和，即.轴瓦过盈量所必须具有的预紧力由轴瓦最小应力，由实测统计可得般为，取，由于发动机可能超速，也可能发生活塞拉缸，应较理论计算值大些，般取，取。连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算连杆螺栓预紧力不足不能保证连接的可靠性，但预紧力过大则可能引起材料超出屈服极限，则应校核屈服强度，满足.式中螺栓最小截面积，螺栓的总预紧力，安全系数取.材料的屈服极限，般在以上。那么连杆螺栓的屈服强度为则校核合格。.本章小结本章在设计连杆的过程中，首先分析了连杆的工作情况，设计要求，并选择了适当的材料，然后分别确定了连杆小头连杆杆身连杆大头的主要结构参数，并进行了强度了刚度的校核，使其满足实际加工的要求，最后根据工作负荷和预紧力选择了连杆螺栓，并行检验校核。第章曲轴的设计.曲轴的结构型式和材料的选择曲轴的工作条件和设计要求曲轴是在不断周期性变化的气体压力往复和旋转运动质量的惯性力以及它们的力矩作用下工作的，使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态。由于曲轴弯曲与扭转振动而产生附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生的严重的应力集中。特别在曲柄至轴颈的圆角过渡区润滑油孔附近以及加工粗糙的部位应力集中现象尤为突出。所以在设计曲轴时，要使它具有足够的疲劳强度，尽量减小应力集中现象，克服薄弱环节，保证曲轴可靠工作。如果曲轴弯曲刚度不足，就会大大恶化活塞连杆的工作条件，影响它们的工作可靠性和耐磨性，曲轴扭转刚度不足则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动，所以设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。此外，曲轴主轴颈与曲柄销时再高比压下进行高速转动的，因而还会产生强烈的磨损。所以设计曲轴时，要使其各摩擦表面耐磨，各轴颈应具有足够的承压面积同时给予尽可能好的工作条件。曲轴的结构型式曲轴的设计从总体结构上选择整体式，它具有工作可靠质量轻的特点，而且刚度和强度较高，加工表面也比较少。为了提高曲轴的弯曲刚度和强度，采用全支撑半平衡结构，即四个曲拐，每个曲拐的两端都有个主轴颈，如图.所示图.曲轴的结构型式曲轴的材料在结构设计和加工工艺正确合理的条件下，主要是材料强度决定着曲轴的体积重量和寿命，作为曲轴的材料，除了应具有优良的机械性能以外，还要求高度的耐磨性耐疲劳性和冲击韧性。同时也要使曲轴的加工容易和造价低廉。在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能采用般材料。以铸代锻，以铁代钢。高强度球墨铸铁的出现为铸造曲轴的广泛采用提供了前提。球墨铸铁就其机械性能和使用性能而言，比其它多种铸铁都要好。球墨铸铁曲轴可以铸成复杂的合理的结构形状，使其应力分布均匀，金属材料更有效地利用，加上球铁材料对断面缺口的敏感性小，使得球铁曲轴的实际弯曲疲劳强度与正火中碳钢相近。该发动机曲轴采用球墨铸铁铸造而成。.曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计曲柄销的直径和长度在考虑曲轴轴颈的粗细时，首先是确定曲柄销的直径。在现代发动机设计中，般趋向于采用较大的值，以降低曲柄销比压，提高连杆轴承工作的可靠性，提高曲轴的刚度。但是，曲柄销加粗伴随着连杆大头加大，使不平衡旋转质量的离心力增大，随曲轴及轴承的工作带来不利，对于汽油机为气缸直径，已知.，则，曲柄销直径取为。曲柄销的长度是在选定的基础上考虑的。从增加曲轴的刚性和保证轴承的工作能力出发，应使控制在定范围内，同时注意曲拐各部分尺寸协调，根据统计，取.。轴颈的尺寸，最后可以根据承压面的投影面积与活塞投影面积之比来校核，此比值据统计在范围内，而且汽油机偏下限。那么由，则长度取值合适。