汽车设计课程设计--计算说明书.DOC

汽车设计课程设计说明书 题 目： 曲柄连杆机构受力分析 设计者： 侯舟波 指导教师： 刘忠民 吕永桂 2010 年 1 月 18 日 课程设计要求 根据转速、缸内压力、曲柄连杆机构结构参数，计算发动机运转过程中曲柄连杆机构受力，完成计算报告，绘制曲柄连杆机构零件图。 1.1 计算要求 掌握连杆往复惯性质量与旋转离心质量折算方法； 掌握曲轴旋转离心质量折算方法； 掌握活塞运动速度一阶、二阶分量计算方法； 分析活塞侧向受力与往复惯性力及相应设计方案； 分析连杆力及相应设计方案； 采用C语言编写曲柄连杆机构受力分析计算程序； 完成曲柄连杆机构受力计算说明书。 1.2 画图要求 活塞侧向力随曲轴转角变化 连杆对曲轴推力随曲轴转角变化 连杆轴承受力随曲轴转角变化 主轴承受力随曲轴转角变化 活塞、连杆、曲轴零件图（任选其中两个） 计算参数 2.1 曲轴转角及缸内压力参数 曲轴转速为7000 r/min，缸内压力曲线如图1所示。 图1 缸内压力曲线 2.2发动机参数 本计算过程中，对400汽油机进行运动和受力计算分析，发动机结构及运动参数如表1所示。 表1 发动机主要参数 参数 指标 发动机类型 汽油机 缸数 1 缸径D mm 91 冲程S mm 63 曲柄半径r mm 31.5 连杆长l mm 117 偏心距e mm 0 排量 mL 400 活塞组质量 kg 0.425 连杆质量 kg 0.46 曲轴旋转离心质量 kg 0.231 标定功率及相应转速 kw/（r/min） 17/7500 最高爆发压力 MPa 5～6MPa 计算内容和分析图 3.1 运动分析 3.1.1曲轴运动 近似认为曲轴作匀速转动，其转角 3.1.2活塞运动规律 图2 中心曲轴连杆机构简图 1）活塞位移 ，其中 活塞位移曲线如图3所示 图3 活塞位移曲线 活塞速度 令， 有， 最大活塞速度 平均活塞速度 活塞速度曲线如图4所示 图4 活塞速度曲线 活塞加速度 令，有 ， 由，即或时，得正、负最大加速度： 个负最大加速度，即 活塞加速度曲线如图5所示 图5 活塞加速度曲线 3.1.3连杆运动规律 1）连杆摆动角 由，得 2）连杆摆动角速度 3）连杆摆动角加速度 3.2 受力分析 3.2.1 活塞气体力 活塞气体力 N 其中：缸内气体压力 bar (1bar=pa)；大气压力 一般取=1bar； cm2 活塞气体力曲线如图6所示 图6 活塞气体力曲线 3.2.2 往复惯性力 往复运动质量 ， kg 往复惯性力 往复惯性力曲线如图7所示 图7 往复惯性力曲线 3.2.3 活塞侧压力及连杆力 气体压力与往复惯性力作用在气缸中心线上，将往复惯性力用单位活塞面积的力计量，则合成的单位活塞面积的力为： 对曲轴连杆机构的作用如右图所示。 设合成力p作用于活塞销中心A，它可分解为两个力： 垂直气缸中心线将活塞压向缸壁的侧压力 活塞侧向力曲线如图8所示 图8 活塞侧向力曲线 沿连杆轴线作用的连杆力 连杆力曲线如图9所示 图9 连杆力曲线 将沿作用线移至作用点B，可进一步分解为： 对曲轴销切向力 对曲轴销径向力 3.2.4 曲轴连杆机构旋转离心力 旋转运动质量 ,—曲轴质量 kg 旋转离心力 N 两个分量： ； 曲轴连杆机构旋转离心力如图10所示 图10 曲轴连杆机构旋转离心力 3.2.5 曲轴轴颈和轴承负荷 根据连杆对曲轴推力和旋转离心力，计算曲轴连杆轴颈力。以单位活塞面积计算。 1）连杆大头的旋转离心力 2）曲轴销负荷 ，其中 为连杆力，将在x，y方向投影 ， 在x、y方向的力的曲线如图11（a)(b)所示 图11-(a) 图11-(b) 连杆轴承负荷 连杆轴承负荷是曲轴销对轴承的反作用力。大小相等，方向相反，即