曲柄连杆机构结构设计
第1章绪论
1.1 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[1]。
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，对进一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。
1.2 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Pro/Mechanics，Working model 3D，ADAMS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[2]。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[3-4]。
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[5]。
1、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。
2、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一目了然。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[6]。
3、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，大部分复杂的机构运动尽管能够给出解析式，却难以计算出供工程使用的计算结果，不得不用粗糙的图解法求得数据。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，从而形成机械性能分析和产品设计的现代理论和方法。
机械系统动态仿真技术的核心是利用计算机辅助技术进行机械系统的运动学和动力学分析，以确定系统各构件在任意时刻的位置、速度和加速度，进而确定系统及其及其各构件运动所需的作用力[5]。目前，在对内燃机曲柄连杆机构进行动力学分析时，大多采用的是专业的虚拟样机商业软件，如ADAMS等。这些软件的功能重点是在力学分析上，在建模方面还是有很多不足，尤其是对这些复杂的曲柄连杆机构零部件的三维建模很难实现。因而在其仿真分析过程中对于结构复杂的模型就要借助CAD软件来完成，如Pro/E、UG、Solidworks等[4]。当考虑到对多柔体系统进行动力学分析时，有时还需要结合Ansys等专业的有限元分析软件来进行[7]。这一过程十分复杂，不仅需要对这些软件有一定了解，还需要处理好软件接口之间的数据传输问题，而且软件使用成本也很高。
1.3 设计研究的主要内容
对内燃机运行过程中曲柄连杆机构受力分析进行深入研究，其主要的研究内容有：（1）对曲柄连杆机构进行运动学和动力学分析，分析曲柄连杆机构中各种力的作用情况，并根据这些力对曲柄连杆机构的主要零部件进行强度、刚度等方面的计算和校核，以便达到设计要求；
（2）分析曲柄连杆机构中主要零部件如活塞，曲轴，连杆等的工作条件和设计要求，进行合理选材，确定出主要的结构尺寸，并进行相应的尺寸检验校核，以符合零件实际加工的要求；
（3）应用Pro/E软件对曲柄连杆机构的零件分别建立实体模型，并将其分别组装成活塞组件，连杆组件，然后定义相应的连接关系，最后装配成完整的机构，并进行运动仿真分析，检测其运动干涉，获取分析结果；
（4）应用Pro/E软件将零件模型图转化为相应的工程图，并结合使用AutoCAD 软件，系统地反应工程图上的各类信息，以便实现对机构的进一步精确设计和检验。
第2章曲柄连杆机构受力分析
研究曲柄连杆机构的受力，关键在于分析曲柄连杆机构中各种力的作用情况，并根据这些力对曲柄连杆机构的主要零件进行强度、刚度、磨损等方面的分析、计算和设计，以便达到发动机输出转矩及转速的要求。
2.1 曲柄连杆机构的类型及方案选择
内燃机中采用曲柄连杆机构的型式很多，按运动学观点可分为三类，即:中心曲柄连杆机构、偏心曲柄连杆机构和主副连杆式曲柄连杆机构。
1、中心曲柄连杆机构
其特点是气缸中心线通过曲轴的旋转中心，并垂直于曲柄的回转轴线。这种型式的曲柄连杆机构在内燃机中应用最为广泛。一般的单列式内燃机，采用并列连杆与叉形连杆的V形内燃机，以及对置式活塞内燃机的曲柄连杆机构都属于这一类。
2、偏心曲柄连杆机构
其特点是气缸中心线垂直于曲轴的回转中心线，但不通过曲轴的回转中心，气缸中心线距离曲轴的回转轴线具有一偏移量e。这种曲柄连杆机构可以减小膨胀行程中活塞与气缸壁间的最大侧压力，使活塞在膨胀行程与压缩行程时作用在气缸壁两侧的侧压力大小比较均匀。
3、主副连杆式曲柄连杆机构
其特点是内燃机的一列气缸用主连杆，其它各列气缸则用副连杆，这些连杆的下端不是直接接在曲柄销上，而是通过副连杆销装在主连杆的大头上，形成了“关节式”运动，所以这种机构有时也称为“关节曲柄连杆机构”。在关节曲柄连杆机构中，一个曲柄可以同时带动几套副连杆和活塞，这种结构可使内燃机长度缩短，结构紧凑，广泛的应用于大功率的坦克和机车用V形内燃机[8]。
经过比较，本设计的型式选择为中心曲柄连杆机构。
2.2 曲柄连杆机构运动学
中心曲柄连杆机构简图如图2.1所示，图2.1中气缸中心线通过曲轴中心O，OB 为曲柄，AB为连杆，B为曲柄销中心，A为连杆小头孔中心或活塞销中心。
当曲柄按等角速度 旋转时，曲柄OB上任意点都以O点为圆心做等速旋转运动，活塞A点沿气缸中心线做往复运动，连杆AB则做复合的平面运动，其大头B点与曲柄一端相连，做等速的旋转运动，而连杆小头与活塞相连，做往复运动。在实际分析中，
为使问题简单化，一般将连杆简化为分别集中于连杆大头和小头的两个集中质量，认为它们分别做旋转和往复运动，这样就不需要对连杆的运动规律进行单独研究[9]。
图2.1 曲柄连杆机构运动简图