主轴颈的直径和长度为了最大限度地增加曲轴的刚度，适当地加粗主轴颈，这样可以增加曲轴轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，其次，加粗主轴颈后可以相对缩短其长度，从而给加厚曲柄提高其强度提供可能。从曲轴各部分尺寸协调的观点，建议取，取.。由于主轴承的负荷比连杆轴承轻，主轴颈的长度般比曲柄销的长度短，这样可满足增强刚性及保证良好润滑的要求。据统计，取。曲柄曲柄应选择适当的厚度宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。捷达汽车,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摘要第章绪论.选题的目的和意义.国内外的研究现状.设计研究的主要内容第章曲柄连杆机构受力分析.曲柄连杆机构的类型及方案选择.曲柄连杆机构运动学活塞位移活塞的速度活塞的加速度.曲柄连杆机构中的作用力气缸内工质的作用力机构的惯性力.本章小结第章活塞组的设计.活塞的设计活塞的工作条件和设计要求活塞的材料活塞头部的设计活塞裙部的设计.活塞销的设计活塞销的结构材料活塞销强度和刚度计算.活塞销座活塞销座结构设计验算比压力.活塞环设计及计算活塞环形状及主要尺寸设计活塞环强度校核.本章小结第章连杆组的设计.连杆的设计连杆的工作情况设计要求和材料选用连杆长度的确定连杆小头的结构设计与强度刚度计算连杆杆身的结构设计与强度计算连杆大头的结构设计与强度刚度计算.连杆螺栓的设计连杆螺栓的工作负荷与预紧力连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算.本章小结第章曲轴的设计.曲轴的结构型式和材料的选择曲轴的工作条件和设计要求曲轴的结构型式曲轴的材料.曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计曲柄销的直径和长度主轴颈的直径和长度曲柄平衡重油孔的位置和尺寸曲轴两端的结构曲轴的止推.曲轴的疲劳强度校核作用于单元曲拐上的力和力矩名义应力的计算.本章小结第章曲柄连杆机构的创建.对软件基本功能的介绍.活塞的创建活塞的特点分析活塞的建模思路活塞的建模步骤.连杆的创建连杆的特点分析连杆的建模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，能在设计初期及时发现内燃机曲柄连杆机构干涉，校核配气机构运动动力学性能等，为设计人员提供了基本的设计依据。目前国内外对发动机曲柄连杆机构的动力学分析的方法很多，而且已经完善和成熟。其中机构运动学分析是研究两个或两个以上物体间的相对运动，即位移速度和加速度的变化关系动力学则是研究产生运动的力。发动机曲柄连杆机构的动力学分析主要包括气体力惯性力轴承力和曲轴转矩等的分析，传统的内燃机工作机构动力学运动学分析方法主要有图解法和解析法。解析法解析法是对构件逐个列出方程，通过各个构件之间的联立线性方程组来求解运动副约束反力和平衡力矩，解析法又包括单位向量法直角坐标法等。图解法图解法形象比较直观，机构各组成部分的位移速度加速度以及所受力的大小及改变趋势均能通过图解目了然。图解法作为解析法的辅助手段，可用于对计算机结果的判断和选择。解析法取点数值较少，绘制曲线精度不高。不经任何计算，对曲柄连杆机构直接图解其速度和加速度的方法最早由克莱茵提出，但方法十分复杂。复数向量法复数向量法是以各个杆件作为向量，把在复平面上的连接过程用复数形式加以表达，对于包括结构参数和时间参数的解析式就时间求导后，可以得到机构的运动性能。该方法是机构运动分析的较好方法。通过对机构运动学动力学的分析，我们可以清楚了解内燃机工作机构的运动性能运动规律等，从而可以更好地对机构进行性能分析和产品设计。但是过去由于手段的原因，大部分复杂的机械运动尽管能够给出解析表达式，却难以计算出供工程设计使用的结果，不得不用粗糙近似的图解法求得数据。近年来随着计算机的发展，可以利用复杂的计算表达式来精确求解各种运动过程和动态过程，从而形成了机械性能分析和产品设计的现代理论和方法。通过对机构运动学和动力学分析，我们可以清楚了解内燃机工作机构的运动性能运动规律等，从而可以更好地对机构进行性能