畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 s1110柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告課題 名稱：s1110柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 侯逸強(qiáng)指導(dǎo)教師： 曹曉輝專業(yè)名稱： 熱能與動(dòng)力工程（動(dòng)力機(jī)械及其自動(dòng)化）江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院2015年03月10日61 學(xué)生必須撰寫“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告”，由指導(dǎo)教師簽署意見，系教學(xué)主任批準(zhǔn)后實(shí)施。2開題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期完成，開題報(bào)告不合格者不得參加答辯。3畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。4本報(bào)告中，由學(xué)生本人撰寫

2、的對(duì)課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于3000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個(gè)人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報(bào)告按不合格論。5.開題報(bào)告檢查原則上在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始后第24周完成。江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)生姓名侯逸強(qiáng)學(xué)號(hào)3110404034專業(yè)動(dòng)力機(jī)械指導(dǎo)教師姓名曹曉輝職稱講師所在系部動(dòng)力系課題來源自選課題課題性質(zhì)理論研究課題名稱S1110柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi) 容和意義汽車自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來，已經(jīng)走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從 卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí) 18公里的速度，到現(xiàn)在，竟 然誕生了從速度為零到加速到 100公里/小時(shí)只需要三秒鐘

3、多一點(diǎn)的超 級(jí)跑;車。汽布的發(fā)展有著一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。經(jīng) 100多年來的不斷改進(jìn)、 創(chuàng)新，凝聚了人類的智慧和匠心，并得益于石油、鋼鐵、鋁、化工、塑 料、機(jī)械設(shè)備、電力、道路網(wǎng)、電子技術(shù)與金融等多種行業(yè)的支撐，帶 動(dòng)了它們的發(fā)展，成為今日這樣具有多種型式、不同規(guī)格，廣泛用于社 會(huì)經(jīng)濟(jì)生活多種領(lǐng)域的交通運(yùn)輸工具。汽布的核心部件自然是動(dòng)力裝置內(nèi)燃機(jī)，車用動(dòng)力是內(nèi)燃機(jī)的最大 用戶，其次是各種各樣的工程機(jī)械，農(nóng)用機(jī)械和小型移動(dòng)式機(jī)具的動(dòng)力。 內(nèi)燃機(jī)無外乎都是由兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成。 即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣 機(jī)構(gòu)，燃料供給系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)組成。本 次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究對(duì)象就是 S1

4、110柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)部分。在作功沖程中， 它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)、 由曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能， 對(duì)外輸出動(dòng)力；在其它沖程中，則依靠曲柄和飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性、通過連 桿帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，為下一次作功創(chuàng)造條件。義獻(xiàn)綜述曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是對(duì)主要零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論分析。1.機(jī)械工業(yè)出版社袁兆成編著的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)，介紹內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分析作用在內(nèi)燃機(jī)主要零部件上的力，作為設(shè)計(jì)中進(jìn) 行零件剛度，強(qiáng)度和磨損級(jí)工作情況分

5、析的依據(jù)，并進(jìn)行受力分析。通過對(duì)中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和關(guān)節(jié)曲 柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)假設(shè)分析，并對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的傳遞和相互關(guān)系 進(jìn)行分析研究計(jì)算。從而對(duì)曲柄飛輪組，連桿組和活塞組設(shè)計(jì)，來完成 整個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。2 .王吉忠的曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析中，概述動(dòng)力學(xué)是研究產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)的力。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析是內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它是分 析曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的作用情況，并從中找出影響內(nèi)燃機(jī)曲軸的輸出扭 矩、曲軸旋轉(zhuǎn)的均勻程度和動(dòng)力不平衡的根本原因，從而確定改善內(nèi)燃 機(jī)動(dòng)力性能的措旌。動(dòng)力學(xué)分析還為內(nèi)燃機(jī)主要零件的強(qiáng)度、剛度、磨 損、振動(dòng)和軸承負(fù)荷等計(jì)算提供必要的數(shù)

6、據(jù)。運(yùn)轉(zhuǎn)著的內(nèi)燃機(jī)，其曲柄 連桿機(jī)構(gòu)中作用著氣體對(duì)活塞的壓力、往復(fù)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的自重和慣 性力、外部負(fù)荷對(duì)內(nèi)燃機(jī)的反作用力、運(yùn)動(dòng)副間的摩擦阻力等。在動(dòng)力 學(xué)分析中，一般將各運(yùn)動(dòng)部件的自重和運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦阻力忽略不計(jì)， 主要分析氣體壓力和慣性力在曲柄連稈機(jī)構(gòu)中的作用情況。3 .李純玲的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計(jì)中提到內(nèi)燃 機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)還需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。因?yàn)榍B桿機(jī)構(gòu)是發(fā) 動(dòng)機(jī)的兩大機(jī)構(gòu)之一，它的尺寸大小直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量，因此 設(shè)計(jì)出重量輕而各方面性能又達(dá)到要求的曲柄連桿機(jī)構(gòu)是一項(xiàng)重要的工 作。設(shè)計(jì)以曲柄連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象建立三維數(shù)字化參數(shù)模型 ，將有限元

