汽車曲柄連桿機構(gòu)畢業(yè)設(shè)計[說明書+圖紙]

摘　　要

本文以捷達EA113汽油機的相關(guān)參數(shù)作為參考，對四缸汽油機的曲柄連桿機構(gòu)的主要零部件進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并對曲柄連桿機構(gòu)進行了有關(guān)運動學(xué)和動力學(xué)的理論分析與計算機仿真分析。
首先，以運動學(xué)和動力學(xué)的理論知識為依據(jù)，對曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律以及在運動中的受力等問題進行詳盡的分析，并得到了精確的分析結(jié)果。其次分別對活塞組、連桿組以及曲軸進行詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進行了結(jié)構(gòu)強度和剛度的校核。再次，應(yīng)用三維CAD軟件：Pro/Engineer建立了曲柄連桿機構(gòu)各零部件的幾何模型，在此工作的基礎(chǔ)上，利用Pro/E軟件的裝配功能，將曲柄連桿機構(gòu)的各組成零件裝配成活塞組件、連桿組件和曲軸組件，然后利用Pro/E軟件的機構(gòu)分析模塊(Pro/Mechanism)，建立曲柄連桿機構(gòu)的多剛體動力學(xué)模型，進行運動學(xué)分析和動力學(xué)分析模擬，研究了在不考慮外力作用并使曲軸保持勻速轉(zhuǎn)動的情況下，活塞和連桿的運動規(guī)律以及曲柄連桿機構(gòu)的運動包絡(luò)。仿真結(jié)果的分析表明，仿真結(jié)果與發(fā)動機的實際工作狀況基本一致，文章介紹的仿真方法為曲柄連桿機構(gòu)的選型、優(yōu)化設(shè)計提供了一種新思路。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；曲柄連桿機構(gòu)；受力分析；仿真建模；運動分析；Pro/E

ABSTRACT

This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism.
First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine.

Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling
 of Simulation；Movement Analysis；Pro/E

目　　錄

摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 選題的目的和意義 1
1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1
1.3 設(shè)計研究的主要內(nèi)容 3
第2章 曲柄連桿機構(gòu)受力分析 4
2.1 曲柄連桿機構(gòu)的類型及方案選擇 4
2.2 曲柄連桿機構(gòu)運動學(xué) 4
2.1.1 活塞位移 5
2.1.2 活塞的速度 6
2.1.3 活塞的加速度 6
2.2 曲柄連桿機構(gòu)中的作用力 7
2.2.1 氣缸內(nèi)工質(zhì)的作用力 7
2.2.2 機構(gòu)的慣性力 7
2.3 本章小結(jié) 14
第3章 活塞組的設(shè)計 15
3.1 活塞的設(shè)計 15
3.1.1 活塞的工作條件和設(shè)計要求 15
3.1.2 活塞的材料 16
3.1.3 活塞頭部的設(shè)計 16
3.1.4 活塞裙部的設(shè)計 21
3.2 活塞銷的設(shè)計 23
3.2.1 活塞銷的結(jié)構(gòu)、材料 23
3.2.2 活塞銷強度和剛度計算 23
3.3 活塞銷座 24
3.3.1 活塞銷座結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
3.3.2 驗算比壓力 24
3.4 活塞環(huán)設(shè)計及計算 25
3.4.1 活塞環(huán)形狀及主要尺寸設(shè)計 25
3.4.2 活塞環(huán)強度校核 25
3.5 本章小結(jié) 26
第4章 連桿組的設(shè)計 27
4.1 連桿的設(shè)計 27
4.1.1 連桿的工作情況、設(shè)計要求和材料選用 27
4.1.2 連桿長度的確定 27
4.1.3 連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度、剛度計算 27
4.1.4 連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算 30
4.1.5 連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度、剛度計算 33
4.2 連桿螺栓的設(shè)計 35
4.2.1 連桿螺栓的工作負荷與預(yù)緊力 35
4.2.2 連桿螺栓的屈服強度校核和疲勞計算 35
4.3 本章小結(jié) 36
第5章 曲軸的設(shè)計 37
5.1 曲軸的結(jié)構(gòu)型式和材料的選擇 37
5.1.1 曲軸的工作條件和設(shè)計要求 37
5.1.2 曲軸的結(jié)構(gòu)型式 37
5.1.3 曲軸的材料 37
5.2 曲軸的主要尺寸的確定和結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計 38
5.2.1 曲柄銷的直徑和長度 38
5.2.2 主軸頸的直徑和長度 38
5.2.3 曲柄 39
5.2.4 平衡重 39
5.2.5 油孔的位置和尺寸 40
5.2.6 曲軸兩端的結(jié)構(gòu) 40
5.2.7 曲軸的止推 40
5.3 曲軸的疲勞強度校核 41
5.3.1 作用于單元曲拐上的力和力矩 41
5.3.2 名義應(yīng)力的計算 45
5.4 本章小結(jié) 47
第6章 曲柄連桿機構(gòu)的創(chuàng)建 48
6.1 對Pro/E軟件基本功能的介紹 48
6.2 活塞的創(chuàng)建 48
6.2.1 活塞的特點分析 48
6.2.2 活塞的建模思路 48
6.2.3 活塞的建模步驟 49
6.3 連桿的創(chuàng)建 50
6.3.1 連桿的特點分析 50
6.3.2 連桿的建模思路 50
6.3.3 連桿體的建模步驟 51
6.3.4 連桿蓋的建模 52
6.4 曲軸的創(chuàng)建 52
6.4.1 曲軸的特點分析 52
6.4.2 曲軸的建模思路 52
6.4.3 曲軸的建模步驟 53
6.5 曲柄連桿機構(gòu)其它零件的創(chuàng)建 55
6.5.1 活塞銷的創(chuàng)建 55
6.5.2 活塞銷卡環(huán)的創(chuàng)建 55
6.5.3 連桿小頭襯套的創(chuàng)建 55
6.5.4 大頭軸瓦的創(chuàng)建 55
6.5.5 連桿螺栓的創(chuàng)建 56
6.6 本章小結(jié) 56
第7章 曲柄連桿機構(gòu)運動分析 57
7.1 活塞及連桿的裝配 57
7.1.1 組件裝配的分析與思路 57
7.1.2 活塞組件裝配步驟 57
7.1.3 連桿組件的裝配步驟 58
7.2 定義曲軸連桿的連接 59
7.3 定義伺服電動機 60
7.4 建立運動分析 60
7.5 進行干涉檢驗與視頻制作 61
7.6 獲取分析結(jié)果 62
7.7 對結(jié)果的分析 64
7.8 本章小結(jié) 64
結(jié)論 65
參考文獻 66
致謝 67
附錄 68