活塞做往复运动时，其速度和加速度是变化的。它的速度和加速度的数值以及变化规律对曲柄连杆机构以及发动机整体工作有很大影响，因此，研究曲柄连杆机构运动规律的主要任务就是研究活塞的运动规律。
2.1.1 活塞位移
假设在某一时刻，曲柄转角为α，并按顺时针方向旋转，连杆轴线在其运动平面内偏离气缸轴线的角度为β，如图2.1 所示。
当α=?0时，活塞销中心A 在最上面的位置A 1，此位置称为上止点。当α=180?时，
A 点在最下面的位置A 2，此位置称为下止点。
此时活塞的位移x 为: x=A A 1=AO O A -1=(r+l ))cos cos (βαl r +- =)]cos 1(1)cos 1[(βλα-+
-r （2.1）
式中：λ—连杆比。
式（2.1）可进一步简化，由图2.1可以看出：
βαsin sin l r =
即 αλαβsin sin sin ==l
r 又由于 αλββ222sin 1sin 1cos -=-= （2.2） 将式（2.2）带入式（2.1）得： x=)]sin 1(1
cos 1[22αλλα-+-r
（2.3） 式（2.3）是计算活塞位移x 的精确公式,为便于计算，可将式（2.3）中的根号按牛顿二项式定理展开，得：
----=-αλαλαλαλ6642222sin 16
1sin 81sin 1sin 1… 考虑到λ≤ 1∕3，其二次方以上的数值很小，可以忽略不计。只保留前两项，则 αλαλ2222sin 2
11sin 1-≈- （2.4） 将式（2.4）带入式（2.3）得
)sin 2cos 1(2αλ
α+-=r x
（2.5） 2.1.2 活塞的速度
将活塞位移公式（2.1）对时间t 进行微分，即可求得活塞速度v 的精确值为 =v )cos 2sin 2(sin β
αλαω+=?=r dt da da dx dt dx (2.6) 将式（2.5）对时间t 微分，便可求得活塞速度得近似公式为：
212sin 2sin )2sin 2(sin v v r r r v +=+=+≈αλ
ωαωαλ
αω （2.7）
从式（2.7）可以看出，活塞速度可视为由αωsin 1r v =与αωλ2sin )2(2r v =两部分简谐运动所组成。
当?=0α或?180时，活塞速度为零，活塞在这两点改变运动方向。当?=90α时，ωr v =，此时活塞得速度等于曲柄销中心的圆周速度。
2.1.3 活塞的加速度
将式（2.6）对时间t 微分，可求得活塞加速度的精确值为：
]cos 2sin 4cos 2cos [cos 3232β
αλβαλαω++=?==r dt da da dv dt dv a （2.8） 将式（2.7）对时间t 为微分，可求得活塞加速度的近似值为：
212222cos cos )2cos (cos a a r r r a +=+=+≈αλωαωαλαω （2.9）
因此，活塞加速度也可以视为两个简谐运动加速度之和，即由αωcos 21r a =与αλω2cos 22r a =两部分组成。
2.2 曲柄连杆机构中的作用力
作用于曲柄连杆机构的力分为：缸内气压力、运动质量的惯性力、摩擦阻力和作用在发动机曲轴上的负载阻力。由于摩擦力的数值较小且变化规律很难掌握，受力分析时把摩擦阻力忽略不计。而负载阻力与主动力处于平衡状态，无需另外计算，因此主要研究气压力和运动质量惯性力变化规律对机构构件的作用。计算过程中所需的相关数据参照EA1113汽油机，如附表1所示。
2.2.1 气缸内工质的作用力
作用在活塞上的气体作用力g P 等于活塞上、下两面的空间内气体压力差与活塞顶面积的乘积，即 )(4'2
p p D P g -=π （2.10）
式中：g P —活塞上的气体作用力，N ；
p —缸内绝对压力，MPa ；
p '—大气压力，MPa ；
D —活塞直径，mm 。
由于活塞直径是一定的，活塞上的气体作用力取决于活塞上、下两面的空间内气体压力差p p '-，对于四冲程发动机来说，一般取p '=0.1MPa ，mm D 985.80=,对于缸内绝对压力p ，在发动机的四个冲程中，计算结果如表2.1所示：
则由式（2.10）计算气压力g P 如表2.2所示。
2.2.2 机构的惯性力
惯性力是由于运动不均匀而产生的，为了确定机构的惯性力，必须先知道其加速度和质量的分布。加速度从运动学中已经知道，现在需要知道质量分布。实际机构质量分布很复杂，必须加以简化。为此进行质量换算。
1、机构运动件的质量换算 质量换算的原则是保持系统的动力学等效性。质量换算的目的是计算零件的运动
质量，以便进一步计算它们在运动中所产生的惯性力[9]。
表2.1 缸内绝对压力p 计算结果
注：1—平均压缩指数，1=1.32 1.38；—压缩比，=9.3；2—平均膨胀指数，
2n =1.2~1.30；ρ
εδ=
；max p —最大爆发压力，max p =3~5MPa ，取max p =4.5MPa ；此时压力角α=??15~10，取α=?13。
表2.2 气压力g P 计算结果
（1）连杆质量的换算
连杆是做复杂平面运动的零件。为了方便计算，将整个连杆（包括有关附属零件）的质量L m 用两个换算质量1m 和2m 来代换，并假设是1m 集中作用在连杆小头中心处，并只做往复运动的质量；2m 是集中作用在连杆大头中心处，并只沿着圆周做旋转运动的质量，如图2.2所示：
图2.2 连杆质量的换算简图
为了保证代换后的质量系统与原来的质量系统在力学上等效，必须满足下列三个条件：
① 连杆总质量不变，即21m m m L +=。
② 连杆重心G 的位置不变，即)(1211l l m l m -=。
③ 连杆相对重心G 的转动惯量G I 不变，即G I l l m l m =-+222211)(。
其中，l 连杆长度，1l 为连杆重心G 至小头中心的距离。由条件可得下列换算公式：
l l l m m L 1
1-?=l
l m m L 12?= 用平衡力系求合力的索多边形法求出重心位置G 。将连杆分成若干简单的几何图形，分别计算出各段连杆重量和它的重心位置，再按照索多边形作图法，求出整个连杆的重心位置以及折算到连杆大小头中心的重量1G 和2G ，如图2.3所示：