7、算法內(nèi)置在優(yōu)化算法中，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過應(yīng)用三維軟件分別 建立了活塞、連桿和曲軸的三維模型。然后對(duì)其進(jìn)行虛擬裝配，對(duì)裝配體 有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，解決曲柄連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛強(qiáng)度評(píng) 價(jià)問題。最后從曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)等方面入手，通過對(duì)各個(gè)零 件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，分別建立了活塞、連桿和曲軸的三維數(shù)字化模型。當(dāng)曲柄 連桿機(jī)構(gòu)載荷和約束條件不變時(shí)，讓活塞、連桿、曲軸在更小結(jié)構(gòu)尺寸的 情況下也能夠滿足強(qiáng)度要求。研究?jī)?nèi)容siiio 柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為曲軸飛輪組設(shè)計(jì)，連桿組 設(shè)計(jì)和活塞組設(shè)計(jì)。（一）曲軸飛輪組設(shè)計(jì)曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的機(jī)件之一，它的尺寸參數(shù)在很大程度上不但 影響著發(fā)

8、動(dòng)機(jī)的整體和質(zhì)量，而且影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和壽命。主要 是承受連桿傳來的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，然后通過飛輪輸出，另外， 還用來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他輔助裝置。因此設(shè)計(jì)曲軸時(shí)要求：（1）有足夠的耐疲勞載荷強(qiáng)度。以耐彎曲疲勞載荷為主。（2）有足夠的承壓面積，軸頸表面要耐摩擦。（3）盡量減少應(yīng)力集中。（4）剛度 要好，變形小，否則會(huì)使其他零件的工作條件惡化。（二）連桿組設(shè)計(jì)連桿組的功用是將作用在活塞上的氣體壓力傳給曲軸，并將活塞的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與連桿大頭一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿桿身 作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷。 因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先保證連桿具有足夠

9、的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。其中又分為連桿大頭，連桿小頭和連桿桿身設(shè)計(jì)。（1）連桿大頭聯(lián) 結(jié)連桿和曲軸，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則將影響薄壁軸瓦和連桿 螺栓，甚至整機(jī)工作可靠性。為了便于維修，對(duì)于像本設(shè)計(jì)的高速柴油 機(jī)，連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動(dòng)平面內(nèi)的總寬必須小 于氣缸直徑，大頭的外型尺寸又決定了凸輪軸位置和曲軸箱形狀，因此 在設(shè)計(jì)連桿大頭時(shí)，應(yīng)在保證強(qiáng)度、剛度的條件下，尺寸盡量小，重量 盡量輕。合理確定大頭的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀。（2）小頭采用薄壁圓環(huán)型結(jié)構(gòu)， 它的形狀簡(jiǎn)單，制造方便，材料能充分利用，受力時(shí)應(yīng)力分布較均勻。 小頭到桿身的過渡采用單圓弧過渡。（3）連桿桿身在膨脹行程中承受

10、作用 在活塞上的氣體壓力的壓縮作用，在吸氣行程中承受往復(fù)慣性力的拉伸 作用，當(dāng)連桿受壓時(shí)，有可能發(fā)生不穩(wěn)定彎曲，此外當(dāng)連桿作高速擺動(dòng) 運(yùn)動(dòng)時(shí)還要承受本身的橫向慣性力的彎曲作用。（三）活塞組設(shè)計(jì)活塞組主要用來與氣缸、氣缸蓋相配合形成一個(gè)容積變化的密閉空 問，在這里完成內(nèi)燃機(jī)的工作過程；同時(shí)活塞組也承受燃?xì)鈮毫?，并?它傳給連桿、曲軸，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而對(duì) 外輸出扭矩，以驅(qū)動(dòng)汽車車輪轉(zhuǎn)動(dòng).它由活塞、活塞環(huán)、活塞銷等機(jī)件組成?；钊闹饕饔檬浅惺軞飧字械臍怏w壓力，并將此力通過活塞銷傳 給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。活塞頂部還有氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒 室。由于活塞頂部直接與高溫燃

11、氣周期性接觸，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá) 2500K以上，因此活塞的溫度也很高，例如活塞頂部的溫度可高達(dá) 600 700K。高溫一方面使活塞的機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，另一方面使活塞材料的 熱膨脹量增大，容易破壞活塞與其相關(guān)零件的配合?；钊敳吭谧龉π?程時(shí)，承受著燃?xì)獾膸_擊性的高壓力。對(duì)于汽油機(jī)活塞，瞬時(shí)的壓力 最大值可達(dá)36MPa對(duì)于柴油機(jī)活塞，其最大值可達(dá) 69MPa采用增 壓時(shí)最大值可達(dá)1315MPa高壓導(dǎo)致活塞的側(cè)壓力大，加速活塞外表 面的磨損，也容易引起活塞的變形。參考文獻(xiàn)：1Pro/ENGINEER Wildfire實(shí)用培訓(xùn)教程清華大學(xué)出版社2AutoCAD200皺用指南機(jī)械工業(yè)出版社3MATLAB6.0K礎(chǔ)及應(yīng)用清源計(jì)算機(jī)工作室4機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)15冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社5內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)天津大學(xué)出版社6內(nèi)燃機(jī)學(xué)機(jī)械工業(yè)出版社7S1110柴油機(jī)曲軸等部分圖樣3.23.15文獻(xiàn)閱讀及調(diào)研報(bào)告3.163.29