应分析与计算，因此本研究所采用的高效实时分析技术对提高分析精度，提高设计水平具有重要意义，而且可以更直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态，便于进行精确计算，对进步研究发动机的平衡与振动发动机增压的改造等均有较为实用的应用价值。.国内外的研究现状多刚体动力学模拟是近十年发展起来的机械计算机模拟技术，提供了在设计过程中对设计方案进行分析和优化的有效手段，在机械设计领域获得越来越广泛的应用。它是利用计算机建造的模型对实际系统进行实验研究，将分析的方法用于模拟实验，充分利用已有的基本物理原理，采用与实际物理系统实验相似的研究方法，在计算机上运行仿真实验。目前多刚体动力学模拟软件主要有等。多刚体动力学模拟软件的最大优点在于分析过程中无需编写复杂仿真程序，在产品的设计分析时无需进行样机的生产和试验。对内燃机产品的部件装配进行机构运动仿真，可校核部件运动轨迹，及时发现运动干涉对部件装配进行动力学仿真，可校核机构受力情况根据机构运动约束及保证性能最优的目标进行机构设计优化，可最大限度地满足性能要求，对设计提供指导和修正。目前国内大学和企业已经已进行了机构运动动力学仿真方面的研究和局部应用，能在设计初期及