图2.3 索多边形法[4]
（2）往复直线运动部分的质量j m
活塞（包括活塞上的零件）是沿气缸中心做往复直线运动的。它们的质量可以看作是集中在活塞销中心上，并以h m 表示。质量h m 与换算到连杆小头中心的质量1m 之和，称为往复运动质量j m ，即1m m m h j +=。
汽车发动机的曲柄连杆机构 【概述】 曲柄连杆机构是汽车发动机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在做功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。 发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。 【组成】 曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，即机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。 机体组 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装 基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种 载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。发动机的机体组 主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 气缸体 气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动部件相互之间
的准确位置关系。气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。 一、气缸体的工作条件、要求及材料 （1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、适当冷却 ?发动机中最大的零件 ?承受拉、压、弯、扭等机械负荷 ?承受高温燃气很大的热负荷 ?发动机大部分零件安装在机体上 （2）力求结构紧凑、质量轻 ?尽量减小整机的重量（发动机最大的零件） ?加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料 ?一般高强度灰铸铁或球墨铸铁、合金铸铁 ?为了减轻质量、加强散热采用铝合金 二、气缸体的分类 （一）按结构形式 根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为一般式、龙门式和隧道式三种形式。 （1）一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差 （2）龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚
课程设计任务书
目录 1 绪论 (1) 1.1CATIA V5软件介绍 (1) 1.2ADAMS软件介绍 (1) 1.3S IM D ESIGNER软件介绍 (2) 1.4本次课程设计的主要内容及目的 (2) 2 曲柄连杆机构的建模 (3) 2.1活塞的建模 (3) 2.2活塞销的建模 (5) 2.3连杆的建模 (5) 2.4曲轴的建模 (6) 2.5汽缸体的建模 (8) 3 曲柄连杆机构的装配 (10) 3.1将各部件导入CATIA装配模块并利用约束命令确定位置关系 (10) 4 曲柄连杆机构导入ADAMS (14) 4.1曲柄连杆机构各个零部件之间运动副分析 (14) 4.2曲柄连杆机构各个零部件之间运动副建立 (14) 4.3曲柄连杆机构导入ADAMS (16) 5 曲柄连杆机构的运动学分析 (17) 结束语 (21) 参考文献 (22)
1 绪论 1.1 CATIA V5软件介绍 CATIA V5(Computer-graphics Aided Three-dimensional Interactive Application)是法国Dassault公司于1975年开发的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成、生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。CATIA V5不但能保证企业内部设计部门之间的协同设计功能而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA V5大量应用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC加工等领域。 由于其功能的强大而完美，CATIA V5已经成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和争相遵从的标准，特别是在航空航天、汽车及摩托车领域。法国的幻影2000系列战斗机就是使用CATIA V5进行设计的一个典范；波音777客机则使用CATIA V5实现了无图纸设计。另外，CATIA V5还用于制造米其林轮胎、伊莱克斯电冰箱和洗衣机、3M公司的粘合剂等。CATIA V5不仅给用户提供了详细的解决方案，而且具有先进的开发性、集成性及灵活性。 CATIA V5的主要功能有：三维几何图形设计、二维工程蓝图绘制、复杂空间曲面设计与验证、三维计算机辅助加工制造、加工轨迹模拟、机构设计及运动分析、标准零件管理。 1.2 ADAMS软件介绍 ADAMS即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、
工程软件训练 目录 目录 (1) 第1章绪论 (3) 第2章活塞组的设计 (4) 2.1 活塞的设计 (4) 2.1.1 活塞的材料 (4) 2.1.2 活塞头部的设计 (4) 2.1.3 活塞裙部的设计 (5) 2.2 活塞销的设计 (5) 2.2.1 活塞销的结构 (5) 第3章连杆组的设计 (6) 3.1 连杆的设计 (6) 3.1.1 连杆材料的选用 (6) 3.1.2 连杆长度的确定 (6) 3.1.3 连杆小头的结构设计 (6) 3.1.4 连杆杆身的结构设计 (6) 3.1.5 连杆大头的结构设计 (6) 3.2 连杆螺栓的设计 (7) 第4章曲轴的设计 (8) 4.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (8) 4.1.1 曲轴的结构型式 (8) 4.1.2 曲轴的材料 (8) 4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (8) 4.2.1 曲柄销的直径和长度 (8) 4.2.2 主轴颈的直径和长度 (9) 4.2.3 曲柄 (9) 4.2.4 平衡重 (9) 4.2.5 油孔的位置和尺寸 (10) 4.2.6 曲轴两端的结构 (10) 1
工程软件训练 第5章曲柄连杆机构的创建 (11) 5.1 活塞的创建 (11) 5.2 连杆的创建 (11) 5.3 曲轴的创建 (11) 第六章曲柄连杆机构静力学分析 (13) 6.1 活塞的静力分析 (13) 6.2 连杆的静力分析 (13) 2
工程软件训练 第1章绪论 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[1]。 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，对进一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。 本文以捷达EA113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。 3
曲柄连杆机构得拆装 实训步骤及操作方法： 1、曲柄连杆机构得拆卸 拆卸曲柄连杆机构机件时，应先将发动机外部机件拆卸，如分电器,发电机及V带、水泵、化油器、汽油泵、起动机与机油滤清器等。对于ＡFE电控汽油喷射发动机应拆卸节气门体、怠速稳定阀及燃油分配器等。 然后分解正时齿形带机构.先拆下齿形带护罩,转动曲轴使第一缸活塞处于压缩行程上止点,检查正时记号,凸轮轴正时齿形皮带轮上标记须与气门罩盖平面对齐，最后拆下张紧装置，拆下齿形带。 （1)拆下气缸盖 ①旋出气门罩盖得螺栓取下气门罩盖与档油罩； ②松下张紧轮螺母，取下张紧轮; ③拆下进、排气歧管； ④按要求顺序旋松气缸盖螺栓,并取下气缸盖与气缸盖衬垫；
⑤拆下火花塞 （２)拆下并分解曲轴连杆机构 ①拆下油底壳、机油滤网、浮子与机油泵； ②拆下曲轴带轮； ③拧下曲轴正时齿带轮固定螺栓,取下曲轴正时齿带轮； ④拧下中间轴齿带轮得固定螺栓,取下中间齿带轮；拆卸密封凸缘，取出中间轴; ⑤拆卸前油封与前油封凸缘; ⑥拆卸离合器压盘总成及飞轮总成，为保证其动平衡，应在飞轮与离合器壳上作装配记号; ⑦拆下活塞连杆组件: 拆下活塞连杆组件前,应检查连杆大端得轴向间隙,该车极限间隙值为0、3７mm,大于此值应更换连杆。拆下连杆轴承盖，将活塞连杆组从气缸中抽出. 拆下活塞连杆组后,注意连杆与连杆大头盖与活塞上得记号应与气缸得序号一致,如无记号,则应重新打印. ⑧检查曲轴轴向间隙，极限轴向间隙为0、２5ｍm,超过此值,应更换止推垫圈； ⑨按规定顺序松开主轴承盖螺栓，拆下主轴承盖,取下曲轴; ⑩分解活塞连杆组件。 2、曲柄连杆机构得装配 曲柄连杆机构得装配质量直接关系到发动机得工作性能，因此，装合时须注意下列事项。 ①各零部件应彻底清洗，压缩空气吹干,油道孔保持畅通; ②对于一些配合工作面(如气缸壁、活塞、活塞环、轴颈与轴承、挺杆等），装合前要涂以润滑油； ③对于有位置、方向与平衡要求得机件，必须注意装配记号与平衡记号，确保安装关系正确与动平衡要求，如正时链条、链轮、活塞、飞轮与离合器总成等。 ④螺栓、螺母必须按规定得力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全,以满足其完整性与完好性； ⑤使用专用工具。 安装顺序一般与拆卸顺序相反. (1）活塞连杆组得装合 ①将同一缸号得活塞与连杆放在一起，如连杆无缸号标记,应在连杆杆身上打所属缸号标记； ②将活塞顶部得朝前“箭头”标记与连杆杆身上得朝前“浇铸”标记对准； ③将涂有机油得活塞销，用大拇指压入活塞销孔与连杆铜套中,如压不进去，可用热装合法装配； ④活塞销装上后，要保证其与铜套得配合间隙为0、003～0、008ｍm ,经验检验法就是用手晃动活塞销与销孔铜套无间隙感，活塞销垂直向下时又不会从销孔或铜套中滑出。(注意铜套与连杆油孔对正）; ⑤安装活塞销卡环； ⑥用活塞环专用工具安装活塞环，先装油环,再装第二道环，最后装第一道环，环得上下面不能装错，标记“ＴＯＰ”朝活塞顶； ⑦检查活塞环得侧隙、端隙。
. 摘要 以桑塔纳2000AJR型发动机为例，基于相关参数对发动机曲柄滑块机构主要零部件进行结构设计计算，同时进行强度、刚度等方面的校核，并进行相关力学分析和机构运动仿真分析，以达到良好的生产经济效益。 目前国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，但仍缺乏一种基于良好生产效益、经济效益上的综合性分析，本次设计在清晰、全面剖析的基础上，有机地将各研究模块联系起来，达到既简便又清晰的设计目的，力求为发动机曲柄滑块机构的设计提供一种综合全面的思路。 分析研究的主要模块分为以下三个部分：第一，对发动机曲柄滑块机构进行力学分析，着重分析活塞的位移、速度、加速度以及工质的作用力和机构的惯性力；第二，进行曲柄滑块机构活塞组、连杆组以及曲轴的结构设计，并对其强度和刚度进行校核；第三，应用Pro∕Engineer 建立曲柄滑块机构主要零部件的几何模型，并利用Pro/Mechanism进行机构仿真。 关键词：发动机；曲柄滑块机构；力学分析；机构仿真
目录 第一章绪论 (1) 1.1国外发展现状 (1) 1.2研究的主要容 (1) 第二章总体方案的设计 (2) 2.1原始参数的选定 (2) 2.2原理性方案设计 (2) 2.3 结构的设计 (3) 2.4 确定设计方案 (3) 第三章中心曲柄连杆机构的设计 (5) 3.1 气缸的作用力分析 (5) 3.2 惯性力的计算 (5) 第四章活塞以及连杆组件的设计 (8) 4.1 设计活塞组件 (8) 4.2 设计活塞销 (9) 4.3 活塞销座 (9) 4.4 连杆的设计 (9) 第五章曲轴的设计 (11) 5.1 曲轴的材料的选择 (11) 5.2 确定曲轴的主要尺寸和结构细节 (11) 第六章曲柄连杆机构的创建 (13)
曲柄连杆机构的拆装 实训步骤及操作方法： 1、曲柄连杆机构的拆卸 拆卸曲柄连杆机构机件时，应先将发动机外部机件拆卸，如分电器，发电机
及V带、水泵、化油器、汽油泵、起动机和机油滤清器等。对于AFE电控汽油喷射发动机应拆卸节气门体、怠速稳定阀及燃油分配器等。 然后分解正时齿形带机构。先拆下齿形带护罩，转动曲轴使第一缸活塞处于压缩行程上止点，检查正时记号，凸轮轴正时齿形皮带轮上标记须与气门罩盖平面对齐，最后拆下张紧装置，拆下齿形带。 （1）拆下气缸盖 ①旋出气门罩盖的螺栓取下气门罩盖和档油罩； ②松下张紧轮螺母，取下张紧轮； ③拆下进、排气歧管； ④按要求顺序旋松气缸盖螺栓，并取下气缸盖和气缸盖衬垫； ⑤拆下火花塞 （2）拆下并分解曲轴连杆机构 ①拆下油底壳、机油滤网、浮子和机油泵； ②拆下曲轴带轮； ③拧下曲轴正时齿带轮固定螺栓，取下曲轴正时齿带轮； ④拧下中间轴齿带轮的固定螺栓，取下中间齿带轮；拆卸密封凸缘，取出中间轴； ⑤拆卸前油封和前油封凸缘； ⑥拆卸离合器压盘总成及飞轮总成，为保证其动平衡，应在飞轮与离合器壳上作装配记号； ⑦拆下活塞连杆组件： 拆下活塞连杆组件前，应检查连杆大端的轴向间隙，该车极限间隙值为0.37mm，大于此值应更换连杆。拆下连杆轴承盖，将活塞连杆组从气缸中抽出。 拆下活塞连杆组后，注意连杆与连杆大头盖和活塞上的记号应与气缸的序号一致，如无记号，则应重新打印。 ⑧检查曲轴轴向间隙，极限轴向间隙为0.25mm，超过此值，应更换止推垫圈； ⑨按规定顺序松开主轴承盖螺栓，拆下主轴承盖，取下曲轴； ⑩分解活塞连杆组件。 2、曲柄连杆机构的装配 曲柄连杆机构的装配质量直接关系到发动机的工作性能，因此，装合时须注意下列事项。 ①各零部件应彻底清洗，压缩空气吹干，油道孔保持畅通； ②对于一些配合工作面（如气缸壁、活塞、活塞环、轴颈和轴承、挺杆等），装合前要涂以润滑油； ③对于有位置、方向和平衡要求的机件，必须注意装配记号和平衡记号，确保安装关系正确和动平衡要求，如正时链条、链轮、活塞、飞轮和离合器总成等。 ④螺栓、螺母必须按规定的力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全，以满足其完整性和完好性； ⑤使用专用工具。 安装顺序一般和拆卸顺序相反。 （1）活塞连杆组的装合 ①将同一缸号的活塞和连杆放在一起，如连杆无缸号标记，应在连杆杆身上
摘要 本文以捷达EA113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CAD软件：Pro/Engineer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Pro/E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Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，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一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。 关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；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
曲柄连杆机构的构造与维修教案
第二章曲柄连杆机构的构造与维修 教学目的：掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及装配连接关系；熟悉曲柄连杆主要部件的检测方法，掌握曲柄连杆机构装配与调整方法。重点和难点：掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及气门间隙的调整方法。 教学方式：多媒体 教学课时：14学时 教学内容： 2.1 概述 2.1.1 功用与组成 功用:压力能转换为机械能 组成:机体组活塞连杆组曲轴飞轮组 2.1.2 工作条件与受力分析 条件:高温高压高速化学腐蚀 受力:气体压力、惯性力、离心力、摩擦力、热应力。 产生：压缩拉伸弯曲扭转离心磨擦等 2.2 机体组 2.2.1 气缸体 1、气缸体的功用 安装、固定气缸套及其他机构的基础。 2、气缸体的型式
整体式和分体式 水冷式和风冷式 整体式一般为水冷式，分体则为风冷式 3、整体式气缸体类型：平分式、龙门式、隧道式 4、气缸体的受力特点及材料 特点：各种受力、热负荷、润滑条件差 材料：优质合金铸铁、铸铝合金 5、曲轴箱的密封 2.2.2 气缸与气缸套 1、气缸与气缸套的功用 燃料燃烧实现能量转换的场所 活塞运动的轨迹 2、气缸的形式 结合方式：整体式、单铸式 冷却方式：风冷式、水冷式（干式和湿式） 4、气缸的排列 单列（直列）式、V形式、对置式 5、气缸套的定位 ㈠干式缸套：不与冷却水接触，壁厚：1-3mm。 ㈡湿式缸套：与冷却水接触，壁厚：5-9mm。 湿式缸套有：上支承定位带，下支承密封带，上与气缸套座紧配合。 优点与缺点 2.2.3 气缸盖 1、气缸盖的主要功用 封闭气缸上部，并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。 2、气缸盖的构造
曲柄连杆机构课程 设计
目录 目录 (1) 第1章绪论 (3) 第2章活塞组的设计 (4) 2.1 活塞的设计 (4) 2.1.1 活塞的材料 (4) 2.1.2 活塞头部的设计 (4) 2.1.3 活塞裙部的设计 (5) 2.2 活塞销的设计 (5) 2.2.1 活塞销的结构 (5) 第3章连杆组的设计 (6) 3.1 连杆的设计 (6) 3.1.1 连杆材料的选用 (6) 3.1.2 连杆长度的确定 (6) 3.1.3 连杆小头的结构设计 (6) 3.1.4 连杆杆身的结构设计 (6) 3.1.5 连杆大头的结构设计 (6) 3.2 连杆螺栓的设计 (7) 第4章曲轴的设计 (8) 4.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (8) 4.1.1 曲轴的结构型式 (8) 4.1.2 曲轴的材料 (8)
4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (8) 4.2.1 曲柄销的直径和长度 (8) 4.2.2 主轴颈的直径和长度 (9) 4.2.3 曲柄 (9) 4.2.4 平衡重 (9) 4.2.5 油孔的位置和尺寸 (10) 4.2.6 曲轴两端的结构 (10) 第5章曲柄连杆机构的创立 (11) 5.1 活塞的创立 (11) 5.2 连杆的创立 (11) 5.3 曲轴的创立 (11) 第六章曲柄连杆机构静力学分析 (13) 6.1 活塞的静力分析 (13) 6.2 连杆的静力分析 (13)
第1章绪论 曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，经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[1]。 经过设计，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
曲柄连杆机构 一、曲柄连杆机构的功用及组成 曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组的零件组成。 二、活塞组 (一)活塞 1．活塞的功用及工作条件 活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 活塞是发动机中工作条件最严酷的零件。作用在活塞上的有气体力和往复惯性力。活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度很高。活塞在侧压力的作用下沿气缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。 2．活塞材料
现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用铝合金活塞，只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。 3．活塞构造 活塞可视为由顶部、头部和裙部等3部分构成。 1)活塞顶部。汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单。采用凹顶活塞，可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。 柴油机活塞顶部形状取决于混合气形成方式和燃烧室形状。在分隔式燃烧室 柴油机的活塞顶部设有形状不同的浅凹坑，以便在主燃烧室内形成二次涡流，增进混合气形成与燃烧。 柴油机还有另一类燃烧室，称为直喷式燃烧室。其全部容积都集中在气缸内，且在活塞顶部设有深浅不一、形状各异的燃烧室凹坑。在直喷式燃烧室的柴油机中，喷油器将燃油直接喷入燃烧室凹坑内，使其与运动气流相混合，形成可燃混合气并燃烧。
2)活塞头部。由活塞顶至油环槽下端面之间的部分称为活塞头部。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳。 活塞头部应该足够厚，从活塞顶到环槽区的断面变化要尽可能圆滑，过渡圆角R应足够大，以减小热流阻力，便于热量从活塞顶经活塞环传给气缸壁，使活塞顶部的温度不致过高。 在第一道气环槽上方设置一道较窄的隔热槽的作用是隔断由活塞顶传向第一道活塞环的热流，使部分热量由第二、三道活塞环传出，从而可以减轻第一道活塞环的热负荷，改善其工作条件，防止活塞环粘结。
曲柄连杆机构的拆装 实训步骤及操作方法: 1、曲柄连杆机构的拆卸 拆卸曲柄连杆机构机件时,应先将发动机外部机件拆卸,如分电器,发电机及V带、水泵、化油器、汽油泵、起动机与机油滤清器等。对于AFE电控汽油喷射发动机应拆卸节气门体、怠速稳定阀及燃油分配器等。 然后分解正时齿形带机构。先拆下齿形带护罩,转动曲轴使第一缸活塞处于
压缩行程上止点,检查正时记号,凸轮轴正时齿形皮带轮上标记须与气门罩盖平面对齐,最后拆下张紧装置,拆下齿形带。 (1)拆下气缸盖 ①旋出气门罩盖的螺栓取下气门罩盖与档油罩; ②松下张紧轮螺母,取下张紧轮; ③拆下进、排气歧管; ④按要求顺序旋松气缸盖螺栓,并取下气缸盖与气缸盖衬垫; ⑤拆下火花塞 (2)拆下并分解曲轴连杆机构 ①拆下油底壳、机油滤网、浮子与机油泵; ②拆下曲轴带轮; ③拧下曲轴正时齿带轮固定螺栓,取下曲轴正时齿带轮; ④拧下中间轴齿带轮的固定螺栓,取下中间齿带轮;拆卸密封凸缘,取出中间轴; ⑤拆卸前油封与前油封凸缘; ⑥拆卸离合器压盘总成及飞轮总成,为保证其动平衡,应在飞轮与离合器壳上作装配记号; ⑦拆下活塞连杆组件: 拆下活塞连杆组件前,应检查连杆大端的轴向间隙,该车极限间隙值为0、37mm,大于此值应更换连杆。拆下连杆轴承盖,将活塞连杆组从气缸中抽出。 拆下活塞连杆组后,注意连杆与连杆大头盖与活塞上的记号应与气缸的序号一致,如无记号,则应重新打印。 ⑧检查曲轴轴向间隙,极限轴向间隙为0、25mm,超过此值,应更换止推垫圈; ⑨按规定顺序松开主轴承盖螺栓,拆下主轴承盖,取下曲轴; ⑩分解活塞连杆组件。 2、曲柄连杆机构的装配 曲柄连杆机构的装配质量直接关系到发动机的工作性能,因此,装合时须注意下列事项。 ①各零部件应彻底清洗,压缩空气吹干,油道孔保持畅通; ②对于一些配合工作面(如气缸壁、活塞、活塞环、轴颈与轴承、挺杆等),装合前要涂以润滑油; ③对于有位置、方向与平衡要求的机件,必须注意装配记号与平衡记号,确保安装关系正确与动平衡要求,如正时链条、链轮、活塞、飞轮与离合器总成等。 ④螺栓、螺母必须按规定的力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全,以满足其完整性与完好性; ⑤使用专用工具。 安装顺序一般与拆卸顺序相反。 (1)活塞连杆组的装合 ①将同一缸号的活塞与连杆放在一起,如连杆无缸号标记,应在连杆杆身上打所属缸号标记; ②将活塞顶部的朝前“箭头”标记与连杆杆身上的朝前“浇铸”标记对准; ③将涂有机油的活塞销,用大拇指压入活塞销孔与连杆铜套中,如压不进去,可用热装合法装配;
毕业设计 125cc 摩托车风冷发动 机曲柄连杆机构设计 学生姓名： 学号： 系 部： 专 业： 指导教师： 二〇一四年六月六日 颜人帅 102012237 机械工程系 机械电子工程 刘嘉
诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名：年月日
毕业设计任务书 设计题目：125cc摩托车风冷发动机的曲柄连杆机构设计 系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：102012237 学生：颜人帅指导教师（含职称）：刘嘉（讲师）专业负责人：张焕梅1．设计的主要任务及目标 （1）根据某款125cc摩托车的技术指标完成对相应发动机曲柄连杆机构的设计；（2）完成零部件的建模及运动仿真。 2．设计的基本要求和内容 （1）完成对摩托车发动机曲柄连杆机构的设计并撰写设计说明书一份； （2）完成仿真模型一份； （3）完成零件图及装配图一份。 3．主要参考文献 《机械设计》高等教育出版社 《发动机设计》机械工业出版社 《汽车设计》清华大学出版社 4．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 开题准备2013.12.15-2014.3.01 2 完成曲柄连杆机构的设计2014.3.01-2014.4.15 3 完成软件建模仿真2014.4.16-2014.5.30 4 完成说明书撰写2014.6.01-2014.6.10 5 提交设计，答辩2014.6.11-2014.6.20
125cc摩托车风冷发动机曲柄连杆机构设计 摘要：本文以铃木GP125摩托车发动机的相关参数作为参考，对125cc摩托车风冷发动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校核分析与计算机仿真分析。 本文分别对活塞组、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CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件零件图与几何模型，装配成功后进行运动仿真。 通过设计建模，校核以及运动仿真，得出的结论基本符合设计思路与理论值。完成了设计方案上的要求。 关键词：曲柄连杆机构，受力分析，仿真建模，运动分析 Design of air engine crank connecting rod mechanism of motorcycle Abstract：Based on the related parameters Suzuki GP 125 motorcycle engin as a reference, The main components of air-cooled engine 125cc motorcycle crank linkage structural design calculations carried out, and carried out on the crank linkage theory about kinematics and dynamics analysis and computer simulation analysis check. This paper analysis the structural design on piston, connecting rod and crankshaft group, and the structural strength and rigidity check. Application of 3D CAD software: Pro/Engineer established the spare parts diagram and geometric model of the crank and connecting rod mechanism again, After the success of the assembly motion simulation and finite element simulation model. Through the design modeling，Check and movement simulation，Conclusion basic conform to the design thought and the theoretical https://www.doczj.com/doc/ff3371162.html,pleted the design requirements. Through the design modeling, check and motion simulation, conclusion basic conform to the design thought and the theoretical value. Completed the design requirements. Key word: Crank Mechanism，Stress Analysis，Simulation Modeling，Motion Analysis
________班发动机考试题 一、 填空题 每空1分 共20分 1.曲柄连杆机构分为三个组：（ ）、（ ）、（ ）。 2.连杆的结构主要由（ ）、（ ）、（ ）组成。 3.缸套分为 （ ）和（ ）两种。 4.活塞由（ ）、（ ）和（ ）三部分组成。 5.活塞环气环的主要作用有（ ）和（ ）、活塞环油环的主要作用有 （ ）和（ ）。 6.气缸的排列方式一般有（ ）、（ ）、（ ）。 7.活塞与（ ）共同形成燃烧室，承受（ ）压力，并将此力通过活塞销传给 （ ）推动曲轴旋转。 8.活塞顶部分为：（ ）、（ ）、（ ）。 9.活塞环有哪三隙（ ）、（ ）、（ ）。 10.活塞销与活塞销孔及连杆小头孔的装配方式有（ ）和（ ）两种形式。 11.连杆是连接（ ）与（ ），并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的（ ）运动变成曲轴的（ ）运动。 12.曲轴的结构主要由（ ）（ ）（ ）（ ）等组成。 13.安装组合油环时，应首先将（ ）装入槽内，然后安装上、下两道刮片，并将两刮片的开口错开（ ）度。 14.一般曲轴的轴向间隙为（ ）磨损极限（ ）。 二、选择 每题3分 共30分 1、标准气缸压力一般为多少？ （ ） A 、6bar —9bar B 、7 bar —10bar C 、10 bar —13bar 2、测得气缸磨损量为0.15mm ，则缸体可加大到 ( ) A 、0.25mm B 、0.15mm C 、1mm 总分 一 二 三 四 学校 班级 姓名 --------------------装 -------------------〇---------------------- 订 -------------------〇----------------------- 线 -------------------〇 -----------------------------------
本科毕业设计（论文）通过答辩 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！摘要 本文以捷达EA113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CAD软件：Pro/Engineer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Pro/E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Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，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一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。 关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/E
本科毕业设计（论文）通过答辩 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！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
课程设计说明书 题目：曲柄连杆机构设计 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 完成时间： 目录 第1章绪论 (4) 1.1题目分析 (4)
1.2设计研究的主要内容 (4) 第2章连杆组的设计 (15) 2.1连杆的工作情况、设计要求和材料选用 (15) 2.2连杆长度的确定 (16) 2.3连杆小头的设计 (16) 2.4连杆杆身的设计 (17) 2.5连杆大头的设计 (17) 2.6连杆强度计算 (18) 2.7连杆螺栓设计 (25) 2.8本章小结 (27) 第3章活塞组的设计 (5) 3.1活塞的工作条件和设计要求 (5) 3.2活塞的材料 (6) 3.3活塞的主要尺寸 (7) 3.4活塞的头部设计 (9) 3.5活塞的销座设计 (9) 3.6活塞的裙部设计 (10) 3.7活塞强度计算 (11) 3.8活塞销的设计 (12) 3.9活塞环的设计 (13) 3.10本章小结 (15) 第4章曲轴组的设计 (27) 4.1曲轴的结构型式和材料的选择 (27) 4.2曲轴的主要尺寸确定 (28) 4.3曲轴油孔位置 (30) 4.4曲轴端部结构 (30) 4.5曲轴平衡块 (31) 4.6曲轴的轴向定位 (31)
4.7曲轴疲劳强度计算 (32) 4.8飞轮的设计 (41) 4.9本章小结 (42) 总结 (43) 参考文献 (44) 致谢 (45) 第1章绪论
1.1 题目分析 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，对进一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。 本次设计柴油机型号为4105型柴油机，基本参数为： 2 z kgf/cm 70p rpn 1500n mm 120105====最高爆发压力转速行程缸径S mm D 1.2 设计研究的主要内容 对内燃机运行过程中曲柄连杆机构受力分析进行深入研究，其主要的研究内容有：